好氧颗粒污泥系统处理含PPCPs污水的效能及微生物群落演替

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1、博士学位论文好氧颗粒污泥系统处理含PPCPs污水的效能及微生物群落演替EFFICIENCYOFAEROBICGRANULARSLUDGESYSTEMFORTREATINGWASTEWATERCONTAININGPHARMACEUTICALSANDPERSONALCAREPRODUCTSANDTHEMICROBIALCOMMUNITYSUCCESSIONCHARACTERISTICS赵霞哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.162密级：公开工学博士学位论文好氧颗粒污泥系统处理含PPCPs污水的效能及微生物群

2、落演替博士研究生:赵霞导师:陈忠林教授申请学位:工学博士学科:市政工程所在单位:市政环境工程学院答辩日期:2015年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringEFFICIENCYOFAEROBICGRANULARSLUDGESYSTEMFORTREATINGWASTEWATERCONTAININGPHARMACEUTICALSANDPERSONALCAREPRODUCTSANDTHEMICROBIALCOMMUNITY

3、SUCCESSIONCHARACTERISTICSCandidate：ZhaoXiaSupervisor：Prof.ChenZhong-linAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年来

4、，药品及个人护理用品(Pharmaceuticalsandpersonalcareproducts，PPCPs)这类新兴污染物在水体中的残留成为新的环境问题，特别是一些地表水和城市污水中PPCPs含量达几十微克/升甚至更高。污水处理过程不能有效去除这类污染物，含有PPCPs的污水排入受纳水体，给生态环境和人类健康带来潜在危害。探寻经济有效的去除污水中PPCPs的处理技术和工艺已成为水处理研究者当前面临的一个新挑战，也是水处理领域非常重要的研究课题。具备高效能、成本低、反应温和等显著优势的生物处理法，正逐渐成为处理污水中该类物质的关键技术。本研究利用微生物造粒固定化技术

5、，对两种生物处理工艺去除污水中5种抗菌消炎PPCPs污染物的效能进行考察，并从微生物分子生态学水平探讨反应体系中微生物群落结构演替和种群多样性特征，对污染物的去除机制进行深入研究。通过优化的工艺条件参数，在序批式颗粒化生物反应器(GSBR)和好氧颗粒污泥-膜生物反应器(GMBR)工艺中培养并获得好氧颗粒污泥(AGS)。在GSBR体系中最终形成表面光滑、轮廓清晰、淡黄色颗粒，生物量累积3.8g/L，粒径1.0~4.0mm的颗粒污泥占污泥总体积的80%，颗粒污泥的沉速与粒径正相关，表现出良好的沉降性，微生物活性高。颗粒污泥中分泌的类蛋白质促进了污泥颗粒的形成和疏水性作用，

6、成熟颗粒污泥含水率保持在96.7%~97.6%之间，明显低于絮体污泥。而在GMBR体系中，最终形成表面光滑、质地柔软、米粒或不规则椭圆状的土黄色颗粒，粒径为1.0~3.0mm的颗粒污泥占污泥总体积的58.6%，生物量累积达5.1g/L，颗粒污泥沉降性能优于普通活性污泥。在已经成功培养获得好氧颗粒污泥的体系中，选取5种抗菌消炎PPCPs作为目标污染物，考察GSBR和GMBR两种工艺对5种物质的去除效能和工艺运行稳定性。结果表明，在含有PPCPs的污水体系中颗粒污泥能够较好地稳定运行，但5种目标物的去除效果存在差异。GSBR工艺泼尼松龙的去除效果明显，平均去除率84%，萘

7、普生、磺胺甲恶唑和诺氟沙星的去除率分别达70.5%、75.7%和79.8%，而布洛芬的去除率仅为45%。GMBR工艺对常规污染物和PPCPs的去除效果均有提高，颗粒吸附、生物降解与超滤膜截留对污水中几种污染物的整体去除率有贡献。其中对泼尼松龙、诺氟沙星、萘普生的去除效果较为理想，去除率分别提高至98.5%、87.8%和84%。对磺胺甲恶唑和布洛芬的去除率较前三种药物去除率略有降低。污泥颗粒化进程提高了GMBR工艺对有机物的去除效率，COD去除率维持在90%左右，TP去除率逐渐提升至92%，TN-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文+去除率近95%，NH