无机碳（IC）及钒（V(Ⅴ)）对海洋厌氧氨氧化菌脱氮特性影响研究

论文摘要

海洋厌氧氨氧化菌（MAB）是厌氧氨氧化细菌的特殊分支,具有耐高盐、耐低温等特点。因此,MAB在含海水污水和高盐废水脱氮处理方面有天然的生理优势和广阔的应用前景。无机碳（IC）是厌氧氨氧化菌的唯一碳源,五价钒（V（Ⅴ））与微生物体内某些重要的酶有关,本文先后研究了无机碳（IC）和五价钒（V（Ⅴ））对MAB处理高盐富氮废水脱氮特性的影响,并对其动力学特性进行了分析和讨论,取得以下研究成果:采用厌氧型序批式生物反应器（anaerobic sequencing batch bioreactor,ASBR）,以碳酸氢钾（KHCO3）为无机碳源,研究了不同浓度的无机碳（IC）对MAB处理高盐富氮废水脱氮特性的影响,并以再次修正的Logistic模型、修正的Boltzman模型和修正的Gompertz模型分析模拟了不同IC浓度下MAB的动力学特性。实验结果表明,当IC浓度为1083600 mg/L时,NH4+-N的去除率（ammonium removal efficiency,ARE）保持在99%以上,这说明MAB对高浓度的IC具有很好耐受能力。其中当IC浓度为1081200 mg/L时,ARE在2.5小时内便可达到90%以上。通过提供充足的IC,MAB的生物活性可以得到极大的提升。此外,在IC浓度为180 mg/L时,MAB取得基质转换速率最大值（3.4 kg/（m3·d））。再次修正的Logistic模型和修正的Boltzman模型均适合于描述低IC浓度下的氮去除特性,而修正的Gompertz模型则更适合于高IC浓度条件。在高IC浓度条件下,MAB表面有水合碳酸钙晶体形成,这会导致MAB脱氮能力迅速恶化。采用ASBR反应器,以偏钒酸钠（NaVO3）为钒源,研究了不同浓度的五价钒（V（Ⅴ））投加下,MAB处理高盐富氮废水时的脱氮特性以及V（Ⅴ）对MAB脱氮过程的影响,同时利用三种动力学模型对其脱氮过程进行分析模拟,结果表明:0.2520mg/L的V（Ⅴ）可以强化MAB处理高盐富氮废水时的脱氮能力。其中,1 mg/L的V（Ⅴ）浓度为最适的投加浓度,此时出水中NO2--N浓度最低,而且NH4+-N可以在160分钟内实现完全去除。不超过10 mg/L的V（Ⅴ）投加可以提高MAB的基质转化速率,并可维持MAB以较高的转化速率进行anammox反应。然而,高浓度的V（Ⅴ）（>20mg/L）会抑制MAB的生物活性,使其脱氮性能恶化。此外,在V（Ⅴ）的投加下,MAB可能利用V（Ⅴ）替代NO2--N作为电子受体,即进行Vammox反应。再次修正的Logistic模型、修正的Boltzman模型和修正的Gompertz模型对不同浓度的V（Ⅴ）投加条件下MAB的脱氮过程具有较高的拟合度,均可以比较准确的预测V（Ⅴ）浓度不超过20mg/L时的TNREmax值。其中再次修正的Logistic模型对TNREmax值的预测最为准确,标准误差仅为0.0222,且其对其它动力学参数也有较准确的预测,是最合适的动力学模型。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于浩

导师: 李津

关键词: 海洋厌氧氨氧化菌,高盐富氮废水,无机碳,动力学

来源: 青岛大学

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: 青岛大学

分类号: X703;X172

DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.001831

总页数: 50

文件大小: 4834K

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