污泥好氧发酵过程中多环芳烃变化研究(2)

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表32 不同发酵时间多环芳烃总量降解率 10

表33 添加不同菌剂单个多环芳烃化合物的降解效果 10

1 绪论

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, 简称PAHs）是一类中性或非极性的有机化合物。这类化合物具有半挥发性和较强的稳定性，会对生物体有致癌、致畸、致突变的三致作用[13]。现今工业发展使得环境中多环芳烃污染骤增，多环芳烃进入环境后通过大气沉降、土壤传输、污水灌溉等途径广泛地分布于大气、水体及土壤中，直接影响人体健康。所以，16种多环芳烃化合物被美国环保局（USEPA）列为优先控制污染物[4]。论文网

污泥中的多环芳烃在好氧堆肥发酵过程中可通过挥发、生物降解、光降解和化学降解等方式减少。相比物理吸附和化学降解处理成本高、去除率低的特点，生物降解成为主要方式[5]。现已有研究表明，多环芳烃在好氧发酵过程中能产生不同程度的降解，莫测辉[6]等2002年使用4种不同的堆肥方式(翻堆、菌种翻堆、连续通气、间歇通气)将污泥与稻草的混合物进行堆肥。结果显示，污泥中多环芳烃浓度由30.4 mg/kg下降到2.1~28.4 mg/kg之间，大部分多环芳烃的降解率在90% 以上，四种堆肥方式下多环芳烃的平均降解率为65%。莫测辉[7]等2001年在利用污泥与玉米稻秆堆肥时，也获得了高达75.34% 的去除率。蔡全英[89]等对西安污泥进行好氧堆肥处理，经发酵多环芳烃浓度由2.3 mg/kg下降到0.6mg/kg，其中多环芳烃总量降解率达73%，多数单个多环芳烃的降解率都高于50%。因多环芳烃是污泥中的典型有机污染物，是污泥土地利用的限制性因素之一[10]。因此对在污泥好氧堆肥过程中多环芳烃的降解变化情况进行研究具有重要的现实意义。与已有研究不同，本实验往污泥中添加不同外源菌剂进行好氧发酵，探讨是否提高多环芳烃（PAHs）的降解率。

2 材料与方法

2.1 试剂与材料

正己烷（分析纯）、二氯甲烷（分析纯）、乙腈（分析纯）、多环芳烃标准品（上海安谱实验科技股份有限公司）、无水硫酸钠、柱层层析硅胶、氮气、麦麸、玉米面、木屑、污泥（取自徐州某污水处理公司）、1003菌（恶臭假单胞菌）、3665菌（食苯芽孢杆菌）、促腐剂、酵素剂、自培菌。文献综述

2.2 仪器与设备

恒温发酵罐（定制）、FA2004N电子天平(上海恒平科学仪器有限公司)、LB901 COD恒温加热器（青岛路博伟业环保科技有限公司）、KH250E超声波清洗机(昆山禾创超声仪器有限公司)、FD1B50冷冻干燥机（深圳阳康生物科技有限公司）、RE2000B旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)、海科DCY12G氮吹仪(青岛海科仪器有限公司)、Thermo ultimate 3000液相色谱仪(HPLC)、温度计、锥形瓶、旋蒸瓶、量筒、烧杯、漏斗、胶头滴管、铝箔、一次性注射器、滤头、针头、滤纸、称量纸、移液枪、棕色样品瓶、研钵、筛网。

2.3 实验方法

2.3.1发酵实验

利用自制的发酵罐来模拟好氧发酵过程，即污泥中的微生物在有氧情况下，不断降解有机物质最终将可降解的有机物降解为稳定的腐殖质的过程。微生物的代谢需要适宜的环境，不同阶段的环境参数（例如温度、pH、C/N比等）会发生相应变化。

本实验组有6个发酵罐，均加入10kg脱水污泥，330g麦麸，330g玉米面，165g木屑后，分别添加占污泥2‰的恶臭假单胞菌、食苯芽孢杆菌、促腐剂、酵素剂、自培菌以及不添加外源菌剂。混和均匀后采用通气0.5h停止1h的间接曝气方案，并依靠恒温装置进行温度设定，模拟升温、高温和降温的堆肥条件进行变温发酵实验。发酵总时长30天，每3天取样一次。