双氧水协同生化法强化处理印染废水

2.4反应体系中印染废水PVA去除情况分析

PVA是印染废水中最典型的难降解大分子有机物.为了更为直观地了解双氧水协同生化对印染废水的处理能力,本实验从第43d开始(即投加双氧水开始),增加了PVA浓度检测.通过对PVA的去除情况影响,可对双氧水协同生化工艺有进一步深入认识.实验结果如图5所示.

图5反应体系中PVA的去除情况

从图5结果可知,在43~53d期间,该反应体系经历了短期的适应阶段后,于第54d开始,随着进水PVA浓度的增大,水解酸化A段对其去除能力呈缓慢下降趋势,而接触氧化O段对PVA的去除能力不断增强,到63d时该段对PVA的去除率达到90.8%.此后随着运行时间的增长,接触氧化O段对PVA依然保持良好的去除能力,即PVA最大去除率达到94.4%,平均去除率为87.4%.这一结果再次证明,双氧水对水解酸化-接触氧化的生化处理能力的提升与强化作用.

2.5反应体系中印染废水脱色情况分析

本实验配置的模拟印染废水进水色度在300~400倍之间.由于色度稀释法存在一定的误差性,因此本实验通过投加不同浓度的染料,采用波长600nm处的吸光度测定变化,来间接反映该体系中的色度去除情况,其结果如图6所示.

图6反应体系中色度的去除情况

双氧水在水中会分解产生羟基自由基,可有效降解含共轭双键的发色基团及其他含有复杂芳香环的官能团,因此当其与水解酸化、接触氧化共同作用时,会对印染废水有显著的脱色性能.从图6结果可知,在运行43~113d期间,当废水进水染料浓度为10mg˙L-1时,其水质在波长600nm处的吸光度为0.26~0.38,经双氧水协同水解酸化A段和接触氧化O段处理后,A段的色度去除能力先处于波动状态,后稳定持续在70.0%左右,而O段的色度去除能力先持续增强,后稳定维持在80.0%左右小范围波动;从114~176d,随着染料投加从20mg˙L-1增加到60mg˙L-1时,A段的色度去除能力呈缓慢增强趋势,体现出双氧水与水解酸化协同强化作用;而O段的色度去除能力呈显著下降趋势,总体系的色度去除能力有略微下降趋势,但整体上呈现较为稳定的状态.在整个这一运行过程中,反应体系的最大脱色率为96.3%,平均脱色率为92.1%.这一结果体现出双氧水协同水解酸化-接触氧化方法对色度去除的技术优势.

2.6反应体系内微生物菌群的宏基因组16SrDNA测序分析

2.6.1微生物聚类与Alpha多样性分析

微生物聚类分析：利用Qiime挑选OTUs,将所有相似性大于97%的序列归为一个OUT,默认聚类方法为uclust,即一个OUT表示一个物种,体系中OUT大于4000,微生物物种丰富.

微生物α多样性分析：α多样性即样品内部的生物多样性,主要有Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数,Chao1指数等多种衡量样品物种丰度的指标.这些指数数值越大,表明物种丰度越大.其中,Shannon和Simpson指数是综合了OTU丰度和OTU均匀度两方面因素多样性指数,Shannon值越大,Simpson值越小,说明群落多样性越高.

样本覆盖度：是指测序结果占整个基因组的比例.通常将该指标与聚类、α多样性指标的稀释曲线相结合,用于评价测序量是否覆盖所有类群,并间接反映样品中物种的丰富程度.当曲线趋于平缓或者达到平台期时则认为测序深度已基本覆盖样品中的所有物种.

为了研究本体系内微生物的种群结构特征,本实验选取3个污泥样品,分别为接种期种泥、运行期A段反应器污泥和O段反应器污泥,对这些微生物样品进行聚类与多样性分析,其OTU数目、有效序列条数统计及微生物α多样性相关的各项指标见表3和图7所示.根据指标结果,本研究中样品曲线基本趋于平缓,各测序结果占整个基因组的97%以上,覆盖度高,证明样品测序量能够准确反映出样品的物种丰度.

表3微生物样品的α多样性

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