论文部分内容阅读
作为全世界应用最多的药物之一。β-受体阻滞剂大量应用于临床治疗高血压、老年冠心病等心脑血管疾病。由于β-受体阻滞剂的特殊疗效,也被广泛应用于兽医学,有报道显示其还被应用于非法兴奋剂。β-受体阻滞剂经过人体/动物消化后会随着尿液、粪便等排入污水系统,最终流入污水处理厂,已有研究人员在污水处理厂检测到β-受体阻滞剂的存在。污泥微生物胞外聚合物(EPS)本身带有大量电荷、疏水区域具有良好的吸附功能,在生物废水处理有机微污染物中起到了关键的作用。本课题研究了β-受体阻滞剂在厌氧污泥EPS上的吸附丰富了以EPS为吸附剂去除污染物的相关研究。污水处理厂采用的传统生物处理对β-受体阻滞剂的去除效果不佳。厌氧共代谢技术已被广泛用于处理难降解有机微污染物。本课题研究了 β_受体阻滞剂对厌氧共代谢的影响及微生物群落的变化。具体结论如下:1、相比于MET与ATE,PRO更容易被厌氧污泥吸附;提高厌氧污泥投加量能提高β-受体阻滞剂的去除率,当厌氧污泥的投加量为20g时,吸附去除率达到75%;吸附反应主要发生在前20min,吸附平衡发生在2h以内;SEPS吸附β-受体阻滞剂的效果强于LEPS、TEPS。通过三维荧光光谱(3D-EEM)技术,发现EPS吸附普萘洛尔时发生了荧光猝灭,芳香族蛋白质与可溶微生物类物质参与了吸附过程,起主要作用的是芳香族蛋白质类。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,发现在厌氧污泥SEPS吸附β-受体阻滞剂的过程中,参与反应的官能团有羧基、多聚糖、苯环以及含硫磷基团。2、根据Box-Benhnken中心组合设计,采用投加量、吸附时间、溶液pH为三个影响因子,响应值为β-受体阻滞剂的去除率,获到的响应面二次方程模型极显著,失拟项不显著,实验显示三个因素对吸附实验的影响顺序为吸附时间>EPS投加量>pH。模型准确可靠可用于该模型精确可靠可用于预测EPS吸附β-受体阻滞剂。通过Design-Expert 8.0.6软件对最佳实验条件预测,获得厌氧污泥EPS吸附β-受体阻滞剂的最佳实验条件为:EPS投加量为1g/L,吸附时间为100分钟,环境pH值为7.5。这一条件下,β-受体阻滞剂的吸附去除率实验值为21.31%与理论预测值相差1.07%。3、UASB厌氧共代谢系统前期以玉米淀粉废水为共代谢基质,分阶段提高进水负荷驯化、启动。经过90天启动后达到反应器稳定运行,CODcr去除率达到90%,稳定运行以后进一步提高负荷冲击,结果显示UASB最高容积负荷可达5 kg*m-3d-1,CODcr去除率达到97%。以上说明本实验搭建的UASB反应器具有较高抗负荷能力。运行161天投加100mg/Lβ-受体阻滞剂初期,反应器未受冲击,CODcr去除率稳定在90%。投加40天后,β-受体阻滞剂浓度提高到400mg/L时,反应器受到冲击,CODcr去除率下降到65%,系统pH降低为6.5,,出水VFA达到4500mg/L,反应器受到较大的冲击。4、UASB反应器对低浓度β-受体阻滞剂具有良好的去除效果,归功于厌氧污泥吸附与厌氧共代谢的共同作用。其中ATE的去除率为80%,MET、PRO的去除率为60%。HRT由24h增加到48h,β-受体阻滞剂的去除率未发生变化。5、16SRNA高通量测序结果表明,USAB反应器在处理含β-受体阻滞剂废水时,原始菌群受到抑制,降解抗生素菌群丰度增加,厌氧系统中微生物群落多样性降低。其中随着β-受体阻滞剂浓度提高,Thermotogae(热袍菌门)、Chloroflexi(绿弯菌门)得到了繁殖,丰富度一直增加,Bacteroidetes(拟杆菌门)受到抑制,丰富度呈下降趋势。