摘要
随着纳米科技的迅速发展，以矿物为原料制备的纳米ZnO因其纳米特性在众多领域得到广泛应用。含有纳米ZnO的工业产品和日用品会随着工业废水和生活污水进入污水处理厂，因此必然会对污水生物处理系统造成严重冲击。本论文针对双侧沟式一体化OCO工艺，在对工艺进行优化的基础上，研究了不同浓度的纳米ZnO对活性污泥系统脱氮除磷效能的影响，以及纳米ZnO对活性污泥微生物的影响，为建立健全纳米氧化物的排放限额提供参考依据，也为完善纳米ZnO的生物毒性提供参考数据。 1.通过对双侧沟一体化OCO工艺运行的关键参数:溶解氧(DO)、水力停留时间(HRT)、pH等进行了优化，对比综合系统脱氮除磷效能，确立了工艺最佳运行条件。实验表明:控制其他因素不变，在pH为7.6～8.0左右，HRT为12h左右（流量为20 L/h），DO为2.0 mg/L左右时，系统COD的去除率达99％，TP去除率达95％，NH4+-N去除率达99％，TN去除率达81％，系统脱氮除磷效能最佳。 2.在对双侧沟式一体化OCO工艺进行优化的基础上，通过分别向活性污泥系统内投加浓度为0 mg/L、0.25 mg/L、0.8 mg/L、1.5 mg/L、4.0 mg/L的纳米ZnO，在每组浓度作用20天内，考察了不同浓度的纳米ZnO对活性污泥系统内脱氮除磷的影响;分析了系统内活性污泥吸附纳米ZnO颗粒和出水中Zn含量的情况，来探究纳米ZnO对其脱氮除磷作用的功能菌的抑制作用。从脱氮除磷的效果看，低浓度的纳米ZnO(0.25 mg/L、0.8 mg/L)，对系统的脱氮除磷效能有增强作用或不影响系统的脱氮除磷效能，而浓度较高时(1.5 mg/L、4.0 mg/L)对系统的脱氮除磷效能有抑制作用，导致系统脱氮率和除磷率降低。 纳米ZnO在进入污水处理系统后的迁移情况，通过监测活性污泥中的Zn含量和出水中Zn含量发现，活性污泥能吸附纳米ZnO，纳米ZnO去除情况与活性污泥活性及纳米ZnO浓度有关。低浓度下，活性污泥活性高，纳米ZnO去除率呈上升趋势;高浓度下，活性污泥活性低，纳米ZnO去除率呈下降趋势。出水中Zn含量与纳米ZnO投加浓度呈正相关性。 3.通过对暴露在不同浓度纳米ZnO(0.25、0.8，1.5，4.0 mg/L)下活性污泥的实验研究，考察了其对活性污泥沉降性(SV)、活性污泥生物量(MLVSS/MLSS)、乳酸脱氢酶释放量(LDH)及菌群形貌的影响，分析了污泥沉降性、生物量、生物毒性的变化。低浓度的纳米ZnO对活性污泥活性几乎不存在影响，其污泥沉降性、生物量、乳酸脱氢酶释放量与未投加纳米ZnO时无异。而投加相对高浓度的纳米ZnO(1.5、4.0 mg/L)，污泥沉降性变差、生物量减少，乳酸脱氢酶释放量增大，这两个浓度下的纳米ZnO对活性污泥有毒性作用。在电子扫描电镜(SEM)下，活性污泥的表面形态，从低浓度向高浓度污泥从清晰逐渐变得模糊，污泥松散，呈棉絮状。 4.通过PCR-DGGE技术，考察了不同纳米ZnO浓度(0.25，0.8，1.4，4.0 mg/L)下活性污泥种群的变化情况。结果表明:低浓度下纳米ZnO会促进一些抗性菌的生长，如反硝化菌;而高浓度下，纳米ZnO会促进一些致病菌的生长，从而加速污泥老化死亡。
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