PAC强化MBR工艺去除污水中微量药物效能与微生物群落变化研究

PAC-MBR对药物去除率的变化趋势如下：在开始阶段（大约10d左右），4种药物的去除率均达到100%，主要是由于PAC对药物的强烈吸附作用；随着反应时间的延长，PAC表面吸附位点逐渐达到吸附饱和，4种目标药物的吸附去除效果不断降低，运行至60d左右时，PAC-MBR对药物的去除率趋于稳定，但仍要高于S-MBR工艺。在对污泥进行取样分析时，会有一部分的PAC被携带取出，因此反应器运行80、160d时分别补加了0.8gPAC，此时药物的去除率又有所提高，在随后的运行过程中，PAC-MBR工艺对4种目标药物的去除率始终略高于S-MBR工艺，大约10%左右。S-MBR对药物的去除率基本保持稳定，其中CBZ的去除率最差，最高不超过20%，甚至有负去除情况出现，分析认为出现负去除率的原因可能是由于CBZ的生物降解性较差，吸附在污泥表面的CBZ有可能会被解吸，导致出水中的CBZ浓度高于进水。S-MBR对Na-DCF的去除率维持在9%～46%之间；NAP的去除率基本维持在40%左右；SMX的去除率则在20%～60%之间变化。PAC-MBR与S-MBR2种工艺对4种目标药物平均去除率的比较如图3所示。由图3可知，PAC-MBR工艺对CBZ、Na-DCF、NAP和SMX的平均去除率比S-MBR工艺分别提高了25%、16%、17%和22%，说明PAC加入后有助于药物去除率的提高。前已述及，PAC-MBR工艺在开始阶段对药物的去除率大幅度提高主要是由于PAC的吸附作用，不同药物吸附量的大小是由药物的性质和PAC的性质决定的。2.2PAC-MBR与S-MBR工艺微生物群落结构分析结果2.2.1PCR-DGGE结果分析两反应器运行一年左右的PCR-DGGE分析结果如图4所示。从图4中可以看出，2种处理工艺在开始阶段与运行后期，反应器内微生物的种类均发生了明显的改变。在反应开始阶段，反应器中微生物的种类少且差异较小，随着反应的进行，两反应器中微生物的种类逐渐增加，差异也逐渐明显。在开始的一个月，条带1、2、5所代表的细菌是优势菌，随后这些菌的优势地位逐渐被8、9、10、11所代表的菌所取代；到第八个月的时候，9、10条带所代表的细菌占据优势，但是其优势地位又逐渐被条带18、19、20、26、28所代表的细菌取代；在第八个月到十二个月，反应器中还出现了21、22、23、29、30等条带所代表的微生物类型。2.2.2PAC-MBR与S-MBR工艺中微生物群落结构的鉴定结果对细菌DGGE图谱的主要条带进行切胶回收、二次PCR和克隆测序，并将结果与NCBI数据库进行对比分析，得到PAC-MBR与S-MBR工艺中主要的细菌类型有α-变形菌、β-变形菌、γ-变形菌、δ-变形菌、拟杆菌、鞘脂杆菌、杆菌和放线菌等。α-变形菌主要包括条带13、15、28、29、30所代表的菌，其中条带13所代表的菌与Mesorhizobiumsp.NL123（AB636289）有100%的相似度，有研究表明其为刺激嗜甲基菌生长的菌；条带15所代表的图3PAC-MBR和S-MBR对药物平均去除率的比较Fig.3AverageremovalefficienciesofpharmaceuticalsinthePAC-MBRandS-MBRprocesses020406080100�����/%��������������CBZNa-DCFNAPSMX图2S-MBR工艺对药物的去除效果Fig.2RemovalefficienciesofpharmaceuticalsintheS-MBRprocess050100150200250300350400020406080100����%�����d�������������������图4PAC-MBR与S-MBR污泥样品DGGE指纹图谱Fig.4DGGEfingerprintsofPAC-MBRandS-MBRsludgesamples樊慧菊等，PAC强化MBR工艺去除污水中微量药物效能与微生物群落变化研究41菌与Methylobacteriumthiocyanatum（NR-044792）有100%的相似度；条带28所代表的菌与Hyphomicrobiumsp（FR750255）有100%的相似度，有研究表明其为酰胺基降解菌，含有氨基甲酸酯水解基因[17]；条带29所代表的菌与Hyphomicrobiumsp（FN868372）有100%的相似度，被认为是可以水解有机磷酸酯和氨基甲酸酯的菌；条带30所代表的菌在A/O-MBR工艺处理抗生素时曾被发现[18]。β-变形菌主要包括条带4、8、10、11、20、22所代表的菌。条带4所代表的菌与unculturedMethylovorussp（JN601497）有100%的相似度，有研究表明其为三氯苯酚光