SBR中微量重金属对微生物代谢产物与生物多样性的影响

摘要

随着我国对工业行业含重金属废水的排放要求的不断提高，工业废水的集中收集与综合处理成为趋势，利用生化处理技术处理含重金属废水越来越受到人们的重视。重金属离子污染毒性强，可以直接影响微生物活性，导致活性微生物大量死亡，对活性污泥处理法具有不可逆的破坏性。研究选择Cu2+和Ni2+作为对象，探究序批式反应器(Sequencing Batch Reactor，SBR)中加入不同浓度的微量Cu2+和Ni2+后，微生物代谢产物、活性污泥性状和生物多样性的变化。
　　 胞外聚合物(Extracellular polymeric substances，EPS)浓度在反应初期对Cu2+的冲击反应剧烈，中后期产生适应性，EPS浓度小幅度稳定下降。中后期的EPS稳定区间与加入的Cu2+浓度成反比。含Ni2+原水对EPS的影响不及含Cu2+原水强烈。Cu2+、Ni2+加入反应体系后，不会诱发溶解性微生物产物(soluble microbialproduct，SMP)含量的增加，反而会造成短期内的下降。SMP对Cu2+的耐受作用在反应前期较为明显，但不能长时间维持，常在中后期产生波动。含Ni2+原水对SMP影响具有持续性。含Ni2+原水对SMP的影响总体处于小范围区间，而含Cu2+原水会对SMP含量造成巨大波动。
　　 Cu2+投加后会立即增强活性污泥的沉降性，Ni2+增强活性污泥沉降性的作用并不明显。1mg/L-2mg/L是Cu2+絮凝效果由弱增强的变化区间。1mg/L至5mg/L浓度区间加入Ni2+后SVI值会有所降低，浓度升高，降幅逐渐减小。3.5mg/L、5mg/L含Cu2+原水末期会严重破坏活性污泥COD去除功能。1mg/L至5mg/L浓度区间内含Ni2+的原水对出水COD影响很小，去除率可以保持在85％以上。微生物代谢产物对Cu2+的吸附螯合作用不会随进水浓度单调变化。进水Cu2+浓度在3.5mg/L时活性污泥的吸附效率最高。1mg/L至5mg/L浓度区间内活性污泥对Ni2+有部分吸附螯合作用，但吸附螯合率远小于Cu2+。
　　 不同的原水Cu2+浓度条件将导致特定菌群的消亡。Cu2+的加入会促进某些耐受力强的微生物的生长增殖，甚至成为优势菌群。含Cu2+原水的加入会使微生物种群丰富性降低。细菌含量随Ni2+原水浓度变化较为复杂，难以用简单的比例关系概括。含Ni2+原水对总细菌相似性的影响大于Cu2+。投加含Ni2+原水会对微生物种群丰富性产生抑制，SDI值随着含Ni2+原水浓度的升高而增大。