鹽度和重金屬對(duì)序批式生物反應(yīng)器性能及微生物群落結(jié)構(gòu)影響的研究.pdf

1、本文以序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)、序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)和好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)器(GSBR)為研究對(duì)象,分別研究了鹽度和重金屬對(duì)序批式生物反應(yīng)器性能及其微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。
　　在進(jìn)水鹽度從0.5％逐漸增加到6%的過(guò)程中,SBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由98%降低至33%,NH4+-N平均去除率由97%降低至30%。隨鹽度增加活性污泥SOUR呈先增加后降低變化。進(jìn)水鹽度由0.5%逐漸增加至6%,活性污泥的比氨

2、氧化速率(SAOR)、比亞硝酸鹽氧化速率(SNOR)和比硝酸鹽還原速率(SNRR)分別降低77%、88%和58%,活性污泥的松散結(jié)合胞外聚合物(LB-EPS)與緊密型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白(PN)/多糖(PS)比分別由4.8和3.3降低至0.9和1.4。不同鹽度下LB-EPS和TB-EPS三維熒光光譜中共有4個(gè)熒光峰,其中3個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。鹽度增加對(duì)LB-EPS中PN和TB-EPS中PS

3、的官能團(tuán)有明顯的影響。LB-EPS和TB-EPS與活性污泥容積指數(shù)(SVI)呈線(xiàn)性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9479和0.9355。鹽度低于3%時(shí)SBR系統(tǒng)中微生物多樣性指數(shù)隨鹽度增加而增加,鹽度高于4%時(shí)微生物多樣性指數(shù)逐漸降低。與反硝化菌Denitromonas sp. D12-45.1和Denitromonas sp. D2-1相比硝化菌Nitrosomonas sp. Is32對(duì)鹽度的增加更敏感。不同鹽度下多數(shù)菌屬于α-和β-

4、proteobacteria綱。
　　在進(jìn)水鹽度從0%逐漸增加到8%的過(guò)程中,SBBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由96%降低至36%,NH4+-N平均去除率由94%降低至27%。隨鹽度增加生物膜和懸浮污泥SOUR均呈先增加后降低變化。進(jìn)水鹽度由0%逐漸增加至8%,生物膜SAOR、SNOR和SNRR分別降低74%、82%和65%;懸浮污泥SAOR、SNOR和SNRR分別降低80%、84%和70%;生物膜LB-EPS和TB-EPS

5、中PN/PS比分別由2.4和3.0降低至1.3和1.8;懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由1.6和2.8降低至0.6和1.2。不同鹽度下生物膜LB-EPS和TB-EPS中三維熒光光譜共有3個(gè)熒光峰,其中,2個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān);懸浮污泥中共有5個(gè)熒光峰,其中4個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。生物膜和懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PS的官能團(tuán)更容易受鹽度增

6、加的影響。不同鹽度下生物膜微生物多樣性總是高于懸浮污泥,綱的水平上生物膜和懸浮污泥中多數(shù)菌歸屬于 Actinobacteridae綱。
　　在進(jìn)水鹽度從0%逐漸增加到8%的過(guò)程中,GSBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由92%降低至25%,NH4+-N平均去除率由93%降低至21%。隨鹽度增加顆粒污泥SOUR呈先增加后降低變化。進(jìn)水鹽度由0%逐漸增加至8%,顆粒污泥SAOR、SNOR和SNRR分別降低89%、92%和

7、78%,顆粒污泥LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由6.2和5.7降低至1.6和1.1。不同鹽度下LB-EPS和TB-EPS三維熒光光譜中共有3個(gè)熒光峰,其中2個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。鹽度的增加對(duì)顆粒污泥LB-EPS和 TB-EPS中 PS的官能團(tuán)有明顯的影響。LB-EPS和 TB-EPS與顆粒污泥 SVI呈線(xiàn)性關(guān)系,R2分別為0.9067和0.8913。LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比

8、與顆粒污泥相對(duì)疏水性(RH)呈線(xiàn)性關(guān)系,R2分別為0.9169和0.9494。進(jìn)水鹽度低于2%時(shí)GSBR系統(tǒng)中微生物多樣性指數(shù)隨鹽度增加而增加,進(jìn)水鹽度高于3%時(shí)微生物多樣性指數(shù)逐漸降低。不同鹽度下,綱的水平上GSBR反應(yīng)器中多數(shù)菌歸屬于γ-proteobacteria綱。
　　在進(jìn)水Cu(II)濃度由0mg/L逐漸增加至50mg/L過(guò)程中,SBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由93%降低至58%,NH4+-N平均去除率93%降低

9、至50%,出水NO3--N平均濃度由0.10mg/L增加至0.65mg/L;活性污泥SOUR由27.82mg O2/(g MLSS·h)降低至15.37mg O2/(g MLSS·h);SAOR、SNOR和SNRR分別降低58%、54%和51%;活性污泥LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由2.6和1.8增加至3.9和2.5。不同Cu(II)濃度下LB-EPS和TB-EPS三維熒光光譜中共有6個(gè)熒光峰,其中4個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)

10、有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與富里酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。進(jìn)水Cu(II)濃度的增加對(duì)活性污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS的官能團(tuán)有明顯的影響。X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)表明, Cu(II)存在于LB-EPS中,Cu(I)存在于TB-EPS中?；钚晕勰嘀形⑸锒鄻有噪S進(jìn)水Cu(II)濃度增加而降低。不同Cu(II)濃度下,綱的水平上SBR中多數(shù)菌歸屬于Actinobacteridae綱。
　　在進(jìn)水Cd(II)濃

11、度由0mg/L增加至50mg/L過(guò)程中,SBBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由96%降低至62%,NH4+-N平均去除率由94%降低至50%;懸浮污泥SOUR由38.01mg O2/(g MLSS·h)降低至17.28mg O2/(g MLSS·h),生物膜 SOUR由35.45mg O2/(g MLSS·h)降低至15.95mg O2/(g MLSS·h);生物膜SAOR、SNOR和SNRR分別降低74%、61%和51%;懸浮污泥S

12、AOR、SNOR和SNRR分別降低75%、63%和58%;生物膜LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由2.4和2.9增加至3.4和3.8;懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由2.8和1.8增加至3.9和3.1。不同Cd(II)濃度下生物膜LB-EPS和TB-EPS三維熒光光譜中共有4個(gè)熒光峰,其中3個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān);懸浮污泥中共有5個(gè)熒光峰,其中4個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),

13、1個(gè)熒光峰與胡敏酸類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。Cd(II)濃度的增加對(duì)生物膜和懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS的官能團(tuán)有明顯影響。不同Cd(II)濃度下生物膜微生物多樣性總是高于懸浮污泥,綱的水平上生物膜和懸浮污泥中多數(shù)菌歸屬于Actinobacteridae綱。
　　進(jìn)水Cr(VI)濃度由0mg/L逐漸增加至30mg/L,GSBR在運(yùn)行穩(wěn)定階段COD平均去除率由95%降低至24%,NH4+-N平均去除率93%降低至16%,出水NO

14、3--N平均濃度由0.55mg/L增加至1.88mg/L;顆粒污泥SOUR由34.86mg O2/(g MLSS·h)降低至12.18mg O2/(g MLSS·h);SAOR、SNOR和SNRR分別降低82%、73%和53%;顆粒污泥LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分別由6.9和6.8增加至7.7和8.3。不同Cr(VI)濃度下顆粒污泥LB-EPS和TB-EPS三維熒光光譜中共有5個(gè)熒光峰,其中3個(gè)熒光峰與蛋白類(lèi)物質(zhì)有關(guān),1個(gè)