鹽度和重金屬對序批式生物反應器性能及微生物群落結構影響的研究.pdf

1、本文以序批式活性污泥反應器(SBR)、序批式生物膜反應器(SBBR)和好氧顆粒污泥序批式反應器(GSBR)為研究對象,分別研究了鹽度和重金屬對序批式生物反應器性能及其微生物群落結構的影響。
　　在進水鹽度從0.5％逐漸增加到6%的過程中,SBR在運行穩(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個熒光峰,其中3個熒光峰與蛋白類物質有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關。鹽度增加對LB-EPS中PN和TB-EPS中PS

3、的官能團有明顯的影響。LB-EPS和TB-EPS與活性污泥容積指數(shù)(SVI)呈線性關系,相關系數(shù)R2分別為0.9479和0.9355。鹽度低于3%時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。
　　在進水鹽度從0%逐漸增加到8%的過程中,SBBR在運行穩(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個熒光峰,其中,2個熒光峰與蛋白類物質有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關;懸浮污泥中共有5個熒光峰,其中4個熒光峰與蛋白類物質有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關。生物膜和懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PS的官能團更容易受鹽度增

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。
　　在進水鹽度從0%逐漸增加到8%的過程中,GSBR在運行穩(wěn)定階段在運行穩(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個熒光峰,其中2個熒光峰與蛋白類物質有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關。鹽度的增加對顆粒污泥LB-EPS和 TB-EPS中 PS的官能團有明顯的影響。LB-EPS和 TB-EPS與顆粒污泥 SVI呈線性關系,R2分別為0.9067和0.8913。LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比

8、與顆粒污泥相對疏水性(RH)呈線性關系,R2分別為0.9169和0.9494。進水鹽度低于2%時GSBR系統(tǒng)中微生物多樣性指數(shù)隨鹽度增加而增加,進水鹽度高于3%時微生物多樣性指數(shù)逐漸降低。不同鹽度下,綱的水平上GSBR反應器中多數(shù)菌歸屬于γ-proteobacteria綱。
　　在進水Cu(II)濃度由0mg/L逐漸增加至50mg/L過程中,SBR在運行穩(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個熒光峰,其中4個熒光峰與蛋白類物質

10、有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關,1個熒光峰與富里酸類物質有關。進水Cu(II)濃度的增加對活性污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS的官能團有明顯的影響。X射線光電子能譜(XPS)表明, Cu(II)存在于LB-EPS中,Cu(I)存在于TB-EPS中。活性污泥中微生物多樣性隨進水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。
　　在進水Cd(II)濃

11、度由0mg/L增加至50mg/L過程中,SBBR在運行穩(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個熒光峰,其中3個熒光峰與蛋白類物質有關,1個熒光峰與胡敏酸類物質有關;懸浮污泥中共有5個熒光峰,其中4個熒光峰與蛋白類物質有關,

13、1個熒光峰與胡敏酸類物質有關。Cd(II)濃度的增加對生物膜和懸浮污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS的官能團有明顯影響。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。
　　進水Cr(VI)濃度由0mg/L逐漸增加至30mg/L,GSBR在運行穩(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個熒光峰,其中3個熒光峰與蛋白類物質有關,1個