基于共代谢原理改善TNT炸药废水的可生化性
基于共代谢原理改善TNT炸药废水的可生化性
摘 要：为改善TNT炸药废水的可生化性，以某实际TNT炸药废水为例，用水质指标评价法和生化模型试验法评价了其可生化性，研究了向废水中添加葡萄糖或与制糖等工业废水混合改善其可生化性。结果表明，原废水可生化性较差，并且随TNT浓度的增加，可生化性不断降低。向TNT废水中添加葡萄糖或制糖等食品工业废水后，可显著改善TNT的可生化性，使TNT废水的生物处理成为可能。
引 言
弹药装药工业废水中的TNT、DNT和RDX具有生物毒性，甚至致癌性。然而，这些污染物化学性质稳定，很难被一般的微生物降解，因而一般工程应用与研究中多采用活性炭吸附等物化技术，但存在流程长、工艺复杂、效率低及费用高等缺点。因此，寻找对该类废水高效低耗的生物处理技术的研究具有重要意义。
实际的TNT废水，不仅其中TNT难降解，而且其可生化性较低，制约着生物处理技术作用功效的发挥。根据环境工程微生物学原理，可从两方面着手改善该类废水生物处理技术的作用功效：一种是筛选和分离专属微生物；另一种则是通过一定的措施改善废水的可生化性，以确保其为普通微生物所利用。通常条件下，后者更容易实现。然而，目前的研究多集中于寻找TNT降解的高效微生物。
本实验在水质指标评价法与生化模型试验法研究TNT废水生化性的基础上，基于基质共代谢的思想，研究了用生活污水或工业废水改善TNT废水的可生化性，以期为实现TNT废水的生物处理提供参考。
1 实 验
1.1 主要仪器和试剂
主要仪器和设备有：870型直读式五日生化需氧量(BOD5)测定仪，江苏江分电分析仪器有限公司；LRH2150型生化培养箱，广东省医疗器械厂；XSP215型生物显微镜，江南光电(集团)股份有限公司；PHS23C型酸度计，上海雷磁仪器厂。试剂主要有：磷酸二氢钾、磷酸氢二钾及磷酸氢钠等，均为分析纯。
1.2 分析技术
采用国家标准(GB/T13903295)分光光度法测定废水中TNT浓度。采用重铬酸钾容量法测定化学需氧量(COD)。
1.3 实验废水
工业生产废水取自陕西省某工厂，TNT的质量浓度为34.3mg/L，COD值约为500mg/L。通过向原废水中添加分析纯TNT，得到高浓度的TNT废水。
1.4 实验步骤与过程
1.4.1 生化性的测定
(1)污泥培养
将采集于西安北石桥污水净化中心氧化沟中的活性污泥(200mL)放置于700mL的生活污水(采集于西北工业大学某下水道)中，调pH值为7.0～7.5，在室温条件下，连续曝气进行微生物的培养。培养过程中，隔1d倒出上层清液，适量加入葡萄糖、磷酸氢二钾等，并不定时地观测其中生物相。约10d后，观察出现大量菌胶团、原生动物和后生动物。测定结果表明，污泥的沉降比为30%左右，污泥的质量浓度为2.0～3.0g/L，污泥指数为100mL/g左右，污泥具有较好活性，表明活性污泥培养成熟。
(2)污泥驯化
当污泥培养成熟后，将曝气瓶中上清液倒出，用原TNT废水驯化，并加入一定比例的生活污水。驯化14d后，生物相活跃，可以观察到枝角类、线虫、轮虫、钟虫、壳吸管虫、变形虫、板壳虫等，其中大量出现一种体积很小的白色圆形虫，旋转游动，推测为白腐菌。经测定各污泥指标正常，生物生长、繁殖未出现异常现象，COD均有较好的去除效果，污泥驯化完成。
(3)BOD5的测定
本实验采用压差测定法测定BOD5，为检查仪器的性能，用葡萄糖2谷氨酸标准样品进行BOD5平行实验。培养箱温度设定为20℃，通过NaOH溶液和H2SO4将水样的pH调节至6.7～7.5。根据表1配方，装瓶完成后，进行培养，5d后取出。
(4)CODB/COD和TNT去除率的测定
生化模型试验法的主要步骤如下：在敞开式系统中曝气，测定不同时间的COD去除量；待COD值稳定后，测定其去除量(CODB)；在100mL污泥中加入500mLTNT废水。
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