工業(yè)廢水循環(huán)利用導(dǎo)致鹽度漸增,應(yīng)用水解反應(yīng)器連續(xù)處理硫酸鈉鹽度漸增的高色度印染廢水.在進(jìn)水鹽度從0.5g·L^-1漸增到4 g·L^-1時(shí),印染廢水也得以持續(xù)高效脫色.宏基因測(cè)序表明,鹽度漸增導(dǎo)致水解污泥微生物種數(shù)從882種下降到了631種,但細(xì)菌群落的生物多樣性仍保持穩(wěn)定.鹽度漸增對(duì)細(xì)菌群落的整體功能沒(méi)有明顯影響,但改變了水解脫色功能菌和功能酶的豐度.低鹽度條件下Proteobacteria門(mén)占主導(dǎo)地位,Methanothrix和Geobacter為參與水解作用的優(yōu)勢(shì)屬.在鹽度漸增時(shí),與眾多細(xì)菌對(duì)鹽度脅迫的反應(yīng)相反,Proteobacteria豐度持續(xù)增加,Desulfovibrio和Desulfococcus成為優(yōu)勢(shì)屬.PICRUSt功能解析顯示,脫色酶SOD1和SOD2相對(duì)豐度顯著下降,CAT和TYR的相對(duì)豐度上升,從總體上保證了水解生物系統(tǒng)脫色功能的穩(wěn)定.本研究從水解脫色功能基因的角度,探討鹽度漸增對(duì)水解微生物群落和功能的影響,為鹽度漸增脅迫條件下印染廢水的脫色和有機(jī)物去除機(jī)制研究提供理論基礎(chǔ). 

【文章來(lái)源】：環(huán)境科學(xué). 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)裝置流程示意

生物反應(yīng)器內(nèi)鹽度的變化趨勢(shì)如圖2所示．100 d內(nèi)電導(dǎo)率和硫酸根離子濃度分別從2.276m S·cm-1和247.4 mg·L-1上升到了15.370m S·cm-1和1 000.1 mg·L-1，鹽度則從558 mg·L-1上升到了4 020.8 mg·L-1，鹽度平均增長(zhǎng)速率為0.035 g·(L·d)-1[圖2(a)]．鹽度漸增條件下，系統(tǒng)進(jìn)水COD和B/C比分別在830～950 mg·L-1和0.15～0.16之間變化[圖2 (b)]．運(yùn)行初期鹽度為0.558 g·L-1時(shí)COD的平均去除率為46%～47%．鹽度上升到1.8 g·L-1,COD去除率為37%～43%之間波動(dòng)．最終鹽度上升到4.02 g·L-1時(shí)，COD去除率變?yōu)?5%～47%之間．與此相一致，鹽度從0上升到10 g·L-1時(shí)，缺氧區(qū)COD去除率為76%～80%之間，保持相對(duì)穩(wěn)定[26]．由于鹽度上升，進(jìn)水B/C比持續(xù)下降到0.127 (降幅為37.7%)，但是水解酸化出水B/C比為0.32～0.34之間波動(dòng)，未受到鹽度持續(xù)增加的顯著影響．水解池主要進(jìn)行脫色和揮發(fā)性脂肪酸的轉(zhuǎn)化[27]，對(duì)偶氮染料脫色率接近80%[28],VFAs產(chǎn)生可以為反硝化單元提供優(yōu)質(zhì)的碳源[25]．圖2(c)顯示了水解出水VFAs和色度變化情況．進(jìn)水色度在1 200～1 550 C.U之間波動(dòng)，水解出水色度為131～190 C.U之間變化，脫色率平均為88.4%．水解出水中的VFAs主要由乙酸鹽組成，占比為81%～85%之間，鹽度持續(xù)漸增情況下，水解出水VFAs濃度保持了相對(duì)穩(wěn)定．由此可見(jiàn)，盡管鹽度持續(xù)上升，水解反應(yīng)器的脫色和水解酸化功能未受到顯著影響．

