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连续流AO脱氮系统生物除磷的机理研究

作　者: 王欣
导　师: 袁林江
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物除磷 生物脱氮 连续流 聚磷菌 假单胞菌 PCR-DGGE
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传统的生物除磷机理认为，聚磷菌必须先经过厌氧释磷、摄取水中挥发性有机酸（VFAs）在胞内合成聚羟基烷酸（PHAs），然后在好氧段才能超量吸磷。当进水中缺乏VFAs，或者不存在厌氧环境，都会导致聚磷菌不能去除磷。课题组在以淀粉为唯一碳源的缺氧-好氧SBR脱氮系统发现了一种稳定的生物除磷现象,并研究了该SBR脱氮系统中微生物在生物除磷过程中胞内有机碳物质（细胞能源）如PHAs和糖原、能量物质（聚磷颗粒）和水中碳源（淀粉）变化。并在以前述同样进水的连续流AO脱氮系统中也成功实现了生物除磷，但其机理尚未解析清楚。本论文对该连续流AO脱氮系统生物除磷的机理和关键环境条件进行了研究。旨在为开发新的高效生物除磷技术奠定理论基础。主要研究结果有：（1）随着进水氨氮和硝氮浓度变化,系统除磷率也发生变化。当进水氨氮浓度由10mg/L提高到15mg/L时，系统的磷去除率降低。当进水硝氮＜30mg/L下，随着硝氮的增加，系统对磷的去除能力不断提高。进水硝氮超过30mg/L后，系统仅反硝化脱氮，而不能聚磷。（2）温度由25℃下降至15℃，系统的除磷效果提高，反硝化效果未有明显变化，但硝化能力明显变差。（3）静态实验结果表明，在进总COD不变下，乳酸含量越高，缺氧阶段污泥积累糖原量就越高，好氧阶段糖原消耗量也就越高，除磷率越高。（4）菌群结构解析表明，污泥中以变形菌（Proteobaceria）为主，还有不少γ-proteobacteria类群。硝氮、氨氮或温度的改变均会影响系统内菌群结构变化。假单胞菌属（GenBank数据库内编号：JQ080684.1）是系统内主要的除磷菌。黄杆菌属（GenBank数据库内编号：JF523586）及Denitratisoma属（GenBank数据库内编号： HM769664）为系统内主要反硝化菌。研究认为：（1）硝酸盐还原为亚硝酸产生的能量减少将会导致系统的磷去除率降低。（2）在进水COD为400mg/l时，进水硝氮极限浓度为30mg/l。在此浓度以上，仅反硝化脱氮，而不能聚磷。在此浓度之下，硝氮浓度相对较高有利于生物聚磷。（3）缺氧段分解淀粉产生的乳酸越多，合成的糖原也就越多。由缺氧阶段到好氧阶段，糖原分解的越多，给聚磷菌提供的能量就越多，系统的除磷效果就越好。（4）硝氮浓度相对较高、氨氮浓度相对较低、温度较低时，有利于生物聚磷。所以在进水碳源和氮浓度上都需要一定控制，方可以实现生物除磷，其除磷效率稳定可达70%左右。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-21
  1.1 水环境问题  10-11
    1.1.1 水资源现状  10
    1.1.2 水体富营养化  10-11
  1.2 污水中磷的去除  11-18
    1.2.1 除磷方法分类  11
    1.2.2 生物除磷  11-14
    1.2.3 生物除磷工艺  14-17
    1.2.4 生物除磷工艺的问题  17-18
  1.3 课题提出的背景及意义  18-20
    1.3.1 课题的提出  18-20
    1.3.2 课题的研究意义  20
  1.4 本课题研究的主要内容  20-21
2 材料与方法  21-26
  2.1 试验装置  21
  2.2 试验废水  21-22
  2.3 分析方法  22-26
    2.3.1 水质分析方法  22
    2.3.2 污泥中糖原的测定  22
    2.3.3 污泥中 PHAs 的测定  22-23
    2.3.4 乳酸的测定方法  23
    2.3.5 活性污泥菌群结构分析  23-24
    2.3.6 菌群 DGGE 图谱解析  24-26
3 连续流 AO 脱氮除磷系统的启动  26-28
4 不同因素对系统除磷特性的影响  28-34
  4.1 不同进水硝氮、氨氮的影响  28-31
  4.2 不同温度的影响  31-32
  4.3 分析与讨论  32-33
  4.4 本章小结  33-34
5 除磷菌代谢与机理研究  34-41
  5.1 糖原与除磷率的关系  34-35
    5.1.1 不同系统糖原含量对比  34
    5.1.2 糖原变化与除磷率的关系  34-35
    5.1.3 系统内糖原及 PHB 含量对比  35
  5.2 乳酸与淀粉碳源组合进水对系统生物除磷的影响  35-38
  5.3 分析与讨论  38-39
  5.4 本章小结  39-41
6. 除磷菌群解析  41-51
  6.1 利用 PCR-DGGE 技术解析系统内菌群  41-49
    6.1.1 DGGE 指纹图谱与相似性分析  41-43
    6.1.2 多样性分析  43-44
    6.1.3 部分菌种的鉴定  44-49
  6.2 分析与讨论  49-50
  6.3 本章小结  50-51
7. 除磷机理分析  51-54
8. 结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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