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微生物菌剂强化A/O半生物膜脱氮反应器及其微生物群落变化

2020-12-10阅读(237)

微生物菌剂强化A/O半生物膜脱氮反应器及其微生物群落变化

论文摘要

氨氮为主的氮素污染已成为当今社会必须面临的问题。传统生物法在对含氮污水处理过程中会受到许多因素的影响,这对处理工艺提出了更高的要求。在维持传统生物法处理的基础上,如何进一步提高工艺对氮元素污染的处理效果,是当今社会仍未有效解决的问题。本文通过将传统的A/O活性污泥工艺改进为活性污泥法与固定生物膜法结合的工艺,结合近年来发展迅速的微生物菌剂技术,研究对低碳氮比氨氮废水的处理效果,以此作为今后水处理工艺提升的参考。（1）实验首先经过为期35天左右的挂膜启动阶段,得到了成功挂膜并且运行较稳定的半生物膜A/O脱氮反应器,得到对模拟废水中COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为52%、60%和37%。启动过程中,反应器中生物量适宜,但对污染物去除率较低。（2）随后研究发现水力停留时间过短会对三种污染物的去除效果有很大影响,碳氮比（C/N）的升高并不会对COD去除效果产生影响,对NH4+-N和TN会产生很大影响;硝化液回流比会影响到TN的去除,适当范围内增加回流比会提高TN的去除效果。最终通过实验确定水力停留时间为24h,碳氮比为4,硝化液回流比为200%,在此条件下运行的反应器系统对COD、NH4+-N和TN去除率分别高于80%、80%和60%。（3）通过投加氨氮去除菌剂发现,反应器系统对COD去除率未发生变化,NH4+-N去除率高于80%,且对进水NH4+-N负荷的升高有抗冲击能力,对TN的去除效果提高不明显。添加反硝化菌后,继续按前一阶段指标进水,COD和NH4+-N的去除效果未受到太大影响,TN的去除效果受到有机物浓度的影响,适当提高进水有机物浓度有利于TN的去除,反之过高进水有机物浓度会影响出水水质,稳定后反应器系统对TN的平均去除率为67%。（4）通过测序获得反应器内微生物群落信息,可知反应器得到了功能性强的微生物群落。所有样品中变形菌门（Preteobacteria）和拟杆菌门（Bateroidetes）相对丰度比例之和都超过了70%。变形菌门（Preteobacteria）中含有与脱氮相关的微生物,拟杆菌门（Bateroidetes）主要为可降解有机物的微生物。同时多样性分析表明反应器不同阶段（投加菌剂前后）、不同功能区（缺氧池和好氧池）的微生物多样性差异较大。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 我国水体污染现状
  •   1.2 氮素污染及其危害
  •     1.2.1 氮元素污染
  •     1.2.2 氮元素污染危害
  •   1.3 生物脱氮方法及工艺
  •     1.3.1 生物方法
  •     1.3.2 脱氮工艺
  •   1.4 微生物菌剂强化技术
  •     1.4.1 微生物菌剂
  •     1.4.2 微生物菌剂应用
  •   1.5 高通量测序
  •     1.5.1 高通量测序简介
  •     1.5.2 高通量测序技术在水处理中的应用
  •   1.6 课题提出的背景、研究意义及主要内容
  •     1.6.1 课题提出背景及研究意义
  •     1.6.2 课题主要内容
  •     1.6.3 课题研究技术路线
  • 第2章 实验装置与分析方法
  •   2.1 缺氧/好氧反应器实验
  •     2.1.1 实验装置及处理流程
  •     2.1.2 污泥接种及实验用水
  •     2.1.3 实验药品试剂及仪器
  •     2.1.4 分析内容与测试方法
  •   2.2 微生物生物群落变化
  •     2.2.1 实验流程图
  •     2.2.2 实验步骤
  •     2.2.3 实验仪器与试剂
  •     2.2.4 默认引物及标准实验条件
  •     2.2.5 分析流程图
  • 第3章 A/O半生物膜反应器启动及运行优化
  •   3.1 前言
  •   3.2 反应器启动实验方案
  •   3.3 反应器挂膜期间各指标去除效果
  •     3.3.1 反应器启动期间COD的去除效果
  • 4+-N的去除效果'>    3.3.2 反应器启动期间NH4+-N的去除效果
  •     3.3.3 反应器启动期间TN的去除效果
  •   3.4 反应器运行条件优化
  •     3.4.1 HRT对生物膜系统的影响
  •     3.4.2 C/N比对生物膜系统的脱氮影响
  •     3.4.3 回流比对生物膜系统的脱氮影响
  •   3.5 小结
  • 第4章 微生物菌剂强化A/O半生物膜反应器效果研究
  •   4.1 前言
  •   4.2 实验方案
  •     4.2.1 菌剂介绍
  •     4.2.2 菌剂复壮扩培
  •   4.3 实验结果与分析
  •     4.3.1 氨氮去除菌去除效果研究
  •     4.3.2 反硝化菌去除效果研究
  •   4.4 小结
  • 第5章 A/O半生物膜反应器微生物群落结构变化
  •   5.1 前言
  •   5.2 结果与分析
  •     5.2.1 OUT聚类分析
  •     5.2.2 Alpha多样性分析
  •     5.2.3 物种多样性分析
  •     5.2.4 Beta多样性分析
  •   5.3 小结
  • 第6章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 硕士期间发表论文及科研项目经历
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 焦巨龙

    导师: 谢宇,杨苏文

    关键词: 脱氮反应器,生物膜,微生物菌剂,高通量测序,微生物群落变化

    来源: 南昌航空大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 南昌航空大学

    分类号: X703;X172

    总页数: 78

    文件大小: 2596K

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