生物电化学系统去除头孢类抗生素的效果及生物群落演替分析

发布时间：2020-06-29 16:10

【摘要】：目前,地表水流域已有多处检测到抗生素残留,部分微生物产生耐药性,甚至出现超级细菌。为了防止细菌耐药性的进一步扩展,寻求高效去除抗生素工艺,掌握细菌耐药性的变化规律是目前水处理研究者的主要方向。本文采用生物电化学(BES)方法处理抗生素废水,以序批式生物膜反应器(SBBR)为对照,探究反应器生物对抗生素的去除效果以及生物群落演替,得到的结论如下:1.实验自培养污泥在SBR反应器中培养30 d后获得,处理生活污水出水水质良好,生物形态以球菌为主,结构较单一。2.SBBR和BES反应器以改性聚丙烯+磁性材料为填料,反应器周期8h,进水营养液COD为800mg/L,氨氮40mg/L,pH6.5-7.5,温度18-25 ℃。BES反应器1.8 V恒压培养。挂膜完成后SBBR反应器中生物相以丝状菌和球菌为主,BES反应器中生物相以丝状菌、球菌和杆菌为主。3.选用五种头孢类抗生素对SBBR和BES反应器内活性污泥进行驯化,驯化期共100 d。驯化期末,SBBR反应器内头孢他啶、头孢曲松、头孢地尼、头孢克肟、头孢吡肟去除率分别为37.2%、74.1%、82.4%、63.1%、80.2%。BES反应器中头孢他啶、头孢曲松、头孢地尼、头孢克肟、头孢吡肟去除率分别为65.7%、94.1%、91.5%、84.1%、91.7%。BES反应器抗生素处理效果明显优于SBBR反应器。4.驯化过程中SBBR反应器内丝状菌作为生物膜骨架,排列紧密,使生物膜结构更稳定。除丝状菌外的微生物,与丝状菌结合更紧密,构成良好的生物处理体系。BES反应器内微生物除具有SBBR反应器内微生物演替特征外,还出现大量杆菌与电场相关,丝状菌出现结节,这与丝状菌自身稳定性有关。电极上丝状菌也有相同结构。5.SBBR反应器中抗生素去除的优势菌株为黄球菌属(Luteococcus)、unclassified-f-enterobacteriaceae、Cloacibacterium、Dysgonomonas、Ottowia,BES 反应器中优势菌属为Ottowia、unclassified-f-comamonadaceae、Tahibacte。这些菌株在抗生素驯化过程中丰度增加明显。6.BES反应器中出现新菌属norank-o-J30-KF-CM45,且Ottowia、unclassified-f-comamonadaceae、Tahibacter、norank-f-Veillonellaceae、Nakamurella丰度明显高于SBBR,这些菌属协同代谢,使BES系统具有良好的抗生素降解效果。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

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逡逑图１－２各生物电化学概念维恩关系图［４９］逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ｖｅｎｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅａｃｈ邋ｃｏｎｃｅｐｔ邋ｏｆ邋ｂｉｏｃｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ逡逑６逡逑

【参考文献】