纳米银对SBR系统水处理效能及微生物菌群的影响研究
近年来，随着纳米银的广泛应用，其对环境的生态效应也引起了人们的高度关注。含有纳米银的污水、雨水等进入污水处理厂后，纳米银与活性污泥的相互作用可能会影响污水处理厂的处理性能。因此本文以污水处理系统中的纳米银为对象，研究了不同浓度的纳米银对水处理工艺的抑制作用及对活性污泥微生物群落结构的影响，来预测纳米银对水处理厂造成危害的可能。 本文将模拟水处理系统暴露在不同浓度的纳米银中（0mg/L、0.1mg/L、1.0mg/L和10mg/L），分别考察了短期暴露和长期暴露（50d）时纳米银对系统生物处理效能的影响。当水处理系统短期暴露于纳米银时，其对水处理效能没有明显影响，表明纳米银对水处理系统的短期冲击并不会引起系统性能的下降。当水处理系统长期暴露于纳米银时，结果表明当纳米银浓度小于0.1mg/L时，在运行期间几乎没有对活性污泥系统的水处理过程造成影响。而当纳米银的浓度大于1.0 mg/L时，纳米银的长期暴露对系统的影响随运行时间的增长而逐渐体现出来。系统对COD、氨氮、溶解性正磷酸盐（SOP）的去除效果均受到抑制，出水亚硝态氮含量升高，硝态氮含量降低，且纳米银浓度越高，抑制越明显。当进水纳米银浓度为10mg/L时，COD、氨氮、SOP的去除率分别降到了70％、44%和55%，出水亚硝态氮增加到2.2±0.3 mg/L，几乎检测不到硝态氮。而通过测量胞外聚合物（EPS）的变化、MLVSS/MLSS和污泥比耗氧速率（SOUR），发现活性污泥的生物量和生物活性均受到了抑制。通过测量泥相和水相的银含量，发现大部分纳米银累积在活性污泥中。 在纳米银的长期暴露实验结束后，通过对污泥表面和微生物形态的观察，发现随着纳米银浓度的增加，污泥表面越粗糙，微生物群落变少，细菌增殖受到抑制，细胞形态畸形，膜完整性遭到破环，逐渐有细胞死亡。通过高通量测序分析了纳米银的长期暴露对微生物群落结构的影响。实验结果表明随着纳米银浓度的增加，生物群落越趋于多样性，以期抵抗纳米银的冲击。微生物群落差异性结果表明，未投加纳米银系统与投加纳米银系统的群落存在差异性，而纳米银投加浓度为10mg/L系统的群落结构与其它三个相比有明显的差异。微生物群落在门、纲、属水平上均存在差异，其中具有脱氮和除磷效果的菌群均受到了纳米银的抑制，使得系统脱氮除磷效果变差。
活性污泥;纳米银;SBR系统;生物处理效能;微生物菌群;群落结构
哈尔滨工业大学
硕士
环境科学与工程
姚杰
2014
中文
X703.5
82
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）