论文部分内容阅读
随着国家环保政策日益收紧和国民环保意识的不断提升,要求制浆造纸行业不断进行清洁化集约化升级。由于废纸造纸具有节约资源、工艺简单和生产设备投资少等优点,已成为我国造纸业的重要组成部分。但是由于在造纸过程中加入了大量的碳酸钙等填料,使得废纸造纸废水中含有大量的Ca2+和Mg2+,使厌氧颗粒污泥在处理废纸高浓有机废水过程中发生钙化,严重地影响厌氧处理效率。因此,厌氧颗粒污泥钙化问题已成为造纸行业中的一大难题,亟待解决。厌氧颗粒污泥处理废水时,菌群可通过AHLs（酰基高丝氨酸内酯）类信号分子来进行信息的传导和交流,并产生群体感应（QS,quorum sensing）现象,影响整个菌群的生理生化特性,因此本文向厌氧体系里添加信号分子AHLs,通过引导菌群的群感效应增强造纸厌氧颗粒污泥活性延缓钙化。并分析不同AHLs对污泥性能,胞外聚合物（EPS,Extracellular Polymeric Substance）分泌,微生物多样性的变化、孔隙率变化等来验证其可行性并分析其作用机制。具体结论如下:（1）在高浓度钙离子影响下,未钙化厌氧颗粒污泥有能力分泌更多的AHLs来调节自身适应环境,而钙化颗粒污泥因其菌群活性较低,难以产生足够的信号分子来调节颗粒污泥菌群的群感效应,应对新的环境变化。（2）信号分子C4-HSL、C6-HSL、C8-HSL和3O-C6-HSL都可以提高未钙化厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性（SMA,Specifific methanogenic activity）、COD去除率、和有机物组分,促进EPS的分泌。其中3O-C6-HSL对SMA增强效果最好,最大达到30.83%。四种信号分子都可以通过增强污泥的甲烷代谢通路和提高产甲烷相关酶的基因丰度来提高未钙化厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性。（3）信号分子C4-HSL、C8-HSL的添加明显抑制钙化厌氧颗粒污泥的COD去除率,但C4-HSL会增强SMA,而C8-HSL明显抑制SMA。添加C6-HSL对COD去除率无明显影响,但对污泥的SMA改善明显。3O-C6-HSL的加入能明显提高COD去除率和SMA。C6-HSL和3O-C6-HSL可以提高钙化污泥的VSS/TSS,促进EPS的分泌。AHLs可以改变钙化污泥细菌和古菌的群落结构,增强钙化污泥甲烷代谢途径和群体感应途径,促进产甲烷酶的分泌。且添加C6-HSL、C8-HSL和3O-C6-HSL可增加钙化污泥中Methanosaeta的比例,从而增强其乙酸型产甲烷途径。（4）1μM的3O-C6-HSL可以通过增加钙化污泥的孔隙率,提高污泥中的大孔比例、减少沉淀区、增加生物量、优化菌群结构来提高钙化污泥的活性;较高用量（10μM）的3O-C6-HSL反而使颗粒污泥有机物含量激增,堵塞传质通道影响颗粒污泥活性。随着3O-C6-HSL添加量的增加,污泥的有机组分呈逐渐上升的趋势,且诱导钙化污泥的产甲烷途径更多的向嗜乙酸途径。