納米ZnO對污水生物脫氮除磷系統(tǒng)影響的研究.pdf

1、隨著納米科技的迅速發(fā)展,納米ZnO被廣泛的應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。與此同時,在其進入環(huán)境之后的潛在風(fēng)險和對人體健康的危害問題也得到高度的關(guān)注。然而通過各種途徑排放到污水管道系統(tǒng)中的納米ZnO最終都會進入到市政污水處理廠,因此這必然會對污水生物處理系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。本文主要研究了不同濃度的納米ZnO在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)的短期和長期暴露對污水生物脫氮除磷效能的影響,為建立健全納米氧化物的排放限額提供必要的參考。
　　通過分別向脫氮系統(tǒng)和除磷系統(tǒng)

2、中投加濃度為1mg/L、5mg/L和25mg/L的納米ZnO,考察了其對生物處理效能的短期(24h)影響和長期(30d)影響。在長期影響方面,考察了不同濃度納米ZnO對脫氮系統(tǒng)和除磷系統(tǒng)內(nèi)活性污泥胞外聚合物(Extracellularpolymericsubstance,EPS)成分及含量的影響,分析了系統(tǒng)內(nèi)生物量和菌群形貌發(fā)生的變化,并結(jié)合活性污泥吸附的ZnO納米顆粒和出水中Zn2+含量的測定結(jié)果,來探究納米ZnO對脫氮菌和聚磷菌的可

3、能的抑菌機制;在短期影響方面,研究不同濃度的納米ZnO作用下,脫氮除磷系統(tǒng)的處理效能變化及與聚磷菌代謝密切相關(guān)的PHA和糖原的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
　　對于脫氮系統(tǒng),短期內(nèi)納米ZnO的加入對氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮周期含量變化產(chǎn)生不同程度的抑制作用,其中對反硝化過程的影響最為明顯。在納米ZnO長期影響下,投加濃度為5mg/L和25mg/L系統(tǒng)的氨氮去除率在前幾天迅速降至74.5％和32.2%,但隨后即逐漸恢復(fù),分析可能是微生物做出自我調(diào)整的原

4、因。在除磷系統(tǒng)內(nèi),投加25mg/L納米ZnO運行24h后,系統(tǒng)對磷的去除率即下降到了9.3%,這說明納米ZnO的投加能在短時間內(nèi)對聚磷菌對磷的吸收產(chǎn)生明顯影響。同時,通過對納米ZnO影響下的磷酸鹽去除進行長期觀測,發(fā)現(xiàn)其除磷系統(tǒng)對納米ZnO的耐受能力弱于脫氮系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)磷酸鹽的去除呈現(xiàn)不同程度降低之后微生物并不能及時做出自我調(diào)整使系統(tǒng)處理效能恢復(fù)到穩(wěn)定水平。
　　在對脫氮系統(tǒng)和除磷系統(tǒng)內(nèi)EPS成分和含量變化的分析中發(fā)現(xiàn),1mg/L

5、納米ZnO促進了EPS中蛋白質(zhì)和多糖含量的增加,而高濃度納米ZnO的作用則使蛋白質(zhì)和多糖都呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。對比兩系統(tǒng)內(nèi)EPS含量發(fā)現(xiàn),脫氮系統(tǒng)內(nèi)蛋白質(zhì)和多糖含量普遍高于除磷系統(tǒng),說明脫氮系統(tǒng)對納米ZnO的毒性沖擊具有更好的抵御能力,這也與脫氮系統(tǒng)宏觀處理效能優(yōu)于除磷系統(tǒng)的試驗結(jié)果相一致。短期內(nèi)高濃度(25mg/L)的納米ZnO對除磷系統(tǒng)中聚磷菌胞內(nèi)聚合物的作用表現(xiàn)為,對PHA分解過程的影響大于合成過程,而糖原在周期內(nèi)變化幅度呈