摘要
全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)是众多全氟化合物(PFCs)的代表性化合物,由于其具有低表面张力、高表面活性的特点,PFOS和PFOA得以广泛应用于工业生产和商业消费中,使得大量含有PFOS和PFOA的工业污废水进入城市污水处理厂.污水厂中传统的一级处理对PFOS和PFOA的去除几乎没有影响.甚至经过污水处理厂的二级微生物处理后,由于微生物降解了PFOS和PFOA的前体物,更是增加了污水中PFOS和PFOA的浓度.短程反硝化菌(PD)菌体活性不易受到温度、pH等环境因素的影响,因此能稳定生成NO2--N,解决了厌氧氨氧化工艺(Anammox)受限于NO2--N的持续供应问题,保障了Anammox工艺的可行性和稳定性[1].PD耦合Anammox工艺具有耗能量少、污泥产率低、温室气体排放少等优点,成为污水脱氮研究新方向.本研究以含全氟化合物(PFCs)的NO3--N废水为研究对象,考察不同PFOS、PFOA浓度对短程反硝化系统性能与微生物群落演替的影响.主要试验结果如下: (1)在短期试验里,PD系统硝酸盐还原率(NRR)在各浓度下依然保持在较高水平.亚硝酸盐积累率(NAR)受到PFOS和PFOA的影响,出现下降的趋势但仍达80%以上.在高浓度条件下,亚硝酸盐产生速率(NPR)受到严重影响.投加最高浓度的PFOS和PFOA为100mg/L时,系统的NPR与不投加PFCs时相比,最高NPR仅为不投加PFCs时的55.59%、50.18%. (2)在PFOS对PD系统的长期影响试验中,PFOS对短程反硝化污泥代谢活动没有明显抑制.污泥胞外聚合物(EPS)中多糖和蛋白质的含量较稳稳定.通过高通量测序技术对各浓度PFOS影响后的污泥体系进行微生物群落结构分析,反硝化高NO2--N积累菌属Thauera属在整个长期试验中均为优势菌属.具有反硝化作用的Denitratisoma属的占比则随着PFOS浓度的增加而增加. (3)在PFOA对短程反硝化系统的长期影响试验中,PFOA对PD系统的反硝化作用没有明显抑制.但是在PFOA的刺激下,微生物出现分泌过量EPS的情况,其多糖、蛋白质从试验开始时的15.95、43.36mg/g VSS增加最高达35.03、96.83mg/g VSS.污泥浓度随着试验的进行从不投加PFOA时3339mg/L的MLSS下降至试验结束时的1830mg/L.在整个长期试验中Thauera属仍为优势菌属. 通过以上研究结果,表明PD系统在高浓度PFOS和PFOA存在条件下仍具有较高水平的NO2--N积累率,为PD工艺处理实际PFCs污染废水提供理论数据支持.
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