【摘要】：當前,我國經濟的高速發(fā)展對河湖生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重威脅,針對嚴重的河湖污染的治理問題,在無錫市濱湖區(qū)蠡河河水以及江南大學河水水質的調查和監(jiān)測基礎上,將活性炭與生物轉盤結合用于處理污染河水,開展了接種物、改性對活性炭生物轉盤掛膜啟動的影響研究,探討了轉速、水力停留時間(HRT)、溫度、C/N和抗生素(阿莫西林)對不同活性炭生物轉盤的影響。并系統(tǒng)研究了每一階段生物膜的特性和微生物群落結構等,對各污染物去除率變化進行理論分析,以期為實施蠡河生物修復示范工程提供科學依據與技術支持,并為實現(xiàn)活性炭生物轉盤原位處理污染河水提供技術參考。主要結論如下:(1)采用3種接種物(河水、底泥、活性污泥)×3種活性炭(未改性、KMnO_4改性、H_2SO_4改性)進行活性炭生物轉盤掛膜啟動研究,結果表明:河水和底泥有相似的微生物群落結構,但底泥較之河水掛膜啟動較快,活性污泥和底泥掛膜啟動時間類似,但各污染物去除率(除TP外)活性污泥接種底泥≈河水。改性增加了活性炭表面親水基團(H_2SO_4改性KMn O_4改性),提高了掛膜啟動穩(wěn)定階段各污染物去除性能,提高了微生物的活性。(2)掛膜穩(wěn)定后,探究轉速、HRT對9組活性炭生物轉盤的影響,結果表明在轉速為3 r/min,HRT為12 h時,活性炭生物轉盤達到最佳處置效率。而生物膜分析表明轉速過低過高都會限制生物膜活性,而在一定HRT范圍內,HRT越長,VS/TS越大,生物膜活性越高,但為提高處置效率,HRT為12 h時最佳。最佳條件下,生物膜高通量測序表明9組反應器均能達到同步硝化反硝化,河水與底泥接種有相似的物種組成,活性污泥接種的有一定差異性,且改性增加了物種的多樣性與豐富度(H_2SO_4改性KMnO_4改性未改性)。(3)在轉速3 r/min,HRT12 h時,探究溫度、C/N對活性炭生物轉盤的影響,結果表明溫度28℃,C/N為6:1時,處理效果達到最佳。生物膜分析表明在該溫度和C/N下,微生物具有較高的活性,熒光原位雜交技術(FISH)分析表明C/N過高過低會改變菌群的結構。此外,接種物以及是否改性的差異在低溫下微乎其微。(4)在轉速3 r/min,HRT為12 h,溫度28℃,C/N為12:1時,探究不同濃度的阿莫西林對不同接種物H_2SO_4改性條件下的生物轉盤的影響。結果表明不同濃度的阿莫西林對活性炭生物轉盤性能均有不同程度的抑制作用,生物膜活性也會下降,三維熒光圖表明低濃度阿莫西林會刺激微生物分泌小分子的蛋白質(Ⅰ),濃度持續(xù)增加,類溶解性微生物產物增多。對比加入0.5 mg/L阿莫西林前后的生物膜,并進行高通量測序,結果表明物種數量、功能菌數量、多樣性和豐富度銳減,同時活性炭生物轉盤對不同濃度的阿莫西林有一定去除作用。
【圖文】：

變轉速為 1、2、3、4 r/min，研究轉速對 9 組活性炭生物轉盤的影響，確定最佳轉速。改變 HRT 為 1.5、3、6、12、24h，在最佳轉速下研究 HRT 對 9 組活性炭生物轉盤的影響，探究最佳 HRT。在最佳轉速和 HRT 下進行微生物測序，分析改性對微生物群落組成結構、數量等的影響（進而影響去除率）。（4）探究溫度、C/N 對活性炭生物轉盤去除效果的影響改變溫度為 8、15、24、28℃，在最佳轉速和 HRT 下，研究溫度對 9 組活性炭生物轉盤的影響，確定最佳溫度。改變 C/N 為 2:1、4:1、6:1、8:1、12:1，在最佳轉速、HRT和溫度下對 9 組活性炭生物轉盤的影響，探究最佳 C/N。在最佳轉速、HRT、溫度、C/N下，取河水接種掛膜的生物膜，采用熒光原位雜交技術（FISH）對生物膜上的菌種進行觀察和分析。（5）抗生素對活性炭生物轉盤去除效果的影響在最佳轉速、HRT、溫度和 C/N 下，配制的污染河水中投加抗生素（阿莫西林），探究抗生素對生物轉盤去除污染物的影響，采用高通量測序技術分析膜上微生物的群落結構，，分析抗生素濃度對膜上微生物群落的影響，判定活性炭生物轉盤是否對抗生素有一定的去除作用。

、蛋白類等物質是影響水質中高錳酸鹽指數和 NH4+-N 去除率的重要因素。 最佳轉速、HRT 下生物膜微生物群落結構分析門（Phylum）水平上的分析如圖 3-12 為 9 組反應器生物膜中門水平上各菌門所占相對豐度，優(yōu)勢菌門是變形Proteobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidetes）。由圖可知，活性污泥接種的反應器形菌門（Proteobacteria）相對豐度較高，原因是變形菌門（Proteobacteria）已經被報道是在污水處理廠脫氮過程中的優(yōu)勢菌門且大多數反硝化菌屬于該門[69]，活性炭轉盤上富集生成的微生物膜起源于污水廠活性污泥中的微生物。而河水、底泥接種應器擬桿菌門（Bacteroidetes）較高，原因是擬桿菌門（Bacteroidetes）主要是氧化n維持自己的生長繁殖[92]，且這種門在淡水湖泊中很常見，在等量的 CODMn條件水和底泥這兩種接種物中擬桿菌門（Bacteroidetes）含量較多。此外，9 組反應器螺旋菌門（Nitrospirae）的相對豐度為 2.63%、2.64%、2.49%、5.83%、3.06%、2.87%、、2.36%、1.0%，可以看出該菌門在底泥接種的反應器中相對豐度較高，河水接種之，活性污泥接種的最低，可見河水以及底泥更能對污染河水特異性處理。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2644472