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生物滴滤技术是目前VOCs末端治理控制的主流技术之一,具有高效、低耗、反应条件温和、二次污染小等优点,但生物反应器长期运行过程中生物膜的过度生长和非均匀性分布会导致填料层堵塞和运行性能恶化。因此,采取有效手段调控填料层表面的生物量在合理范围内,并保持微生物处于高降解活性,获得反应体系的长期高效稳定运行。本实验建立五套反应体系(A无臭氧空白体系,B、C、D、 E塔含不同浓度微量臭氧)深入解析微量臭氧化调控生物膜相强化反应体系降解VOCs的作用机制,为该技术的应用奠定理论基础。5套生物滴滤塔在运行初期,净化性能相当。A塔在运行150天前,反应器去除效率稳定在90%以上,150天后生物滴滤塔的去除性能开始下降。B、C两塔可维持反应体系的高效、稳定运行,其对甲苯去除率分别维持在85和80%以上,反应器运行性能稳定。D和E塔由于臭氧作用浓度较高,整个运行阶段运行性能较差。CO2生成量与甲苯去除负荷呈线性相关,A、B、C、D、E塔的矿化率分别为67.3%、76.3%、73.1%、60.8%、57.8%。说明低于10mg/m3且24h连续调控的微量臭氧不会对微生物产生不利影响,并且可有效延长生物滴滤反应器的运行周期,是有效控制生物滴滤反应器长期运行因生物量过度生长和非均匀分布导致的运行性能恶化的有效手段。A塔随反应体系的长期运行生物量积累严重,B、C,、D、E塔由于微量臭氧化的调控作用,生物量较A塔分布均匀。对与生物膜之间相互聚合能力密切相关的生物膜表面相对疏水性和zeta电位的分析表明,微量臭氧可有效减缓疏水性的增加和生物膜表面电负性的降低。EPS总分泌量随反应体系运行呈逐渐增加的趋势,胞外蛋白分泌量也逐渐增加,多糖分泌量未出现明显增加的趋势,PN/PS值不断增大。5套反应器生物膜EPS平均分子量随滴滤塔的运行均呈现出逐渐变小的趋势。FTIR和XPS分析获得的5套反应器上下段生物膜EPS的功能基团相类似,说明微量臭氧化未对生物膜表面EPS主要成分及结构产生特别大的影响。通过Biolog分析表明低于10mg/m3微量的臭氧不会降低塔中微生物的代谢活性,反而可保持长期运行过程中微生物较高的代谢活性。应用PCR-DGGE分析5套生物滴滤塔分别在52、136和220天时微生物菌群的多样性及其稳定性,结果表明微量臭氧的通入会影响生物滴滤塔内微生物群落结构。B、C、D、E各反应体系微生物群落结构较A塔表现出较明显变化,说明了微量臭氧会影响滴滤塔内微生物群落的更替演变。分子克隆DNA测序结果表明,以甲苯为目标污染物的不同浓度微量臭氧强化生物滴滤塔体系中聚集了较丰富的微生物种群。高通量测序来进一步分析塔内微生物群落结构,发现微量臭氧强化的生物滴滤塔主要地位的菌群为Gammaproteobacteria,其在各塔内广泛分布。B、C塔相对于其他各塔出现较为明显的变化是,在反应器运行后期Actinobacteria和Flavobacteria为次优势菌群。对比其他反应体系,说明Actinobacteria和Flavobacteria可能是微量臭氧强化反应体系运行后期高效降解甲苯的关键性因子,也间接说明该其耐受微量臭氧(10mg/m3)化作用较强,对于延长反应器运行时间和运行性能具有积极作用。