發(fā)布時(shí)間：2020-08-01 13:08

【摘要】：氮磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要因素,研究表明當(dāng)水體中磷濃度超過0.02mg.L~(-1)或氮濃度超過0.2mg.L~(-1)時(shí),即可認(rèn)為水體富營養(yǎng)化。近年來,隨著水污問題染愈加嚴(yán)重,水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對污水處理廠出水中氮磷濃度要求越來越嚴(yán)格�？股刈鳛橐环N高效殺菌劑為人類在醫(yī)療業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中廣泛使用,由于對其產(chǎn)生依賴性,使得抗生素濫用現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,多數(shù)抗生素不能被生物體吸收,隨排泄物派出體外最終匯集到污水處理廠內(nèi),使其在市政污水和養(yǎng)殖業(yè)污水處理廠進(jìn)水濃度中達(dá)到ng.L~(-1)甚至mg.L~(-1)級別,對脫氮除磷功能微生物造成不良影響,本課題旨在研究抗生素對強(qiáng)化生物除磷(Enhancing Biological Phosphorus Removal,簡稱EBPR)系統(tǒng)脫氮除磷的抑制乃至系統(tǒng)內(nèi)功能微生物種群結(jié)構(gòu)的影響,研究結(jié)果對保障污水處理廠正常運(yùn)行具有極其重要的意義。本課題采用厭氧/好氧交替運(yùn)行的SBR反應(yīng)器,以模擬廢水為研究對象,進(jìn)水水質(zhì)為PO_4~(3-)-P濃度8mg.L~(-1),NH_4~+-N 40mg.L~(-1),COD 400mg.L~(-1),研究常用抗生素藥物磺胺甲惡唑(SMZ)和環(huán)丙沙星(CIP)及二者聯(lián)合作用時(shí)對EBPR脫氮除磷性能的影響和長期暴露導(dǎo)致的微生物種群結(jié)構(gòu)變化,以及這兩種抗生素在EBPR系統(tǒng)中的歸趨。通過擬合SMZ和CIP抑制作用下的比吸磷率sPUR、比釋磷率sPRR、比亞硝化速率sAUR和比硝化速率sNUR,并根據(jù)各自半抑制濃度值IC_(50),確定SMZ、CIP及二者聯(lián)合作用對聚磷菌PAOs、氨氧化菌AOB和硝化菌NOB的抑制效應(yīng),同時(shí)研究不同濃度抗生素對活性污泥性能指標(biāo)和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)組分構(gòu)成的變化。本實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)階段,第一階段共110天,研究不同濃度SMZ對EBPR系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響,SMZ采用1、2、5、10、20、50mg.L~(-1)共6個(gè)濃度梯度。結(jié)果表明,低濃度SMZ(1、2mg.L~(-1))對系統(tǒng)脫氮除磷和COD去除性能幾乎無影響,之后隨著SMZ濃度逐漸升高,系統(tǒng)各工況除磷率依次降為89%、81.9%、76.4%、66.18%,氨氮去除率依次降為94.3%、90.6%、87%、83%;通過計(jì)算各工況典型周期內(nèi)最大sPUR、sPRR、sAUR和sNUR可得PAOs吸磷階段的IC_(50)值為45.84mg.L~(-1),釋磷階段IC_(50)值大于50mg.L~(-1),根據(jù)擬合曲線方程計(jì)算約為81.2mg.L~(-1),說明SMZ對好氧吸磷的抑制大于厭氧釋磷。AOB的IC_(50)值為28.86mg.L~(-1),由此可知,PAOs對SMZ耐受能力強(qiáng)于AOB,NOB無法確定,但要強(qiáng)于PAOs。SMZ在EBPR系統(tǒng)中的降解長期暴露實(shí)驗(yàn)中周期最大降解量為1.26mg.L~(-1),短期沖擊中周期最大去除量為2.36mg.L~(-1),SMZ的降解主要發(fā)生在好氧階段,與微生物活性相關(guān)性較大。第二階段共107天,研究不同濃度CIP對EBPR系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響,CIP采用0.5、1、1.5、2mg.L~(-1)共4個(gè)濃度梯度。