温馨:MgCl2和AlCl3对活性污泥产率的影响及微生物学机制论文

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本文主要研究内容

作者温馨(2019)在《MgCl2和AlCl3对活性污泥产率的影响及微生物学机制》一文中研究指出:污泥产率系数指的是活性污泥降解单位有机质(BOD)时产生的污泥量,是衡量生物处理系统中剩余污泥量大小的关键指标。大量研究表明金属离子和污泥产率系数之间有相互联系,尽管金属离子在较高浓度下对活性污泥表现出的是抑制作用,但是大量前期实验显示,某些金属离子在一定的低浓度范围内却能够刺激污泥产率系数的增加,比如铝,镁,如果找到了金属离子和污泥产率系数之间的对应关系,则可通过改变废水中的金属离子含量,促进污泥产率系数的降低,达到污泥减量化的目的。自然水体中普遍含有镁。铝也会通过各种生产、生活环节进入污水系统,所以污水系统中镁、铝普通存在。因此,本文基于研究氯化镁(MgCl2)、氯化铝(AlCl3)的浓度变化对活性污泥的性质、污泥表观产率系数Yobs及胞外聚合物(EPS)的影响,向序批式活性污泥法(SBR)反应器中投加MgCl2、AlCl3,探讨投加MgCl2、AlCl3对SBR系统剩余污泥产量的影响以及活性污泥微生物群落结构的变化(AlCl3作用下)。结果表明,MgCl2的浓度在5-10 mg/L内,νq(污泥增长速率)、νm(挥发性污泥生长速率)和Yobs(污泥产率系数)随着MgCl2浓度的增加而增大;νq、νm和Yobs的最大值分别为716.33 mg/L·d、900.5 mg/L·d和1.8485 mgMLVSS/mgBOD,此时MgCl2的浓度为10 mg/L;当MgCl2浓度高于10 mg/L时,νq、νm和Yobs开始降低。当MgCl2的浓度小于最大污泥产量对应浓度10 mg/L时,反应器(R1)内COD平均去除率较高。并在5 mg/L处,得到最高的COD去除率,为83.64%。AlCl3的浓度在5-15 mg/L内,νm、Yobs随着AlCl3浓度的增加而增大,并在15 mg/L处,达到最大;νm和Yobs的最大值分别为821.43 mg/L·d、1.6283 mgMLVSS/mgBOD。当AlCl3浓度高于15 mg/L时,νm和Yobs开始降低。AlCl3的浓度小于最大污泥产量对应浓度15 mg/L时,反应器(R2)内COD平均去除率较高。并在5 mg/L处,得到最高的COD去除率,为90.34%。综上所述,控制MgCl2浓度小于10 mg/L、控制AlCl3浓度小于15 mg/L,则可以避开最大污泥产率系数区间和微生物受抑制的区间,得到较高的COD去除率,达到污泥减量化的目的。因为AlCl3、MgCl2浓度均为5 mg/L时达到最高的COD去除率,其中AlCl3作用下的COD去除率为90.34%,大于MgCl2作用下的83.64%,所以AlCl3的含量相比MgCl2而言,则在追求最低污泥产量和最高COD去除率时显得更为关键。采用高通量测序技术对AlCl3作用下的微生物群落结构多样性进行了监测分析。结果显示,5 mg/L的AlCl3作用下活性污泥菌群的物种丰富度较高,而135 mg/L的AlCl3浓度则对活性污泥中某些种群微生物造成了抑制。门水平上,Proteobacteria(变形菌门)会适应AlCl3并且可以快速地繁殖;低浓度的AlCl3(5-35 mg/L)对Patescibacteria有刺激性增长作用。纲水平上,AlCl3有刺激Alphaproteobacteria(α-变形菌纲)增长的作用;AlCl3抑制了Gammaproteobacteria(γ-变形菌纲)的生长。属水平上,投加AlCl3对Tolumonas(甲苯单胞菌属)和Aeromonas(气单胞菌属)等菌属有较强的抑制作用;而5 mg/L的AlCl3对funculturedgammaproteobacteriumUnclassi-fied(f-不可培养-γ-变形菌-未分类)和fSaccharimonadaceaeUnclassified等菌属有明显的促进作用。AlCl3对门、纲、目水平的微生物类群数的影响较小,而对科、属、种则有明显的影响,其中对属水平的微生物类群数的影响最大。活性污泥中大多数菌属是适合在5 mg/L的AlCl3中快速生长的,这可能是此时COD去除率达到最大的原因。

