废水中的AgNP在活性污泥过程中污泥花结构和沉积能力恶化的潜在作用:有线细菌和定数感应

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 微生物学 微生物学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 污泥的结构和沉降性对于活性污泥工艺的稳定性和废水质量至关重要.
• 银纳米粒子 (AgNPs) 对这些污泥特性的影响仍然不清楚.
• 细菌中的定数感知 (QS) 在微生物社区结构和功能中发挥作用.

研究的目的:

• 调查AgNP在促进细丝细菌繁殖中的作用.
• 阐明AgNP通过QS影响污泥流结构和沉积能力的机制.
• 了解AgNP对细菌通信和细胞外聚合物质 (EPS) 生产的影响.

主要方法:

• 使用了一种测序批量反应器 (SBR),控制了AgNP度 (1 mg/L).
• 测量了N-acyl homoserine乳糖 (AHL) 度,这是一个关键的QS信号分子.
• 分析了与QS (hdtS,traR,lasR) 和细胞周期进展相关的基因表达.
• 量化了细胞外蛋白质的产生,并评估了细胞表面的特性 (电荷,水友性).
• 评估了表面能量屏障 (W_T) 和EPS物理化学性质的变化.
• 观察到对细菌聚合和污泥沉积能力的影响.

主要成果:

• 暴露于AgNP显著增加了AHL度,并加强了线状细菌之间的通信.
• 在有线细菌中QS系统的激活通过调节细胞周期进展促进了增殖.
• 细胞外蛋白质的产生和细胞表面的水友性增加,改变了EPS的特性.
• 增加的表面能量屏障 (W_T) 抑制了细菌聚合.
• 这些变化导致了污泥结构和沉积能力的显著恶化.

结论:

• 通过QS介导的机制,AgNP促进细菌的细菌繁殖,并损害泥的沉降能力.
• 变化的EPS特性和增加的细菌间排斥是污泥恶化的关键因素.
• 这项研究揭示了AgNP对活性污泥影响的微观机制.