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氯酚类化合物(CPs)是一类重要的工业有机化合物,在诸多领域被广泛地应用,是环境保护中优先控制的一类污染物。苯环在这类化合物的分子结构中作为主体结构,通过氯原子的取代形成了氯代酚。它的结构特点决定了它的难降解性。氯酚具有较高的毒性和较强的“致癌、致畸、致突变”的作用,氯酚类污染物对环境造成巨大的伤害使之成为环境保护领域的难点与热点。含酚废水的处理技术按作用原理可以分为物化法、化学氧化法和生物法三大类。研究共代谢降解难降解有机物,能突出生物处理的优点,有利于生物处理工艺的进一步推广应用,更加准确地认识环境中存在共代谢情况下物质的生物降解。 本研究中将酚类污染物中的单氯酚的两种同分异构体二氯酚(2-CP),四氯酚(4-CP)作为研究对象,采用SBR工艺对活性污泥进行共代谢驯化。在驯化周期内,污泥的MLVSS/MLSS比值由0.5升高到0.8左右,其SVI值不断降低,最终能够稳定在100mL/g。COD去除率稳定在85%左右。活性污泥生长状态良好,逐渐适应了含有氯酚的废水环境。对照空白组后可以说明,氯酚类物质对于反应器中微生物的生长存在一定的抑制作用。 在驯化进行到50天左右时,考察了其在共基质存在时的降解情况,对于共代谢降解氯酚的一系列影响因素进行研究,得到以下结论:COD去除率随曝气时间稳定上升,到12小时之后达到峰值,2-CP和4-CP去除率呈下降趋势;pH在7-8时,系统对于2-CP和4-CP的去除率最高。当pH小于7或者大于8时,不利于氯酚的降解。当污泥浓度在3000mg/L时,氯酚和COD的去除率都随着污泥浓度的上升而上升;当污泥浓度大于3000mg/L时,氯酚的去除达到100%。添加不同的共基质共代谢处理氯酚,采用各种共基质对于2-CP和4-CP的去除率分别是葡萄糖>乙酸钠>乙醇>苯酚。添加葡萄糖500mg/L,曝气时间选择8h的条件下,测定不同初始浓度的4-CP和2-CP的反应速率。在20mg/L以下的浓度时2-CP和4-CP的反应速率随初始浓度增加当初始浓度在25mg/L时,整个系统的反应速率和去除率都明显下降。比较了采用葡萄糖和乙酸钠作共基质时系统中2-CP和4-CP的降解速率,以葡萄糖作共基质时,系统在8h内去除率和反应速率都高于乙酸钠作共基质时。 利用高通量测序法研究活性污泥中菌群在驯化过程中的变化情况。采用高通量测序技术对驯化前后的活性污泥进行了测定,构建了共基质驯化活性污泥过程中细菌的16S rDNA克隆文库。测序的结果表明驯化前后反应器细菌文库的容量大小可以满足预测需要。OTU聚类分析微生物菌落结构表明,OTU所代表的微生物种类Saccharibacteria,Saprospiraceae,Bacillus在数量上占有相当优势,属于降解氯酚的优势菌群。绘制了群落结构组分图,在利用氯酚和葡萄糖共代谢驯化活性污泥的过程中,随着氯酚浓度的提高,样品的中的微生物无论是种类数量还是相对丰度都发生了比较明显的变化。与驯化前相比,驯化后的活性污泥中微生物多样性和菌群丰度降低,可能与底物的改变和氯酚的毒性影响有关。