含毒有機廢水生物處理前的預(yù)處理
大量的資料表明,我國目前及今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)的環(huán)境問題主要是水環(huán)境問題,水環(huán)境問題又主要是有機廢水的污染問題。因此,有機廢水的治理是環(huán)保工作中極其重要的一面。
有機廢水無害化處理的首選方法是生物處理。這是由生物處理所具有的處理的相對徹底性(無二次污染或二次污染較小)以及運行費用低廉等優(yōu)點決定的。
根據(jù)有機廢水處理方面的特性可以將其劃分為以下3類:①廢水中的有機物易于生物降解,同時廢水中的毒物含量很少。這類廢水主要是生活污水和來自以農(nóng)牧產(chǎn)品為原料的工業(yè)廢水等; ②廢水中的有機物易于生物降解,同時廢水中的毒物含量較多。這類廢水主要來自印染、制革廢水等;③廢水中所含的有機物難于生物降解(生物降解速度極其緩慢),同時,廢水中毒物可能較多、亦可能較少。這類廢水主要來自造紙、制藥廢水等。
第①類廢水可直接進行生物處理。第③類廢水較為復(fù)雜,此處不作討論。本文主要對第② 類廢水中的毒物作用機制及應(yīng)對措施加以討論。
1、毒物及其作用機制
廢水中凡是能延緩或完全抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì),統(tǒng)稱為有毒有害物質(zhì),簡稱毒物。這些毒物,從化學(xué)性質(zhì)上來分可劃分為有機物和無機物兩大類。從處理的角度又可劃分為能被生物處理段去除、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)(如H2S、苯酚等,或稱非穩(wěn)定性毒物)和不能被生物處理段去除、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)(如NaCl、汞、銅等,或稱穩(wěn)定性毒物)兩大類。
毒物對微生物的作用機制主要有如下方式:
(1)損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分和細(xì)胞外膜。如:70%濃度的乙醇能使蛋白凝固達(dá)到殺菌作用;酚、甲酚、表面活性劑作用于細(xì)胞外膜,破壞細(xì)胞膜的半透性。
(2)損傷酶和重要代謝過程。一些重金屬(銅、銀、汞等)對酶有潛在的毒害作用,甚至在非常低的濃度下也起作用。這些重金屬的鹽類和有機化合物能與酶的-SH基結(jié)合,并改變這些蛋白質(zhì)的三級和四級結(jié)構(gòu)。
(3)競爭性抑制作用。當(dāng)廢水中存在一種化學(xué)結(jié)構(gòu)與代謝物質(zhì)
(4)對細(xì)胞成分合成過程的抑制作用。當(dāng)某些化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似于細(xì)胞成分的結(jié)構(gòu)時,它們便會被細(xì)胞吸收并同化,結(jié)果是合成無功能的輔酶或?qū)е律L停止。這種作用最典型的例子便是磺胺酸。
(5)抗生素對核酸的抑制作用。不少抗生素能專一地抑制原核生物的蛋白質(zhì)合成,如鏈霉素會抑制氨基酸正確結(jié)合于多肽上。
(6)抗生素對核酸的抑制作用。如絲裂霉系C會選擇性地阻止DNA的合成,從而抑制微生物的生長。
(7)對細(xì)胞壁合成的抑制作用。如青霉素便是通過干擾細(xì)胞壁的合成從而達(dá)到抑制微生物生長的效果。
2、菌種承受毒物的能力及菌種馴化法
需說明的是,微生物中存在不少能耐受常用代謝毒物的菌株,有的甚至能利用它們作為能源。化學(xué)物質(zhì)對微生物的抑制作用與其濃度有直接關(guān)系,并隨微生物的馴化而發(fā)生變化,經(jīng)過馴化的微生物對有毒物質(zhì)的適應(yīng)能力將逐步加強。微生物這種巨大的適應(yīng)性(變異性)是由它們的小體積決定的。如一個微球細(xì)胞僅具有約100 000個蛋白質(zhì)分子所能容納的空間,如此小的體積決定了那些近期用不著的酶是不能儲備的,許多分解代謝酶類只有當(dāng)存在合適的基質(zhì)時才會產(chǎn)生。在某些條件下這類可誘導(dǎo)的酶可占蛋白質(zhì)總含量的10%.正是微生物的這種變異性,才使生物法處理含毒有機廢水成為可能。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的極限的(此時的濃度叫極限允許濃度),正是這種極限又要求含毒物有機廢水在生物處理前需要一定的預(yù)處理。
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