圖3(b)顯示了鹽度漸增過(guò)程中水解酸化污泥屬水平上群落結(jié)構(gòu)的變化，不同鹽度條件下水解污泥樣品中細(xì)菌菌群豐度和組成相差較大．鹽度漸增初期，Methanothrix、Geobacter、Hyphomicrobium、Bradyrhizobium、Pseudorhodoplanes、Desulfobacter和Desulfomicrobium為優(yōu)勢(shì)屬(相對(duì)豐度大于1%).Methanothrix相對(duì)豐度為3.78%，主要參與喹啉與細(xì)菌的共代謝，有助于提高污泥對(duì)染料代謝中間體喹啉脅迫的耐受性[34]．土桿菌屬(Geobacter)相對(duì)豐度為1.05%，土桿菌屬參與芳香烴的降解[35]．鹽度增長(zhǎng)到4.02 g·L-1時(shí)，水解污泥中的優(yōu)勢(shì)屬擴(kuò)大到12屬，豐度最高的為Desulfovibrio (脫硫弧菌)和Desulfomicrobium，相對(duì)豐度分別為5.9%和4.1%．其次為Desulfococcus、Desulfocurvus、Pannonibacter和Magnetospirillum，相對(duì)豐度分別為1.9%、1.7%、1.66%和1.6%.Methanothrix、Pelobacter、Desulforegula、Desulfosarcina、Desulfatitalea和Geobacter相對(duì)豐度為1.24%～1.39%之間．Desulfovibrio微生物由于含有偶氮還原酶，可將偶氮染料降解成芳香胺類(lèi)物質(zhì)，廣泛參與染料脫色作用[8],Desulfococcus屬的微生物能廣泛參與芳香胺類(lèi)物質(zhì)代謝[36]．由此可見(jiàn)，在鹽度漸增條件下水解微生物保持了偶氮染料從脫色到中間代謝產(chǎn)物的全過(guò)程降解功能．這些現(xiàn)象與鹽度梯度上升研究結(jié)果一致，進(jìn)水鹽度的變化會(huì)顯著影響微生物群落結(jié)構(gòu)的組成[15,17]．此外，Desulfovibrio同時(shí)還參與合成亞硫酸氫還原酶，得以在缺氧條件下參與硫代謝．值得注意的是，Nitrospira屬是參與硝化作用的微生物，在鹽度漸增情況下，相對(duì)豐度從0.036%升高到了0.045%，增長(zhǎng)約25%，顯示鹽度漸增對(duì)系統(tǒng)硝化功能起到促進(jìn)作用．2.4 豐度聚類(lèi)分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]異養(yǎng)硝化-好氧反硝化混合菌對(duì)尿素的去除及重金屬和鹽度的影響[J]. 王萌萌,曹剛,張迪,馮乃憲,潘涌璋.  環(huán)境科學(xué). 2020(06)
[2]ABR處理綜合印染廢水中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)研究[J]. 邢立群,王力超,楊立業(yè).  環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2019(03)
[3]水解酸化/AO組合工藝處理印染廢水色度去除與脫氮性能[J]. 顧夢(mèng)琪,尹啟東,劉愛(ài)科,吳光學(xué).  環(huán)境科學(xué). 2018(12)
[4]NaCl鹽度對(duì)A2/O工藝去除廢水污染物和系統(tǒng)微生物的影響[J]. 張?zhí)m河,田蕊,陳子成,郭靜波,賈艷萍.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]基于高通量測(cè)序的SBR反應(yīng)器絲狀膨脹污泥菌群分析[J]. 洪穎,姚俊芹,馬斌,徐雙,張彥江.  環(huán)境科學(xué). 2018(07)
[6]水解酸化+A/O+UF+RO處理低濃度印染廢水回用工程[J]. 程家迪,黃周滿(mǎn).  工業(yè)水處理. 2017(05)
[7]不同鹽度下活性污泥中微生物群落變化規(guī)律及其處理模擬染料廢水[J]. 周貴忠,許碩,姚倩,銀釵.  環(huán)境科學(xué). 2017(07)
[8]印染廢水厭氧水解過(guò)程揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生及影響因素[J]. 操家順,唐思遠(yuǎn),李超,周彬宇.  凈水技術(shù). 2014(03)
[9]染料的生物降解研究[J]. 許玫英,郭俊,岑英華,孫國(guó)萍.  微生物學(xué)通報(bào). 2006(01)

博士論文
[1]印染廢水深度降解工藝及工程應(yīng)用研究[D]. 劉偉京.南京理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3389604