[发明专利]一种城市污水生物脱氮除磷系统中重金属毒性的评价方法

说明书

本发明公开一种城市污水生物脱氮除磷系统中重金属毒性的评价方法，属于污水处理领域。该方法包括步骤：根据重金属对活性污泥INT‑ETS活性、SOUR、AUR毒效应评价指标灵敏程度，选定污泥AUR活性作为生物活性毒效应评价指标；根据污泥AUR活性抑制率％的大小来表征重金属毒性影响等级。本发明深入研究污水中常见的四种重金属对污水生物处理系统的影响，探讨不同种类之间的毒性强弱关系，建立表征重金属毒性影响等级的评价指标，快速有效评价微生物活性。为生物处理工艺的正常运行提供理论依据奠定坚实基础。

技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及一种城市污水生物脱氮除磷系统中重金属毒性的评价方法。

背景技术

目前，污水处理中测量混合液中活性生物量的指标主要还是固体悬浮物浓度或挥发性固体悬浮物浓度，从而为污水厂的运行控制提供参考。但在实际研究和应用中发现，这两个指标不但不能准确地指示出处理系统的真实生物量及其活性，而且还存在着另外一个重要弊端，即它们只能反映细胞的粗重，并不能表征微生物细胞的活性和区分出活性污泥中活细胞、死细胞及非生物性挥发固体之间的差别。

根据重金属的毒性机理，人们曾尝试利用脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸含量(RNA)、活菌菌数(ABN)、三磷酸腺苷(ATP)和同步扫描荧光法(Synchronous-scanfluorometry)等方法或指标来定量污水处理系统中污泥的活性或活性生物量。但DNA和RNA测定方法太过繁琐，需要高尖端的仪器和专业技术人员，耗时又长，而且不只活细胞含有，死细胞也含有部分DNA和RNA；ATP可以反映出活性污泥中活性生物量的含量，但测定方法的繁琐性和复杂性一直限制其进一步应用；同步扫描荧光法可以有效地用于评估菌体对重金属的敏感性，但其方法同样太过繁琐，而且仪器的昂贵，并且需要专业技术人员。根据重金属影响微生物呼吸作用的机理，目前污水生物处理系统的微生物电子传递体系(ETS，Electron Transport System)活性、比氧摄取速率(SOUR，Specific Oxygen Uptake Rate)以及氨摄取速率(AUR)是近年来颇受国内外有关专家重视的指标。

(1)微生物的电子传递过程和电子传递链

在微生物的呼吸过程中，有机物氧化分解所形成的还原型辅酶，包括NADH和FADH2，要通过电子传递途径，使其再重新氧化。在这个过程中，还原型辅酶上的氢以质子形式脱下，其电子沿着一系列的电子传递体转移，最后转移到最终的电子受体(好氧呼吸为O₂；无氧呼吸为NO₃^-，SO₄^2-和CO₃^2-等)。

还原型辅酶通过电子传递再氧化，这个过程称为电子传递过程。电子传递过程包括电子从还原型辅酶通过一系列按照电子亲和力递增的顺序排列的电子传递体所构成的电子传递链传递到最终电子受体的过程，这些电子传递体都是具有氧化还原作用的电子载体。电子传递过程一般都是和ATP的形成相偶联，这个机制称为氧化磷酸化作用。氧化磷酸化作用是电子在沿着电子传递链传递过程中所伴随的将ADP磷酸化而形成ATP的全过程。这个全过程又称为氧化呼吸链或呼吸代谢。

目前，在电子传递链中所发现的组分己有15种以上。

(2)电子传递体系(ETS)活性检测原理

测定ETS活性就是通过在培养介质中加入某种氧化还原电位比天然最终电子受体低的人工电子受体(也称人工氢受体)，使之在天然的最终电子受体之前从电子传递链上接受电子。该人工电子受体在细胞内被还原后会发生颜色的变化，通过检测还原后的人工电子受体的颜色变化，便可判断出呼吸链传递H⁺/e的速率和强度，并依此可定量出微生物ETS活性。目前，检测活性污泥系统中微生物ETS活性常用的人工电子受体主要有2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)和碘硝基四氮唑(INT)。