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高盐废水由于含有较高的盐度,使得生物处理面临较大的难度。当微生物所处环境渗透压过高时,会产生细胞脱水、质壁分离等现象,严重时还会造成细胞的死亡,这会大大降低生物反应器的处理效果。因此,对高盐废水生物处理,如何使微生物能够在高盐环境下存活并发挥其有效性是关键。相容性溶质能够在微生物胞内大量积累,并且不影响胞内酶活性,胞内的生物大分子物质无需再适应含有高浓度相容性溶质的新环境,如同与细胞完美融合一般,最终达到平衡细胞内外渗透压的目的,使得微生物能够在高盐环境下正常生长代谢。论文在查阅目前国内外文献并且经过长期培养驯化颗粒污泥的前提下,研究了相容性溶质对厌氧颗粒污泥处理高盐废水效果的影响。选取甜菜碱、海藻糖、谷氨酸、脯氨酸和氯化钾五种相容性溶质进行后续研究。采用高通量测序技术分析厌氧生物系统中微生物多样性,以研究相容性溶质对厌氧生物系统的影响机制。研究结果如下:(1)对于经过0g/L盐度驯化的污泥在处理不含盐废水而言,当有机负荷为3898mg/(L·d)时,在35℃与2 5℃下的COD去除率均在70%以上,最高分别为87%和83.5%,出水VFA值为8-9mg/L,出水p H为7-7.5,污泥受温度的影响较小;当有机负荷升高到7796mg/(L·d)时,在35℃与25℃下的COD去除率在70%左右,最高分别达到了82.3%和82.6%,出水VFA值为10-11mg/L,出水p H为6.5-7.3,COD去除率随着有机负荷的升高而降低,出水VFA随着有机负荷升高而升高,出水p H随着有机负荷升高而降低。对于经过20g/L盐度驯化的污泥在处理20g/L盐度废水而言,当有机负荷为3898mg/(L·d)时,在35℃与25℃下的COD去除率为50%和40%左右,出水VFA值为11-12mg/L,出水p H为5.7-6.3;当有机负荷升高到7796mg/(L·d)时,在35℃与25℃下的COD去除率为40%和30%左右,出水VFA值为17-18mg/L,出水p H为5.3-5.7。三个指标随着OLR与温度的变化规律同前所述,而COD去除率随着有机负荷升高显著降低,出水VFA值随着盐度升高而升高,出水p H随盐度升高而降低。(2)通过比较甜菜碱、海藻糖和谷氨酸三种相容性溶质对厌氧反应系统的提升效果发现在盐度为20g/L内三者强弱关系依次为甜菜碱>海藻糖>谷氨酸,且均能够有效缓解高盐环境下对微生物产生的抑制作用。(3)通过复配相容性溶质探索最佳配合比,当甜菜碱、海藻糖、谷氨酸、脯氨酸和KCl质量比为80-120:10-30:50:50:1对处理系统的效果最佳。COD去除率在0、10、20g/L盐度下去除率最高达到93.4%、83.7%、83.3%,相比对照组分别升高11.1%、27.6%、38.8%。出水碱度随着OLR的升高而不断升高,A#2实验组在两种盐度下的出水碱度最高,最高分别达到了1376mg/L和1341mg/L,而三个实验组处理不含盐废水的出水碱度相差不大。随着有机负荷和盐度的逐渐升高,比产甲烷活性(Yg值)在逐渐降低,A#2实验组对Yg的提升最为明显,在三种盐度下最高分别达到14.38、11.88和10.63ml CH4/(g CODremoval·d),这与COD去除率和出水碱度两个指标所得出的结论一致,相比对照组比产甲烷活性分别提高了43.5%、138%和240%。(4)多因素正交实验结果表明,厌氧反应瓶处理20g/L高盐废水最佳工艺条件为:OLR为4500mg/L·d,配合比为110:20:50:50:1,温度为35℃,进水p H为8。各因素对COD去除率影响的显著性排序依次为OLR>配合比>温度>进水p H;厌氧反应瓶处理10g/L高盐废水最佳工艺条件:OLR为5000mg/L·d配合比为90:20:50:50:1,温度为30℃,进水p H为7,各因素对COD去除率影响的显著性排序依次为配合比>温度>OLR>进水p H;厌氧反应瓶处理盐浓度为0的废水最佳工艺条件:配合比为90:20:50:50:1,OLR为4500mg·L-1·d-1,进水p H为8,温度为35℃。各因素对COD去除率影响的显著性排序依次为进水OLR>进水p H>温度>配合比。(5)对群落属水平组成分析可知,A2与A3群落组成相较A1发生了明显的变化。A1优势菌占比情况为:梭状芽胞杆菌(30.63%),普氏菌(21.58%),己酸菌(5.14%),醋杆菌(5.04%);A2优势菌占比情况为Fonticella(42.14%),颤杆菌克(20.57%),己酸菌(8.33%);A3优势菌占比情况为Fonticella(31.07%),颤杆菌克(27.67%),己酸菌(6.82%)。对群落门水平组成分析可知,三样本种的门水平所含群落基本相同,但含量相差较大。A1优势菌占比情况为:厚壁菌门(71.86%)、拟杆菌门(21.58%)和变形菌门(5.11%);A2优势菌占比情况为:厚壁菌门(89.28%)、拟杆菌门(2.67%)和放线菌(6.41%);A3优势菌占比情况为:厚壁菌门(83.27%)、放线菌(5.81%)and变形菌门(5.36%).厚壁菌门作为优势门可以在高盐等逆环境下产生孢子抵抗外界环境,并且在厌氧消化过程中,对产生以醋酸为代表的产甲烷前体起重要作用,梭菌和拟杆菌负责有机物的水解和发酵过程。