对二氧化纳米颗粒对有氧颗粒污泥和藻类-细菌颗粒污泥过程的慢性反应进行比较研究
Alfonz Kedves1, Henrik Haspel2,3, Çağdaş Yavuz2
1Department of Applied and Environmental Chemistry, University of Szeged, Szeged, Hungary. kedvesalfonz@chem.u-szeged.hu.
Environmental science and pollution research international
|November 19, 2024
概括
藻类-细菌颗粒污泥 (ABGS) 在废水处理中比有氧颗粒污泥 (AGS) 对二氧化纳米颗粒 (TiO2 NPs) 的耐受性更高. 与AGS不同的是,ABGS尽管暴露在TiO2 NP中,但仍然保持了营养物质的去除.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 环境生物技术 环境生物技术
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 二氧化纳米颗粒 (TiO2NP) 的使用越来越多,引发了人们对它们对环境的影响的担忧,特别是在废水处理系统中.
- 有氧颗粒污泥 (AGS) 和藻类细菌颗粒污泥 (ABGS) 是先进的生物处理工艺,容易产生纳米粒子毒性.
- 了解TiO2 NP对这些系统的影响对于可持续的废水管理至关重要.
研究的目的:
- 研究不同度的TiO2NP对AGS和ABGS性能的慢性影响.
- 为了比较AGS和ABGS对TiO2 NP暴露的耐受性和弹性.
- 阐明在AGS和ABGS之间的纳米粒子耐受性观察到的差异背后的机制.
主要方法:
- 测序批量生物反应器 (SBR) 和光测序批量生物反应器 (PSBR) 的运行,合成废水添加TiO2NP (0-50毫克L-1),运行10天.
- 关键绩效指标的监测:化学氧气需求 (COD),氨- (NH3-N) 和 (PO43-) 清除效率.
- 对细胞外聚合物质 (EPS) 和生物质的分析,TiO2 NP积累通过能量分散X射线光谱 (EDS) 和诱导合等离子体质谱法 (ICP-MS) 得到证实.
主要成果:
- 低TiO2 NP度 (1-5毫克L-1) 增加了细胞外聚合物 (EPS),主要是蛋白质,但没有显著影响营养物质的去除.
- 较高的TiO2 NP度 (高达50毫克L-1) 逐渐减少了COD,NH3-N和PO43-的去除,AGS受到的负面影响比ABGS更大.
- 在高TiO2NP度下,ABGS表现出更高的稳定性和更快的营养除去恢复,这是由于增强的微生物活性,EPS含量和藻类-细菌共生.
结论:
- 与AGS相比,ABGS对慢性TiO2NP暴露具有更高的耐受性,这归因于其强大的微生物群落和共生相互作用.
- 在研究条件下 (短期运行,高MLSS),TiO2NP在污泥生物质中积聚,在废水中存在的最小值.
- 这些发现强调了ABGS作为一种更具弹性技术的潜力,用于处理含有TiO2 NP等新出现污染物的废水.
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