【摘 要】
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锌离子和金霉素是养殖废水中较为常见的重金属和抗生素,两种物质随畜禽粪尿进入污水生物处理系统,由于其自身的理化性质,会引起活性污泥中微生物生命活动的变化,进而影响污水生物处理的效果。因此,研究锌离子和金霉素对养殖废水生物脱氮中生物脱氮性能以及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响是提升养殖废水生物处理效果的重要一环。然而,在养殖废水生物处理过程中,关于不同浓度锌离子和金霉素混合物对生物脱氮性能以及活
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锌离子和金霉素是养殖废水中较为常见的重金属和抗生素,两种物质随畜禽粪尿进入污水生物处理系统,由于其自身的理化性质,会引起活性污泥中微生物生命活动的变化,进而影响污水生物处理的效果。因此,研究锌离子和金霉素对养殖废水生物脱氮中生物脱氮性能以及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响是提升养殖废水生物处理效果的重要一环。然而,在养殖废水生物处理过程中,关于不同浓度锌离子和金霉素混合物对生物脱氮性能以及活性污泥EPS的影响研究较少,对微生物群落结构影响的相关研究更是鲜有报道。因此,该试验利用直接均分射线法,设计3种不同浓度配比的锌离子和金霉素二元混合物(Ratio1、Ratio2、Ratio3),研究锌离子、金霉素以及二元混合物对生物脱氮性能的影响,采用三维荧光光谱分析活性污泥EPS特性的变化,采用高通量测序技术研究锌离子、金霉素以及二元混合物对微生物群落结构的影响,为深入探究锌离子和金霉素对养殖废水生物脱氮中微生物的影响提供理论依据。该研究主要结论如下:(1)通过不同批次投加锌离子、金霉素,研究单一锌离子、金霉素对生物脱氮性能以及EPS特性的影响。结果表明,低浓度的锌离子可以提高硝化性能和COD去除率;高浓度的锌离子和金霉素对硝化性能、总氮和COD的去除存在一定的抑制作用,并且这种抑制作用随着锌离子和金霉素浓度的增加以及作用时间的延长逐渐增强;锌离子和金霉素的添加均会使多糖和蛋白质含量呈现先上升后下降的趋势,对EPS中荧光物质的组分均产生了不同的影响,并且金霉素还会改变荧光峰的类型。(2)通过直接均分射线法设计3种锌离子和金霉素二元混合物的浓度配比,研究不同比例下锌离子和金霉素二元混合物对生物脱氮性能以及EPS特性的影响。结果表明,3种不同浓度配比的二元混合物对反应器的硝化性能、总氮与COD的去除效果以及EPS特性的影响规律各不相同,Ratio1与Ratio2对硝化性能和COD的去除均存在一定的促进作用,Ratio3对硝化性能和COD的去除没有促进作用,然而3种配比在混合物高浓度条件下对硝化性能、总氮和COD的去除存在一定的抑制作用,并且这种抑制作用随着混合物浓度的增加以及作用时间的延长逐渐增强;活性污泥EPS中PS、PN含量在锌离子与金霉素二元混合物的作用下均呈现先上升后下降的趋势;EPS中荧光物质在锌离子与金霉素二元混合物的作用下呈现不同的变化趋势。Ratio1条件下只对荧光的组分产生了影响,并未对荧光峰的种类造成改变;Ratio2、Ratio3条件下均对荧光峰的种类以及组分造成改变。(3)通过高通量测序技术研究锌离子、金霉素以及二元混合物对微生物群落结构的影响。结果表明,在锌离子、金霉素以及二元混合物作用下,一定浓度范围内均可以提高反应器中OTU的数量、微生物丰富度以及多样性,但是随着投加的锌离子、金霉素以及锌离子和金霉素二元混合物浓度不断增加,反应器中OTU的数量、微生物丰富度以及多样性均会逐渐降低;并且,单一锌离子和金霉素样品中具有脱氮功能的脱氯单胞菌属(Dechloromonas)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)以及陶厄氏菌属(Thauera)的丰度均会随锌离子和金霉素浓度的增高而呈现先升高后降低的现象;而3种配比锌离子和金霉素二元混合物中具有脱氮功能的菌属随着二元浓度的变化呈现趋势各不相同,具有脱氮功能的菌属随着金霉素占比的增加,菌属丰度减少越来越明显。图[43]表[11]参[121]
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