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厌氧序批式生物膜反应器处理葡萄酒生产废水性能及菌群演替分析

         
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为探究厌氧序批式生物膜法处理葡萄酒生产废水的可行性,采用厌氧序批式生物膜反应器(AnSBBR)预处理模拟葡萄酒生产废水,通过逐级增加进水浓度来提升有机负荷并对AnSBBR在不同负荷下的运行特性及菌群演替规律。结果表明:在35℃、HRT为20 h、周期为4 h的运行工况下,当OLR为1.2~9.6 g·(L·d)-1时,AnSBBR均能保证出水COD值低于200 mg·L^(-1),当OLR为5.4 g·(L·d)^(-1)时,运行性能最佳,COD去除率为(97.2±0.5)%,甲烷产率为(349.9±7.6) mL·g^(-1);与OLR为1.2 g·(L·d)^(-1)相比,OLR为9.6 g·(L·d)^(-1)时产甲烷速率提高69.3%,生物量增加294.3%,辅酶F420浓度增加190.8%,电子传递活性(INT-ETS)提高88.4%;当OLR增至10.2 g·(L·d)^(-1)后,反应器中VFA浓度持续增加,丙酸和丁酸积累,缓冲能力明显下降,系统无法适应该负荷条件;高通量测序显示,群落中主要的细菌为Desulfovibrio、Brevinema、Treponema、Longilinea、Paludibacter和Leptolinea,主要的古菌为Methanobacterium、Methanobrevibacter,Methanosaeta和Methanosarcina;受进水基质组分和负荷的影响,细菌和古菌中丰度占比最大的分别为Desulfovibrio(12.4%)和Methanobacterium(17.1%);当OLR为5.4 g·(L·d)^(-1)时,产甲烷菌多样性更高且在门和属水平上整体丰度最大,分别为26.7%和26.3%;当OLR为9.6 g·(L·d)^(-1)时,培养出特定的菌属(Methanobrevibacter)以适应环境。由此可以看出,逐级提升OLR的运行策略可促进生物膜系统的增殖和代谢活性。本研究确定了AnSBBR处理葡萄酒生产废水的最大及最佳运行负荷,该结果可为推动AnSBBR的工程化应用提供依据。

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