盐度波动下好氧颗粒污泥性能及其微生物特性研究

发布时间：2020-06-04 20:55

【摘要】：高盐废水因其高盐度带来的高渗透压作用,用传统生物法处理难以奏效,而好氧颗粒污泥有抗外界冲击、沉降性能好、生物量多等优势,越来越多地被应用于高盐废水处理。好氧颗粒污泥技术虽然在处理高盐废水中有着优秀的表现和应用前景,但颗粒在实际盐度波动的废水中的耐盐机制仍不明确,有待于进一步的研究。本论文以“交变盐度调控法”在序批式反应器中(Sequencing Batch Reactor,SBR)运行反应器,研究了1%、2%、4%盐度50%波动下第二信使分子环二鸟苷酸(bis(3'-5')-cyclic dimeric guanosine monophosphate,c-di-GMP)调节好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)稳定性机制。实验结果表明,1%、2%、4%稳定盐度的多糖含量为13 0±9、53±10、121±10 mg·g-1,1%、2%、4%波动盐度的多糖含量为165±8、86±12、171±10 mg·g-1;反应器在盐度波动条件下的除碳效能得到提高,1%、2%、4%稳定盐度化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除率为92.7±1.5%、72.3±11.6%、41.8±5.9%,对应的 1%、2%、4%波动盐度COD去除率分别为95.1±1.5%、81.2±7.3%、50.0±4.8%。此外,本实验发现好氧颗粒污泥除碳稳定性与胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substance,EPS)微生物菌群丰度分布有关,Propionibaterium(13.6%-50.9%)等产EPS的菌属作为优势菌属更适应盐度波动,其丰度在盐度波动条件下显著高于盐度非波动条件,且含量受胞内第二信使分子c-di-GMP调控。PICRUSt功能预测表明盐度波动下藻酸盐合成代谢酶的丰度显著高于对应的盐度非波动条件。上述研究结果可为好氧颗粒污泥技术应用于高盐废水的处理提供参考。
【图文】：

示意图,示意图,胞外多糖,颗粒污泥

使主要用于调控好氧颗粒污泥中细菌的运动性、胞外多糖的产生和控制生物膜的形成。逡逑目前，大量研究发现在微生物胞内的第二信使分子ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ能参与调节ＥＰＳ的分泌过逡逑程，如图１．２所示。ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ与胞外聚合物相关性主要体现在对胞外聚合物中的多糖的逡逑调控：ＲＯＳＳ和Ｂａｓｓｉｓ［５１］报道了邋ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ对胞外多糖中纤维素的调控；Ａｍｉｋａｍ和逡逑Ｒｙｊｅｎｋｏｖ［３２’３３］报道了邋ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ对胞外多糖中海藻酸盐的调控；Ｓｔｅｉｎｅｒ等［５４］报道了邋ｃ－ｄｉ－逡逑ＧＭＰ邋对胞外多糖中邋ＰＡＮＧ邋的调控；邋Ｖａｓｓｅｕｒ邋和邋Ｊａｃｋｓｏｎ［５５，５６％报道了其他胞外多糖邋（Ｐｅｌ，逡逑Ｐｓｌ，Ｃｕｒｄｌａｎ）受ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ调控的机制。此外，Ｗａｎ和Ｙａｎｇ［５７，５８泼现在外界刺激下，颗逡逑粒污泥ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ含量增加，促进细胞产生更多的胞外聚合物，提高颗粒污泥的强度、逡逑稳定性和去除污染物的能力。所以含有ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ相关代谢酶基因的微生物可通过胞内逡逑ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ对微生物的调控作用影响颗粒污泥的生理和生态特性。逡逑

示意图,反应器,示意图,曝气

２．１．１实验装置逡逑为了研究盐度波动下好氧颗粒污泥性能及其微生物特性，，共设置６个反应器，标号逡逑为１１１、１１２、尺３、尺４、尺５、１１６。如图２．１所示，反应器呈圆柱状，内径８0１１，高度１２０逡逑ｃｎｉ，反应器高径比（Ｈ／Ｄ）约为１３。其有效容积为２．８６Ｌ，排水比例为６７％，ＨＲＴ为６逡逑ｈ。反应体系采用空气曝气，曝气量为４邋Ｌ／ｍｉｍ周期包括５邋ｍｉｎ进水，１０邋ｍｉｎ静置，２３５逡逑ｍｉｎ曝气，５邋ｍｉｎ沉降和５邋ｍｉｎ排水。逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃ逦｜逡逑Ｃｏｎｔｒｏｌ逦＾ＮＡｅｒａｌｉｏｎ逡逑３１邋Ｓｙ0ｍ逦冲邋Ｐｕｍｐ邋｜逡逑Ｉ邋Ｙ逡逑ｆ逦扣＞逦Ｉ逡逑ｌ逦｜逡逑丈逦Ｉ逡逑ｉｆ逦Ｉ逡逑Ｉ逦押产气这喷，逦ｉ逡逑ｂ邋＇邋ｒ：，逦Ｉ逡逑｜逡逑Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ邋Ｉ逦Ｉ，邋Ｓｏｌｅｎｏｉｄ逡逑逦Ｉ邋ｖ逦－逦逡逑Ｌ逦ｉＶ，．－：逦０逡逑＾邋．．ｒ４逡逑？Ｋ．ｉ逡逑．－—－？逦ｉ＿．逦＊；ｃ邋－逦：＊（＾｜逦＾逡逑Ｆｅｅｄ邋［Ｉ邋：例逡逑Ｔａｎｋ｜邋．邋｜逦Ｖｉｖａ．．逦６＿Ｔａｎｋ逡逑反应器示意ｉ。１进水桶
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X172

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