Cr(VI)冲击对生物反硝化活性的抑制及恢复研究

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由于工业企业预处理措施不当或废水偷排漏排,污水生物处理系统可能受到高浓度重金属的冲击,生物反硝化过程会受到抑制导致出水氮含量超标,从而影响水体质量。因此,研究反硝化过程受抑制后快速恢复的应急处理方法具有重要意义。
  本研究构建八组传统的反硝化生物膜反应器作为研究对象,考察了Cr(VI)梯级冲击以及直接冲击对反硝化系统脱氮效果的影响;开发并探究了系统自然恢复、基础促进剂、蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS)促进剂、腐殖酸(HA)促进剂以及核黄素(VB2)促进剂对受抑制系统活性恢复的影响;通过功能基因以及微生物高通量测序技术监测了不同条件下系统中微生物群落结构及功能基因变化规律。
  Cr(VI)梯级实验冲击结果表明,在低Cr(VI)浓度(20~80mg/L)条件下,反硝化系统的COD及NO3--N的去除效果没有明显变化;当Cr(VI)浓度提升至100~125mg/L时,反硝化系统被严重抑制,反应器中COD和NO3--N的去除率分别为7.8~10.4%和18.9~21.3%。促进剂能够使受抑制系统在42周期(约7天)内快速恢复活性,出水COD和NO3--N去除率分别达到96.0%和99.6%,系统需要自然恢复68周期才能达到相同恢复水平。Cr(VI)直接冲击试验表明,反硝化系统对高浓度Cr(VI)直接冲击的耐受性差,COD以及NO3--N的去除率急剧下降,去除率分别低至10.9%和15.4%;四种生物促进剂对系统活性恢复均有促进作用,COD以及NO3--N去除率最高为95.0%和99.7%,系统在不同恢复方法下的恢复速度从大到小排列为:AQDS促进剂>VB2促进剂>HA促进剂>基础促进剂>自然恢复;功能基因高通量分析发现,氧化还原介体促进剂能够有效提高反硝化菌的物种丰富度及多样性,并且冲击前后系统中属类水平上的微生物种群结构变化较大。
  本研究开发的反硝化系统受抑制后活性快速恢复的促进剂配方,可为污水处理厂中生物处理工艺突发重金属冲击的应急处理以及恢复手段提供技术参考。
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