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利用序批式生物膜反应器实现厌氧氨氧化脱氮的研究

作　者: 于英翠
导　师: 高大文
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 厌氧氨氧化序批式生物膜反应器微生物群落影响因素
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

厌氧氨氧化是环境领域中脱氮工艺的一个革命性发现,被认为是处理低碳氮比废水的经济、高效的方法。本试验是利用两套序批式生物膜反应器(SBBR)富集培养厌氧氨氧化菌,对其启动和最佳条件进行探索研究。利用分子生物学的方法如T-RFLP、共聚焦激光显微镜、SEM等对群落结构的变化进行测定分析。主要的实验结果如下:(1)序批式生物膜反应器在启动阶段可以划分为三个时期:脱氮不稳定期,脱氮过渡期和高效脱氮期。高效脱氮期总氮的去除率可以达到80%以上。经过90天启动期,开始出现明显的厌氧氨氧化现象,反应器内污泥呈现明显的红色,通过特异性PCR检测,发现厌氧氨氧化菌的存在。通过扫描电镜观察,可以观察到视野内有大量球状细菌,符合厌氧氨氧化菌的特征。(2)采用不同的接种污泥接种两套相同形式的序批式生物膜反应器。SBBR1采用前期富集厌氧氨氧化菌的种泥,52天后加入厌氧氨氧化氨氧化中试污泥。SBBR2采用放置UAFB一年后的厌氧泥,20天后加入厌氧氨氧化中泥,后期反应器内的优势菌也不相同,SBBR1内优势菌群为Candidatus Jettenia asiatica,SBBR2优势菌群为Anammoxoglobus propionicus。(3)逐渐缩短HRT,有利于提高氮的负荷和筛选厌氧氨氧化菌。在HRT为72小时时,总氮的负荷为0.02kg-N/m~3d,逐步缩短HRT到6小时,最高氮的负荷达到1.57 kg-N/m~3d。同时,厌氧氨氧化菌的最大相对含量达到48.6%。(4)提高氨氮和亚硝酸盐氮的摩尔比,有利于提高氨氮的去除率,从而提高了总氮去除能力。当氨氮和亚硝酸盐氮的摩尔比从1:1提高到1:1.2时,氨氮的去除率提高了17%。相当于总氮去除能力提高了0.206kg-N/m~3d。(5)和SBR相比SBBR在富集厌氧氨氧化菌方面,表现出较大的优势。主要原因是无机絮体形成的屏障,产生的氮气对厌氧氨氧化菌的连续曝气作用,使溶解氧很难进入反应器,使SBBR具有良好的抗氧气的冲击能力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 本课题研究背景、目的和意义  9-10
  1.2 厌氧氨氧化技术的研究现状  10-15
    1.2.1 厌氧氨氧化的脱氮原理  11-12
    1.2.2 富集Anammox菌的主要的工艺及其反应器形式  12-14
    1.2.3 利用生物膜富集培养Anammox菌的研究进展  14-15
  1.3 序批式生物膜反应器(SBBR)的研究现状  15-17
  1.4 厌氧氨氧化技术存在的主要问题  17
  1.5 主要研究内容  17-19
第2章实验材料与方法  19-24
  2.1 实验装置及运行条件  19-22
    2.1.1 序批式生物膜反应器(SBBR)  19-20
    2.1.2 序批式活性污泥反应器(SBR)  20-21
    2.1.3 反应器接种污泥和模拟废水组成  21-22
  2.2 实验项目和测定的方法  22
  2.3 微生物群落分析的方法  22-24
    2.3.1 DNA提取和PCR扩增  22
    2.3.2 T-RFLP测定方法  22-23
    2.3.3 荧光原位杂交(FISH)  23
    2.3.4 SEM处理方法  23-24
第3章序批式生物膜反应器启动研究  24-35
  3.1 SBBR启动期脱氮效果比较分析  24-28
    3.1.1 序批式生物膜(SBBR)的启动过程  24-26
    3.1.2 SBBR1 和SBBR2 启动期脱氮效能分析  26-28
  3.2 SBBR反应器厌氧氨氧化现象  28-31
  3.3 序批式生物膜反应器(SBBR)种群组成和生态分布规律  31-33
    3.3.1 SBBR内污泥形态和生物膜的动态变化  31-32
    3.3.2 厌氧氨氧化菌的检测  32-33
  3.4 本章小结  33-35
第4章序批式生物膜反应器运行调控的优化  35-49
  4.1 接种污泥选择及对反应器运行影响分析  35-41
    4.1.2 接种污泥对SBBR厌氧氨氧化影响  38-39
    4.1.3 SBBR优势种群及生物群落的动态演替  39-41
  4.2 HRT调控对反应器运行效果的影响  41-47
    4.2.1 不同HRT对SBBR反应器脱氮效果的分析  42-45
    4.2.2 HRT对SBBR反应器厌氧氨氧化现象影响分析  45-47
  4.3 底物浓度及其他运行因素的影响  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章序批式生物膜反应器的优势分析  49-61
  5.1 SBBR和SBR脱氮效果对比及其主要原因  49-57
    5.1.1 SBBR和SBR脱氮效果的比较分析  49-52
    5.1.2 SBBR和SBR厌氧氨氧化活性对比研究  52-53
    5.1.3 反应器形式对群落结构变迁的作用  53-57
  5.2 SBBR的主要优势  57-61
结论  61-63
参考文献  63-74
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  74-77
致谢  77

利用序批式生物膜反应器实现厌氧氨氧化脱氮的研究

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