论文部分内容阅读
纳米材料所具有的特殊理化特性使其在各个领域得到广泛的应用,但在其生产、使用、处理等过程中,将不可避免的进入到水环境中。虽然纳米材料对人体和环境的影响也得到人们越来越多的关注,但是,有关纳米材料对污水处理系统中活性污泥影响的研究仍然不足。本文集中研究了目前应用极为广泛的一种碳纳米材料一一多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes, MWCNTs)短期和长期作用对SBR中活性污泥污水处理效果及其细菌群落结构的影响。研究1和20mg·L-1的MWCNTs短期作用(21d)和长期作用(180d)对活性污泥污水处理效果的影响,结果表明1和20mg·L-1r MWCNTs短期作用对污水处理效果并未产生影响。1mg.L-1的MWCNTs长期作用对活性污泥污水总氮(TN)去除率并无明显的影响,但在作用过程中导致反应器出现为期70d的NH4+-N去除效果恶化的过程。20mg·-1的MWCNTs长期作用明显的抑制活性污泥污水TN去除效果,TN去除率由83.50%降为71.97%,20mg·L-1的MWCNTs还导致SBR出水COD小幅增长(22.30mg.L-1左右增至42.85mg·L-1左右)。1和20mg.L-1的MWCNTs长期作用均明显的抑制活性污泥生物除磷效果,TP去除率分别由97.60%和98.04%降为51.40%和33.60%。MWCNTs对活性污泥3h呼吸抑制试验验证了MWCNTs对活性污泥活性的影响,同时,酶活性实验结果表明,20mg·L-1的MWCNTs对脱氮相关的氨单加氧酶和亚硝酸盐氧化酶的活性有抑制作用,1和20mg·L-1的MWCNTs对除磷相关的外切聚磷酸酶和多聚磷酸盐激酶均有抑制作用。进一步研究中,采用MiSeq高通量测序技术,分析MWCNTs对活性污泥中细菌群落结构的影响。结果表明,1和20mg.L-1的MWCNTs均降低了活性污泥中的生物多样性,且20mg·L-1的抑制作用高于1mg.L-1。MWCNTs增加了活性污泥中泥中a-Proteobacteria和γ-Proteobacteria丰度,而降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度。1mg·L-1的MWCNTs长期作用后减少了具有氨氧化功能的Nitrosomonas的丰度,并导致活性污泥中两类聚糖菌(Defluviicoccus和Micropruina)丰度的增长。20mg·L-1的MWCNTs对Nitrosomonas的抑制作用较1mg·-1的MWCNTs更为显著,同时,降低了具有亚硝酸氧化功能的硝化螺菌属(Nitrospira)的丰度。另外,20mg·L-1的MWCNTs还降低了聚磷菌的总丰度。