結(jié)果表明,隨著CIP濃度逐漸升高,系統(tǒng)各工況除磷率依次降為80%、68.1%、55%和49.19%,氨氮去除率依次降為86.31%、76.9%、67%、57.4%;通過計(jì)算各工況典型周期內(nèi)最大sPUR、sPRR、sAUR和sNUR,可得PAOs釋磷階段IC_(50)值為1.93mg.L~(-1),吸磷階段IC_(50)值為1.50mg.L~(-1),AOB的IC_(50)值為1.17mg.L~(-1),由于AOB活性受到強(qiáng)烈抑制,導(dǎo)致NO_2~--N供給不足,使硝化速率受到影響,因而NOB的IC_(50)值并不精確。由此可知,PAOs對CIP耐受能力最強(qiáng),AOB耐受能力最差,NOB因客觀條件改變無法估計(jì)。CIP在EBPR系統(tǒng)中的降解與微生物活性緊密相關(guān),長期暴露實(shí)驗(yàn)中周期最大降解量為0.15mg.L~(-1),短期沖擊中周期最大去除量為0.41mg.L~(-1),周期內(nèi)去除較為均勻。第三階段共111天,分別取第一、第二階段PAOs比吸磷速率IC_(50)值的一半和整個(gè)IC_(50)值,研究SMZ和CIP聯(lián)合作用時(shí)對EBPR系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響。結(jié)果表明,兩種工況下除磷率為54.2%和42.5%,氨氮去除率為56.1%、44.8%;典型周期內(nèi)最大sPUR經(jīng)擬合曲線計(jì)算對應(yīng)CIP濃度值為1.68mg.L~(-1)和2.17mg.L~(-1),對應(yīng)SMZ濃度值為50.2mg.L~(-1)和65mg.L~(-1),sAUR對應(yīng)的CIP濃度值為1.61mg.L~(-1)和2.04mg.L~(-1),對應(yīng)的SMZ濃度值為42.22mg.L~(-1)和55.08mg.L~(-1)。SMZ和CIP聯(lián)合作用時(shí)對EBPR系統(tǒng)的影響遠(yuǎn)大于SMZ單獨(dú)作用,也在一定程度上大于CIP單獨(dú)作用,二者聯(lián)合作用時(shí)表現(xiàn)出明顯的協(xié)同性。通過對系統(tǒng)活性污泥性能與EPS構(gòu)成和組分占比研究發(fā)現(xiàn),EPS構(gòu)成中TB-EPS濃度及其構(gòu)成組分占比與活性污泥性能有極大相關(guān)性。隨著SMZ和CIP濃度的增加,活性污泥微生物活性及菌群總量逐漸減小,污泥活化性變差,SV與SVI值雙雙下降,SV均值由26%降至12%,SVI由80mL.g~(-1)降至38mL.g~(-1),TB-EPS濃度由85.77mg.(gVSS)~(-1)降至45.33mg.(gVSS)~(-1)。在TB-EPS組分構(gòu)成中,DNA濃度與活性污泥活性呈正比,SMZ長期暴露實(shí)驗(yàn)中,f值均值由0.82降至0.73,DNA濃度由2.54 mg.(gVSS)~(-1)降至1.92mg.(gVSS)~(-1);在CIP長期暴露實(shí)驗(yàn)中,f值由0.82降至0.70,DNA濃度由2.62mg.(gVSS)~(-1)降至1.51 mg.(gVSS)~(-1);PN與PS濃度及其占比與污泥外觀表現(xiàn)出較大相關(guān)性,SMZ長期暴露實(shí)驗(yàn)中,活性污泥逐步呈顆�；瘍A向,PN占比由44.1%升至56.55%,PS由52.4%降至39%。在CIP長期暴露實(shí)驗(yàn)中,活性污泥顆�；F(xiàn)象更加明顯,PN占比更高,由46%升至67%,PS則由50.5%降至29%。通過對反應(yīng)器投加SMZ之前和經(jīng)過長期暴露實(shí)驗(yàn)后的活性污泥進(jìn)行高通量測序發(fā)現(xiàn),經(jīng)過SMZ長期暴露實(shí)驗(yàn)后,EBPR系統(tǒng)OUT總數(shù)和微生物多樣性雙雙下降,且長期暴露于SMZ環(huán)境下菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生變遷,在屬水平上體現(xiàn)尤為明顯,原優(yōu)勢菌屬綠彎菌屬(Chloroflexus)幾近消失,之前未占優(yōu)勢的動膠菌屬(Zoogloea)成為新的優(yōu)勢菌屬。脫氮除磷相關(guān)功能微生物中,硝化螺旋菌屬(Nitrospira)、Dechloromonas均大幅下降,陶厄氏菌屬(Thauera)降幅較小,亞硝化菌(Nitrosomonas)基本保持不變,僅Candidatus Nitrotoga出現(xiàn)小幅增加。聚磷菌(Candidatus Accumulibacter)豐度出現(xiàn)一定上升,聚糖菌Candidatus competibacter和Defluviicoccus也大幅下降,PAOs對SMZ耐受性要強(qiáng)于GAOs和脫氮類菌屬。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

