重金屬對UASB及濕地系統(tǒng)處理養(yǎng)豬廢水的影響及機制.pdf

1、隨著我國生豬養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；图s化，銅、鋅等元素作為高效、廉價、操作方便的生長促進劑被廣泛應用于生豬飼料添加劑中，導致豬場糞污中存在著大量未被吸收轉(zhuǎn)化的銅、鋅等重金屬。在上流式厭氧污泥床反應器(UASB)處理養(yǎng)豬廢水的過程中，為了探索銅對厭氧污泥中微生物群落多樣性的影響及其與反應器處理效果的關系，本研究綜合利用PCR-DGGE技術和Real-time PCR技術，以兩臺UASB反應器運行過程中厭氧污泥的相關特性為對比，考察了反應器在活性

2、污泥馴化期和加銅脅迫期的微生物群落變化規(guī)律，明確了適應高濃度銅養(yǎng)豬廢水的微生物菌群，為提高UASB處理養(yǎng)豬廢水的效率提供理論依據(jù)。同時，鑒于養(yǎng)豬廢水沼液的處理現(xiàn)狀，本研究進一步利用人工濕地的圍隔試驗，模擬達標排放后的微污染養(yǎng)豬廢水，探索了在生態(tài)處理微污染水時其中重金屬銅和鋅在蘆葦、不同粒徑沉積物、水體之間的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以揭示水體-植物-沉積物體系中重金屬的歸趨，并從蘆葦種植對不同粒徑表層沉積物中重金屬分布的影響出發(fā)，探究蘆葦種植抑制沉

3、積物中重金屬向上覆水遷移的機制。主要結(jié)果如下:
　　1.以水泡糞廢水為對象，當工藝條件控制在水力停留時間(HRT)為48 h，有機負荷在3.00～5.00 kg COD/(m3·d)，運行溫度為35℃～37℃時，UASB反應器內(nèi)厭氧接種污泥在經(jīng)歷了適應期、負荷提高期和穩(wěn)定期共計86 d的馴化過程后，對養(yǎng)豬廢水COD有80％以上的去除率，說明UASB反應器對水泡糞養(yǎng)殖方式所產(chǎn)生的養(yǎng)豬廢水具有良好的處理效果，是值得推廣的一種養(yǎng)豬廢水處

4、理工藝;由于氨化細菌的作用將水中有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，使反應器運行過程中出水NH3-N值比進水有最高為84.16％的提高，說明僅用厭氧方法無法去除養(yǎng)豬廢水中氨氮，必須結(jié)合其他工藝對其進行聯(lián)合處理;在馴化過程中，進水銅在0.1～4.2 mg/L的情況下，污泥中銅累積最高為0.42 mg/g;外加銅含量在1.0 mg/L以下，銅對提高UASB的COD去除率有一定促進作用，但是作用不顯著。隨著外加銅含量超過1.0 mg/L，與對照相比，反應器

5、對COD的去除率有20％的下降，說明外加銅源在1.0 mg/L以上時，銅對UASB工藝去除養(yǎng)豬廢水中的COD有抑制作用。
　　2.基于產(chǎn)甲烷菌16S rRNA的PCR-DGGE分析表明，外源銅的添加對UASB中產(chǎn)甲烷菌群的影響主要在于各菌群的數(shù)量方面，而對于菌群種類多樣性的影響基本可以忽略不計;外源銅的添加打亂了產(chǎn)甲烷菌菌群結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。投加外源銅小于1 mg/L時，對三種產(chǎn)甲烷菌都有促進作用，其中對甲烷桿菌目(MBT)的促進作用

6、最為顯著。當外源銅達到1.5 mg/L時，甲烷微菌目(MMB)和甲烷八疊球菌目(MSL)已經(jīng)出現(xiàn)抑制趨勢，甲烷桿菌目(MBT)處于促進狀態(tài)。當外源銅達到4 mg/L時，甲烷微菌目(MMB)和甲烷八疊球菌目(MSL)都會發(fā)生明顯的抑制情況，而甲烷桿菌目(MBT)仍有一定的促進作用;甲烷球菌目(MCC)在處理養(yǎng)豬廢水的UASB反應器內(nèi)難以生存。甲烷桿菌目(MBT)和甲烷八疊球菌目(MSL)含量較多，甲烷微菌目(MMB)含量較低。在不添加外源

7、銅的情況下，甲烷八疊球菌目(MSL)在三種產(chǎn)甲烷菌群中數(shù)量最多，其16S rRNA基因的平均濃度占到產(chǎn)甲烷菌16SrRNA基因濃度總量的49.6％;甲烷桿菌目(MBT)其次，為42.5％;甲烷微菌目(MMB)最少，為7.9％。在添加外源銅的情況下，甲烷桿菌目(MBT)在三種產(chǎn)甲烷菌群中數(shù)量最多，其16S rRNA基因的平均濃度占到產(chǎn)甲烷菌16S rRNA基因濃度總量的58.3％;甲烷八疊球菌目(MSL)其次，為36.7％;甲烷微菌目（M

8、MB）仍最少，為5.0％。
　　3.人工濕地生態(tài)處理模擬的微污染養(yǎng)豬廢水的研究表明，種植蘆葦能在短時間內(nèi)降低水體中Cu和Zn的濃度。5d后對照水體上下層水樣Cu濃度分別為1.20 mg/L和0.40 mg/L，而種植蘆葦上下層水樣Cu濃度分別為0.52 mg/L和0.37 mg/L;同樣條件下，5d后對照水體上下層水樣Zn濃度分別為1.55 mg/L和0.69 mg/L，而種植蘆葦上下層水樣Zn濃度分別為0.68 mg/L和0.5

9、2 mg/L。蘆葦不同部位Cu和Zn含量基本呈現(xiàn)根＞莖＞葉，且隨蘆葦生長，其根、莖和葉Cu和Zn的累積量逐漸增加;蘆葦不同部位Zn含量均高于Cu。蘆葦能顯著降低沉積物中Cu和Zn含量，且對沉積物中不同粒徑中重金屬含量具有顯著影響。相同粒徑條件下，種植蘆葦可以顯著降低沉積物中重金屬含量。因此，可利用人工濕地處理微污染養(yǎng)豬廢水的生態(tài)措施使廢水中重金屬有效地沉降到沉積物中;當濕地在外力擾動條件下，種植蘆葦可抑制沉積物再懸浮，同時可顯著降低小粒