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光强不足条件下藻-菌颗粒污泥的除污性能及适应机制

光强不足条件下藻-菌颗粒污泥的除污性能及适应机制

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作者：杨根吉武汉科技大学

学位级别：硕士

藻-菌颗粒污泥(Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS)工艺是以光能为驱动力,利用微藻与细菌间协同作用处理污水的技术,但户外通常会遇到阴雨天等光强不足的天气,有关MBGS能否适应光强不足的环境鲜有研究。本论文从污染物去除性... 详细信息

藻-菌颗粒污泥(Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS)工艺是以光能为驱动力,利用微藻与细菌间协同作用处理污水的技术,但户外通常会遇到阴雨天等光强不足的天气,有关MBGS能否适应光强不足的环境鲜有研究。本论文从污染物去除性能、颗粒特性及微生物群落分析等方面,探讨了MBGS系统在光强不足条件下处理城市污水的可行性,为MBGS工艺进一步工程应用提供理论依据和技术支撑。主要结论如下:(1)MBGS系统对持续弱光(20μmol/m/s)和黑暗条件具有一定的适应性,分别可以运行一周和半个月。在最初的一周运行过程中,弱光促进MBGS的颗粒粒径增长和胞外聚合物的产生。厚壁菌(Firmicutes)成为复杂碳源中的优势菌,其可能在光照不足的条件下促进复杂有机物的分解。(2)在实验室12 h/12 h弱光(20μmol/m/s)-黑暗交替条件下,MBGS系统可以维持约12天。随后,Tychonema＿CCAP＿1459-11B的出现(分泌的anatoxin-a藻毒素)使得微藻和细菌由互惠共生转为相互对抗,导致MBGS系统崩溃。通过提高光强至200μmol/m/s,MBGS系统可逐渐恢复。(3)进一步在户外以阴雨天为主的天气(白天平均光强34.3μmol/m/s)实现MBGS有效运行,发现其对实际污水具有较好的处理效果。绿弯菌(Chloroflexi)和拟杆菌(Bacteroidetes)显著增加。光反应中,编码Psb A、Psb D、Psb E、Psb J、Psb P、Psb27、Psb28-2、Psa C、Psa E、Psa L、Psb X、Pet B、Pet A、Pet E的基因丰度均有所上升。而暗反应卡尔文循环中编码Rubisco酶的基因丰度减少,CAM循环的基因丰度会增多,表明MBGS在户外光强不足条件下可能会通过其他途径保证光合作用的完成。

关键词：藻-菌颗粒污泥光不足污水处理微生物群落宏基因组学

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