抗生素對 EBPR 性能的抑制及微生物種群結(jié)構(gòu)的影響研究氨基糖苷類鏈霉素(streptomycin,ST)對需氧菌有效，尤其是需氧型 G-緩效殺菌劑全過程抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，堿性環(huán)境中抗菌活性增強(qiáng)抗生素對微生物的抑制機(jī)制可從作用菌種、作用性質(zhì)及抑制機(jī)理3個(gè)方面進(jìn)行分析就作用菌種而言，根據(jù)革蘭染色法，將細(xì)菌分為革蘭陽性菌(G+)與革蘭陰性菌(G-)，不同抗生素作用菌種有所不同；按作用性質(zhì)，可將抗生素分為殺菌劑與抑菌劑，根據(jù)各自作用時(shí)間，又可分為速效殺菌劑(繁殖期殺菌劑)、緩效殺菌劑(靜止期殺菌劑)、速效抑菌劑與緩效抑菌劑，就抑制機(jī)理而言，主要表現(xiàn)在 4 個(gè)方面：1)抑制細(xì)胞壁的合成；2破壞微生物的細(xì)胞膜；3)抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成；4)干擾核酸的形成；具體分類和作用機(jī)理見表 1-1 和圖 1-1。

抗生素對 EBPR 性能的抑制及微生物種群結(jié)構(gòu)的影響研究的正確率與完整度，建立 DNA 文庫，提高了樣品的識別速度，降低了成本。近幾年以來，PacBio 公司的 SMRT 和 Oxford Nanopore Technologies 納米孔單序技術(shù)，被稱之為第三代測序技術(shù)。與前兩代相比，他們最大的特點(diǎn)就是單分子測序過程無需進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增。

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文如瘧原蟲和阿米巴原蟲）有很好的抑制作用。尤其是嘧啶（TMP）發(fā)現(xiàn)以后，磺胺類藥物抗菌性進(jìn)一步增雖然之后有大量抗生素問世，但磺胺類藥仍是重要Sulfamethoxazole，SMZ）又名新諾明，化學(xué)式為 C1葡萄球菌及大腸桿菌作用特別強(qiáng)，用于治療泌尿道感應(yīng)用的中效磺胺類藥物，可與 PABA 競爭性作用于細(xì)菌二氫葉酸的合成，從而抑制細(xì)菌的生長繁殖，與磺種磺胺類藥物是目前治療諾卡菌病較好藥物，其與增用明顯增強(qiáng)，加之其屬于緩效抑菌劑，因而在日常生

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本文編號：2777500