【摘 要】
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目前,在工程实践中需要实现生态环境的可持续发展目标。藻-菌颗粒污泥(microalgal-bacterial granular sludge,MBGS)工艺由于其具有较低的能耗需求、较少的碳排放和潜在的资源回收价值而受到污水生物处理领域的关注。MBGS在应用中存在污泥闲置与污泥运输等问题,而关于MBGS贮存与恢复还未见报道,此外如何快速将絮状活性污泥培养成MBGS也鲜有报道。因此,本论文初步探讨了
【基金项目】
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国家自然科学基金(项目名称:富含微藻的颗粒污泥中胶凝型胞外多糖特性研究;项目编号:51808416);
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目前,在工程实践中需要实现生态环境的可持续发展目标。藻-菌颗粒污泥(microalgal-bacterial granular sludge,MBGS)工艺由于其具有较低的能耗需求、较少的碳排放和潜在的资源回收价值而受到污水生物处理领域的关注。MBGS在应用中存在污泥闲置与污泥运输等问题,而关于MBGS贮存与恢复还未见报道,此外如何快速将絮状活性污泥培养成MBGS也鲜有报道。因此,本论文初步探讨了冷冻、干燥MBGS的可恢复性及利用活性污泥培养MBGS的可行性。(1)分别在曝气和非曝气条件下探究了在-20°C储存6个月的MBGS的可恢复性。结果表明,MBGS活性均可在21天内完全恢复。曝气条件下恢复的MBGS对NH4+-N的平均去除率较非曝气条件的高(92.8%vs 86.2%),而非曝气条件下重建的MBGS对COD和PO43--P的去除率较曝气条件的高(COD,85.0%vs 75.3%;PO43--P,85.3%vs 80.4%)。曝气有利于真核微藻的生长,而非曝气有利于原核微藻的生长与胞外蛋白的分泌。MBGS恢复过程中,微生物群落结构发生了颠覆性改变,但绿藻门和变形菌门的优势物种地位没有改变。尽管冷冻储存的MBGS在曝气和非曝气条件下都可以恢复,但非曝气条件下的MBGS颗粒恢复更节能。(2)分别在曝气和非曝气条件下探究了自然光干燥MBGS的可恢复性。结果表明,在曝气条件下的MBGS活性可在20天内恢复,非曝气条件下MBGS未能恢复。曝气条件下恢复的MBGS在稳定期间对COD、NH4+-N、PO43--P的平均去除效率分别为91.3%、86.4%、79.9%。曝气条件与非曝气条件下形成的MBGS平均粒径分别为1.24与0.27 mm。同时曝气条件下较非曝气条件下恢复的MBGS沉降性能更佳(23 vs 69 m L/g)。Miseq测序结果表明,两种方式下的微生物群落存在显著性差异,曝气促进了小球藻的生长,而非曝气条件利于栅藻的生长,但绿藻门和变形菌门始终保持为优势门。(3)通过接种成熟的MBGS从常规活性污泥系统中培养藻-菌颗粒污泥(MBGS)。发现MBGS接种的系统可以在25天内培养成MBGS,未接种的活性污泥培养耗时约45天,同时接种形成的MBGS沉降性能更佳。接种与未接种形成的MBGS对COD、NH4+-N、PO43--P的去除效率分别为99.4%vs 99.1%、99.6%vs99.5%、73.4%vs 65.3%。显然,接种与未接种相比,在COD、NH4+-N的去除上无显著差异(P>0.05),但在PO43--P的去除上有显著差异(P<0.05)。这可能是由于接种MBGS的聚磷微生物(Leptolyngbyaceae与Comamonadaceae)比未接种的丰度更高。另外,接种形成的MBGS由于多糖和芳香蛋白的分泌,其粒径显著大于未接种的。因此,成熟MBGS接种有助于活性污泥快速培养成新MBGS。
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