论文部分内容阅读
近年来随着抗生素的大量使用和无节制乱用,使得多种污水尤其在畜禽养殖废水、抗生素生产废水中检测到大量抗生素。未被代谢的抗生素排放到环境中,将严重污染环境,并影响生态系统的稳定。好氧颗粒污泥(AGS)具有沉降性能优异、生物量持留高和处理能力强等优点,被认为是最有前途的生物废水处理技术之一。研究抗生素对颗粒污泥形成过程的影响,有助于推动AGS技术在抗生素废水处理领域的应用及进一步理解AGS的形成机制。本试验以SBR处理高浓度氨氮废水为研究对象,通过向R2进水中投加四环素(TC),分析了TC对絮体污泥颗粒化过程中污泥特性、污染物去除效果、胞外聚合物(EPS)特性的影响,并解析了TC对絮体污泥颗粒化过程中微生物群落结构的动态变化及微生物种群代谢功能的影响。进水中投加TC加速了颗粒污泥的形成进程,轻微改善了污泥的相对疏水性(RH)和絮凝性(FA)。与对照组R1相比,进水中含有2 mg/L TC的R2较R1提前近10 d形成颗粒污泥。在AGS成熟期,R1和R2的污泥平均粒径和污泥体积指数(SVI)分别为419.48、500.57μm和82.69、61.50 mL/g,RH和FA分别为92.26%、95.32%和44.68%、48.24%。AGS培养过程中除污性能较好,TC的添加对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)及磷酸盐(PO43--P)去除效果影响不大。R1和R2对COD和NH4+-N的平均去除率分别为90.14%、92.54%和96.18%、93.20%;亚硝态氮浓度逐渐升高,并出现亚硝酸盐积累的现象;R1和R2对PO43--P平均去除量为4.22 mg/L和4.32 mg/L。R2对TC的去除主要由吸附过程完成,随着运行时间延长,EPS中TC含量逐渐升高,其中紧密层(TB-EPS)中TC含量略高于松散层(LB-EPS),实验运行至第80 d时,T-EPS、TB-EPS和LB-EPS中TC含量为0.54 mg/g、0.30 mg/g和0.24 mg/g。进水中的TC影响EPS的含量及组成。与对照组相比,投加TC提高了T-EPS、TB-EPS和LB-EPS的PN含量,降低了T-EPS、TB-EPS和LB-EPS的PS含量,但对T-EPS中PO43--P含量影响不大。TC影响絮体污泥颗粒化过程中微生物多样性、微生物种群结构及潜在代谢功能。添加TC培养出的AGS微生物群落具有更高的丰富度和多样性;投加TC使部分微生物相对丰度下降甚至消失,但会出现新的耐药菌属。TC的添加使得微生物优势菌属由副球菌属(Paracoccus)、乳球菌属(Lactococcus)、陶厄氏菌(Thauera)和Rhodobacteraceae变为陶厄氏菌(Thauera)、Anaerolineaceae、乳球菌属(Lactococcus)、副球菌属(Paracoccus)和Rhodobacteraceae;同时使得污泥系统的氨基酸代谢(Amino Acid Metabolism)和能量代谢(Energy Metabolism)相对丰度有所降低,但提高了碳水化合物代谢(Carbohydrate Metabolism)相对丰度。随着颗粒污泥的逐渐成熟,硝化酶相对丰度整体呈现出下降趋势,而硝酸还原酶(NAP)与亚硝酸还原酶(NIR)相对丰度在均明显升高;比较而言,R2中与硝化有关的酶以及nitrite reductase(NO-forming)、一氧化二氮还原酶(N2OR)和一氧化氮还原酶(NOR)的相对丰度低于R1。