高浓度NaCl和四环素类对反硝化脱硫工艺的影响及作用机制

作     者：马文娟 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：赵东风;方莹

授予年度：2016年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：反硝化脱硫 NaCl 四环素类 工艺效能 微生物群落结构 

摘      要：本研究针对目前反硝化脱硫工艺受高浓度NaCl和四环素类抗生素影响报道不足的现象,采用改进的UASB反应器,考察了不同浓度的NaCl和四环素类抗生素对反硝化脱硫工艺效能的影响,分析了实验过程中微生物细胞胞外多聚物EPS的变化;在此基础上,借助高通量测序手段从分子水平分析了各影响因素在不同阶段下微生物群落结构组成及演替规律,进而从微生物角度初步揭示了高浓度NaCl和四环素类对反硝化脱硫工艺影响的机理,为推动该工艺的工业化提供理论和技术参考。在NaCl对反硝化脱硫工艺影响的研究中,通过间歇试验和连续流试验分别考察了不同浓度的NaCl对反硝化脱硫工艺影响。实验结果表明:短期暴露下,NaCl浓度为35 g·L、50 g·L和75 g·L时,其对反硝化脱硫工艺效果的抑制作用较大;而长期暴露下,高浓度NaCl对反硝化脱硫工艺去除效果较未投加NaCl时略有下降,但整体上保持在90%以上,同时随着NaCl浓度的升高,单质硫产率逐渐升高,NaCl对于降低硫酸盐生成,提高单质硫产率有一定的促进作用;通过高通量测序进行微生物群落动态结构分析后发现NaCl的存在会降低反应器中反硝化脱硫污泥微生物群落多样性,当NaCl浓度从35 g·L增加至75 g·L的过程中,反应体系中异养反硝化微生物所占比例逐渐大于自养反硝化微生物所占比例,且当NaCl浓度≥50 g·L时,Halomonas(盐单胞菌属)所占比例迅速增加成为优势菌属,Halomonas的出现保证了反硝化脱硫工艺在C:N:S=1:1:1时高效的脱氮除硫性能。在四环素类对反硝化脱硫工艺影响的研究中,通过连续流实验分别考察了不同浓度的四环素和土霉素对反硝化脱硫工艺的影响。实验结果表明:低浓度四环素(50 mg·L)对硫化物去除效果的影响较小,硫化物去除率在97%以上,单质硫产率在70%以上,中、高浓度四环素(50 mg·L50 mg·L)对硫化物去除效果的影响较大,硫化物去除率能降低至62%,单质硫产率能降低至40%;而土霉素浓度≤250 mg·L时,其对硫化物的去除效果的影响因微生物对土霉素敏感性及耐药性的变化而先减小后增大,从92.1%降低至75.3%再增加至89.1%,同时单质硫产率持续升高;当土霉素浓度增加至500 mg·L时,硫化物去除率及单质硫产率均降低;但是两种抗生素对硝酸盐及乙酸盐去除效果影响均较小;高通量测序结果表明:随着四环素及土霉素浓度的增加,反应体系均出现异养反硝化菌属所占比例增加,自养反硝化菌属所占比例减少的现象,即两种抗生素均对自养反硝化微生物的抑制作用较异养反硝化微生物更强。