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三氯卡班在硝化系统中的行为及其对硝化微生物的影响

三氯卡班在硝化系统中的行为及其对硝化微生物的影响

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作者：卞玉婷湖南大学

学位级别：硕士

三氯卡班(tcc)是一种高效的抗菌剂,已广泛用于各种应用中,并且在全球污水中的含量很高(例如,760μg/L)。tcc因具有环境持久性、难降解性、生物蓄积性、内分泌干扰性和其它生物毒性而成为环境领域的研究热点之一。硝化微生物在污水处理... 详细信息

三氯卡班(tcc)是一种高效的抗菌剂,已广泛用于各种应用中,并且在全球污水中的含量很高(例如,760μg/L)。tcc因具有环境持久性、难降解性、生物蓄积性、内分泌干扰性和其它生物毒性而成为环境领域的研究热点之一。硝化微生物在污水处理厂中具有重要作用,然而,TC C和硝化微生物之间的相互作用还尚未有文献发表。因此,本文首先探究了tcc在硝化污泥系统中的去除率、环境行为以及与硝化系统污泥间的相互作用;随后在此研究的基础上,更深入系统地研究了不同浓度的tcc对污泥系统性能的影响及相关的机理,以及菌群结构的变化,从而为含这类新型有机污染物的污水得到有效处理提供必要的理论依据和指导。已取得的主要研究结果包括:(1)在稳定运行中,污水中36.7%～50.7%的tcc可以在硝化过程中被去除。质量平衡分析结果表明,tcc的去除方式主要是通过吸附作用而不是生物降解来实现的。吸附动力学和热力学特性表明,不均匀表面的多层吸附是去除的原因,而傅立叶变换红外光谱表明,羟基,酰胺和多糖等几个官能团是主要的吸附位点。(2)tcc长期暴露降低了硝化污泥的沉降性和生物量。不同浓度TC C的存在下,污泥总EP S含量随着TC C的浓度的增加逐渐增加,本研究结果表明tcc的存在刺激了硝化微生物的EPS含量的分泌,从而降低了系统污泥沉降性。(3)tcc短期暴露对整个硝化过程没有明显影响,但tcc长期暴露会显著抑制硝化过程以及抑制硝化细菌(即,AOB和NOB)的活性,使得NH–N、NO–N和NO–N的出水浓度显著变化,tcc的浓度越高,其抑制作用越大,且AOB比NOB能耐受更高的tcc浓度使得NOB比AOB更容易受tcc的抑制影响。(4)高通量测序分析结果表明,tcc存在会导致菌群多样性降低,不同污泥样品的菌群之间的相似性降低。在门属水平上对各样品的进一步分析显示,tcc对硝化污泥中的大部分微生物均有抑制作用,但有一些菌群对tcc具有适应性和耐受性使得出现促进菌群生长的现象。tcc存在降低了Nitrosomonas和Nitrospira的丰度,尤其是Nitrospira的数量,这表明tcc的存在同时抑制了AOB和NOB,但tcc对NOB的抑制作用比对AOB的抑制作用要严重得多,这与各系统硝化性能的宏观表现相一致。特别的是,在环境浓度(即0.1 mg/L)下tcc显着抑制NOB活性并降低NOB的数量。

关键词：硝化微生物污水处理吸附 tcc毒性

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