Abstract

wu ni chan lv ji shu zhi de shi huo xing wu ni jiang jie chan wei you ji zhi (BOD)shi chan sheng de wu ni liang ,shi heng liang sheng wu chu li ji tong zhong sheng yu wu ni liang da xiao de guan jian zhi biao 。da liang yan jiu biao ming jin shu li zi he wu ni chan lv ji shu zhi jian you xiang hu lian ji ,jin guan jin shu li zi zai jiao gao nong du xia dui huo xing wu ni biao xian chu de shi yi zhi zuo yong ,dan shi da liang qian ji shi yan xian shi ,mou xie jin shu li zi zai yi ding de di nong du fan wei nei que neng gou ci ji wu ni chan lv ji shu de zeng jia ,bi ru lv ,mei ,ru guo zhao dao le jin shu li zi he wu ni chan lv ji shu zhi jian de dui ying guan ji ,ze ke tong guo gai bian fei shui zhong de jin shu li zi han liang ,cu jin wu ni chan lv ji shu de jiang di ,da dao wu ni jian liang hua de mu de 。zi ran shui ti zhong pu bian han you mei 。lv ye hui tong guo ge chong sheng chan 、sheng huo huan jie jin ru wu shui ji tong ,suo yi wu shui ji tong zhong mei 、lv pu tong cun zai 。yin ci ,ben wen ji yu yan jiu lv hua mei (MgCl2)、lv hua lv (AlCl3)de nong du bian hua dui huo xing wu ni de xing zhi 、wu ni biao guan chan lv ji shu Yobsji bao wai ju ge wu (EPS)de ying xiang ,xiang xu pi shi huo xing wu ni fa (SBR)fan ying qi zhong tou jia MgCl2、AlCl3,tan tao tou jia MgCl2、AlCl3dui SBRji tong sheng yu wu ni chan liang de ying xiang yi ji huo xing wu ni wei sheng wu qun la jie gou de bian hua (AlCl3zuo yong xia )。jie guo biao ming ,MgCl2de nong du zai 5-10 mg/Lnei ,νq(wu ni zeng chang su lv )、νm(hui fa xing wu ni sheng chang su lv )he Yobs(wu ni chan lv ji shu )sui zhao MgCl2nong du de zeng jia er zeng da ;νq、νmhe Yobsde zui da zhi fen bie wei 716.33 mg/L·d、900.5 mg/L·dhe 1.8485 mgMLVSS/mgBOD,ci shi MgCl2de nong du wei 10 mg/L;dang MgCl2nong du gao yu 10 mg/Lshi ,νq、νmhe Yobskai shi jiang di 。dang MgCl2de nong du xiao yu zui da wu ni chan liang dui ying nong du 10 mg/Lshi ,fan ying qi (R1)nei CODping jun qu chu lv jiao gao 。bing zai 5 mg/Lchu ,de dao zui gao de CODqu chu lv ,wei 83.64%。AlCl3de nong du zai 5-15 mg/Lnei ,νm、Yobssui zhao AlCl3nong du de zeng jia er zeng da ,bing zai 15 mg/Lchu ,da dao zui da ;νmhe Yobsde zui da zhi fen bie wei 821.43 mg/L·d、1.6283 mgMLVSS/mgBOD。dang AlCl3nong du gao yu 15 mg/Lshi ,νmhe Yobskai shi jiang di 。AlCl3de nong du xiao yu zui da wu ni chan liang dui ying nong du 15 mg/Lshi ,fan ying qi (R2)nei CODping jun qu chu lv jiao gao 。bing zai 5 mg/Lchu ,de dao zui gao de CODqu chu lv ,wei 90.34%。zeng shang suo shu ,kong zhi MgCl2nong du xiao yu 10 mg/L、kong zhi AlCl3nong du xiao yu 15 mg/L,ze ke yi bi kai zui da wu ni chan lv ji shu ou jian he wei sheng wu shou yi zhi de ou jian ,de dao jiao gao de CODqu chu lv ,da dao wu ni jian liang hua de mu de 。yin wei AlCl3、MgCl2nong du jun wei 5 mg/Lshi da dao zui gao de CODqu chu lv ,ji zhong AlCl3zuo yong xia de CODqu chu lv wei 90.34%,da yu MgCl2zuo yong xia de 83.64%,suo yi AlCl3de han liang xiang bi MgCl2er yan ,ze zai zhui qiu zui di wu ni chan liang he zui gao CODqu chu lv shi xian de geng wei guan jian 。cai yong gao tong liang ce xu ji shu dui AlCl3zuo yong xia de wei sheng wu qun la jie gou duo yang xing jin hang le jian ce fen xi 。jie guo xian shi ,5 mg/Lde AlCl3zuo yong xia huo xing wu ni jun qun de wu chong feng fu du jiao gao ,er 135 mg/Lde AlCl3nong du ze dui huo xing wu ni zhong mou xie chong qun wei sheng wu zao cheng le yi zhi 。men shui ping shang ,Proteobacteria(bian xing jun men )hui kuo ying AlCl3bing ju ke yi kuai su de fan shi ;di nong du de AlCl3(5-35 mg/L)dui Patescibacteriayou ci ji xing zeng chang zuo yong 。gang shui ping shang ,AlCl3you ci ji Alphaproteobacteria(α-bian xing jun gang )zeng chang de zuo yong ;AlCl3yi zhi le Gammaproteobacteria(γ-bian xing jun gang )de sheng chang 。shu shui ping shang ,tou jia AlCl3dui Tolumonas(jia ben chan bao jun shu )he Aeromonas(qi chan bao jun shu )deng jun shu you jiao jiang de yi zhi zuo yong ;er 5 mg/Lde AlCl3dui funculturedgammaproteobacteriumUnclassi-fied(f-bu ke pei yang -γ-bian xing jun -wei fen lei )he fSaccharimonadaceaeUnclassifieddeng jun shu you ming xian de cu jin zuo yong 。AlCl3dui men 、gang 、mu shui ping de wei sheng wu lei qun shu de ying xiang jiao xiao ,er dui ke 、shu 、chong ze you ming xian de ying xiang ,ji zhong dui shu shui ping de wei sheng wu lei qun shu de ying xiang zui da 。huo xing wu ni zhong da duo shu jun shu shi kuo ge zai 5 mg/Lde AlCl3zhong kuai su sheng chang de ,zhe ke neng shi ci shi CODqu chu lv da dao zui da de yuan yin 。

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