论文部分内容阅读
目前,铬污染已经成为全球性的环境问题。利用废弃的厌氧污泥修复重金属铬污染被认为是一种最高效且低成本的修复方式。本研究从环境样品中筛选出能够高效修复高浓度Cr(Ⅵ)污染的厌氧污泥,并且通过参数优化提高其修复铬污染的能力。同时,从宏观尺度及微观尺度分别对其提高Cr(Ⅵ)污染修复的机制进行系统的分析,研究结果可为厌氧污泥的工程应用提供科学依据及关键指导。分别选取来自上海徐泾污水处理厂、青岛啤酒二厂和青岛绿茵厨余垃圾处理厂的厌氧污泥,探索其修复高浓度Cr(Ⅵ)污染的潜力。利用单因素法和正交试验法,探究碳源、硫酸盐和温度对厌氧污泥修复高浓度Cr(Ⅵ)污染的影响。结果表明,来自青岛绿茵厨余垃圾处理厂的厌氧污泥表现出最强的处理高浓度铬污染的潜力。研究结果表明碳源、适量硫酸盐和较高的培养温度可以提升厌氧污泥修复高浓度Cr(Ⅵ)污染的能力,厌氧污泥修复500 mg/L Cr(Ⅵ)污染的最适条件为:温度35℃、葡萄糖添加量3 g、硫酸盐投加量2 g。通过分析硫物质循环、微生物群落的变化、污泥形貌结构的变化和铬的形态变化,研究碳源的添加对厌氧污泥间接生物还原Cr(Ⅵ)的促进机制。结果表明,碳源的添加使Cr(Ⅵ)间接生物还原体系产生了较多的元素硫。元素硫充当电子受体被Sulfurospirillum(卵硫菌属)还原成硫化物的同时,促进了Desulfovibrio(脱硫弧菌属)和Sulfurospirillum生物量的增加。硫酸盐、元素硫和硫化物等含硫物质在Cr(Ⅵ)间接生物还原体系中具有良好的循环,以维持稳定的Cr(Ⅵ)间接生物还原物质流。厌氧污泥的形貌结构发生变化,具有更强的吸附力和还原性。较少的胞内和胞间Cr(Ⅲ)表明较多的Cr(Ⅵ)被硫酸盐生物还原过程中生成的硫化物还原。对Cr(Ⅵ)生物还原体系的物化环境进行测定,将与Cr(Ⅵ)还原相关的功能基因进行荧光定量,利用SPSS软件分析Cr(Ⅵ)生物还原过程中Cr(Ⅵ)的去除率与相关功能基因之间的关系。结果表明,厌氧污泥生物还原Cr(Ⅵ)的过程偏向于单电子传递。厌氧污泥直接生物还原Cr(Ⅵ)的效率不仅与外界物理和化学环境有很大的关联,也与铬酸盐还原酶基因ChrR和YieF的拷贝数有很大的关联性;而厌氧污泥间接生物还原Cr(Ⅵ)的效率只与亚硫酸盐还原酶基因DsrA的拷贝数有关联性。同时,Cr(Ⅵ)和硫酸盐的共同存在会促进DsrA的拷贝数的增加,从而促进硫酸盐的循环过程。