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HAPA对污泥高温厌氧降解影响研究 　　摘要 研究高温（55 ℃）条件下低浓度厌氧污泥对废水中3-氨基-4-羟基苯砷酸（HAPA）的降解情况，考察了不同初始HAPA浓度、不同污泥浓度以及不同初始pH值对厌氧降解的影响。试验结果显示，HAPA对污泥中的微生物有一定的抑制作用。随着HAPA初始浓度的增加，厌氧污泥对其去除率明显降低，在pH值6.5时降解速率最高。 　　关键词 HAPA；污泥；高温厌氧降解；影响 　　中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）07-0230-02 　　洛克沙胂是一种有机砷饲料添加剂，能够提高家禽的生长速度、控制球虫病等肠道寄生虫病，被国内外各大畜禽养殖场广泛使用，其用量一般为25～100 mg/kg[1]。但进入畜禽体内的洛克沙胂只有很少一部分被吸收，大部分则随着禽畜的排泄物排出体外。2010年我国家畜禽类养殖数量达到110.06亿只，其中猪66 686.4只[2]。养殖场的粪便则一般会直接作为有机肥料施入耕地中，因此我国每年排入环境中的洛克沙胂数量巨大[3]。洛克沙胂在厌氧条件下会迅速转化为与其结构类似的芳香族胺3-氨基-4-羟基苯砷酸（HAPA）。HAPA作为一种洛克沙胂的中间产物，具有较强的毒性。并且在厌氧条件下，HAPA经过长时间的降解会产生毒性巨大的无机砷，其中以三价砷As（Ⅲ）为主，造成环境中砷的污染，威胁人类健康。有研究显示，在甲烷和硫酸盐还原条件下，经过逾200 d的厌氧降解，微生物对HAPA及其密切相关的4-氨基苯酸（4-APA）的去除率才能够达到99%[4]。因此，研究如何使养殖废水中的HAPA降解最大化尤为重要。由于厌氧消化速率跟温度有关，温度的增加能够提高反应速率[5]，故本试验在高温条件下研究HAPA对厌氧消化的影响。 　　1 材料与方法 　　1.1 试验材料 　　1.1.1 试验材料。供试污泥取自试验室在55 ℃条件下培养1个月的成熟厌氧污泥；乙酸钠（分析纯）；HAPA（4257198-5G，97%）。不同浓度的厌氧污泥上清液的配置方法：分别取活性污泥20 mL依次加入编号为1#、2#、3#的洗净大烧杯里，再加入浓度为500 mg/L乙酸钠溶液分别稀释至600、1 000、1 400 mL。然后向各烧杯持续通入氮气约3 min以保持厌氧状态，并用保鲜膜密封杯口，放入55 ℃恒温培养箱内备用。 　　1.1.2 仪器。高效液相色谱仪（LC-20AD），购自日本岛津公司；气相色谱仪（SP-6890），购自鲁南瑞虹化工仪器公司；台式离心机（TGL-16C），购自上海安亭科学仪器厂；电子天平（AL204），购自梅特勒-托利多仪器公司；超声波清洗器（KQ2200），购自昆山市超声仪器有限公司。 　　1.2 试验设计 　　试验采用250 mL盐水瓶，在厌氧环境下，取烧杯中上清液150 mL作为底物加入瓶中，然后加入不同浓度的HAPA，用碳酸氢钠调节溶液初始pH值至7.5左右，然后向各烧杯持续通入氮气约3 min，保持厌氧状态，最后用聚丁基橡胶塞密封，置于恒温培养箱培养内，温度设为55 ℃，每组设置2个平行样，定期测定气体体积以及含量、挥发性脂肪酸（简称VFA）。 　　1.2.1 不同浓度HAPA试验。各组装置内添加不同浓度HAPA，即取2#烧杯上清液150 mL，设4个处理，分别为：在盐水瓶中添加HAPA浓度分别为5 mg/L（R1）、10 mg/L（R2）和15 mg/L（R3），以未添加HAPA的盐水瓶（R0）为对照组，用碳酸氢钠调节溶液调节各组内初始pH值为7.5左右。各组添加情况如表1。定期取样测定气体成分、含量以及消化液内各测量指标的变化。使用高效液相色谱仪测定HAPA。 　　1.2.2 不同初始pH值试验。控制各组消化液初始pH值，设4个处理，分别为：2#烧杯上清液150 mL用盐酸和氢氧化钠调节pH值为6.5（P1）、7.5（P2）、8.5（P3），以蒸馏水作对照（P0），添加水平见表2。试验步骤和测量指标与1.2.1相同。 　　2 结果与分析 　　2.1 不同HAPA初始添加浓度下VFA、日产甲烷以及HAPA浓度的变化 　　从图1a可以看出，在试验开始时消化液中VFA浓度最高，这是由于试验所用的底物取自经过55 ℃培养了1 d的加有乙酸钠厌氧污泥的上清液，其中含有500 mg/L的乙酸钠，造成VFA数值较高。因各组试验取用同一浓度的微生物液体，故各组的初始VFA值相同。随着厌氧消化的进行，各组消化液中VFA浓度在前5 d迅速下降，随后各消化液中VFA浓度几乎保持不变，这与产气量变化相吻合，说明产甲烷菌分解VFA产生甲烷[6]。 　　从图1b中可以看出，R1、R2、R3和R0等4个处理日产气量都在试验第2天产气量达到峰值，其中处理R0、R