發(fā)布時(shí)間：2020-05-30 17:59

【摘要】：厭氧氨氧化(Anammox)作為一種新型廢水生物脫氮工藝,具有經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn),倍受國(guó)內(nèi)外環(huán)保工作者的關(guān)注。然而,厭氧氨氧化菌的細(xì)胞產(chǎn)率很低,倍增時(shí)間很長(zhǎng),以及嚴(yán)格的代謝條件導(dǎo)致厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)緩慢。鑒于此,本論文基于微生物群體感應(yīng)理論通過(guò)提高進(jìn)水基質(zhì)中信號(hào)分子AI-2活化因子(硼)濃度,以解決厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。同時(shí),建立檢測(cè)實(shí)際水樣中痕量微生物信號(hào)分子AI-2濃度的方法。然后,采用硼酸化學(xué)交聯(lián)法制備出聚乙烯醇(PVA)水凝膠,并以PVA凝膠球?yàn)樯镙d體實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化SBBR工藝快速啟動(dòng)。最后,采用高通量測(cè)序?qū)BBR反應(yīng)器中的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,旨在為厭氧氨氧化SBBR工藝快速啟動(dòng)提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下:(1)建立了針對(duì)實(shí)際水樣中痕量微生物信號(hào)分子AI-2檢測(cè)的柱前衍生-固相萃取-高效液相色譜串聯(lián)熒光檢測(cè)法。該方法具有檢測(cè)限低、準(zhǔn)確度和精密度高等優(yōu)點(diǎn)。利用此方法對(duì)不同形態(tài)Anammox污泥中信號(hào)分子AI-2濃度進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明信號(hào)分子AI-2廣泛存在于Anammox污泥中。(2)以普通活性污泥作為接種物,采用SBR運(yùn)行方式對(duì)厭氧氨氧化菌進(jìn)行富集。通過(guò)在進(jìn)水中提高硼酸濃度,反應(yīng)器經(jīng)過(guò)48天運(yùn)行便啟動(dòng)成功,系統(tǒng)中少量反硝化菌與厭氧氨氧化菌協(xié)同脫氮,反應(yīng)器總氮去除率接近100%,表明AI-2活化因子(硼)能夠提高厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)速度。(3)綜合比較凝膠球外形、孔隙結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和COD釋放速率等因素,得出制備凝膠球最佳PVA濃度為7%和海藻酸鈉(SA)濃度為1%。制得凝膠球球粒徑大致為4mm,密度大致在1.0471g/cm~3左右,比表面積為24.233 m~2/g,平均孔徑為60.895nm,孔隙分布以大孔和中孔分布為主。凝膠球具有較好的熱穩(wěn)定性和豐富的孔隙結(jié)構(gòu),適合用作水處理中的懸浮載體。(4)厭氧氨氧化SBBR工藝啟動(dòng)及運(yùn)行試驗(yàn)表明:反應(yīng)器實(shí)際氮容積負(fù)荷可達(dá)1.164g N/(L·d),總氮去除率為93.92%,測(cè)得厭氧氨氧化活性(SAA)為5.86mg N·g~(-1) VSS·h~(-1)。在凝膠球掛膜運(yùn)行階段,前期由于COD濃度增加,厭氧氨氧化菌受到抑制。但隨著COD濃度恢復(fù)正常,厭氧氨氧化菌解除抑制開(kāi)始恢復(fù)活性。在第237天反應(yīng)器恢復(fù)較好脫氮效果,總氮去除率為99.92%,測(cè)得厭氧氨氧化活性為8.99mg-N·g~(-1) SS·h~(-1),信號(hào)分子AI-2濃度為0.762ng/mL。(5)采用掃描電鏡(SEM)和高通量測(cè)序方法,對(duì)厭氧氨氧化SBBR反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行期間污泥及生物膜特性及菌群組成進(jìn)行分析。結(jié)果表明,反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌群為變形菌門(Proteobacteria,14%)、浮霉菌門(Planctomycetes,24.21%)以及綠彎菌門(Chloroflexi,23.67%)。其中,綠彎菌門以絲狀菌厭氧繩菌目Anaerolineales為主,其與污泥顆�；蜕锬さ男纬擅芮邢嚓P(guān)。浮霉菌門布羅卡德目Brocadiales中三種已知的厭氧氨氧化菌屬在反應(yīng)器中被檢測(cè)出來(lái),分別為Candidatus Jettenia、Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia。其中主要以Candidatus Jettenia為主。
【圖文】：

1-1 厭氧氨氧化菌的代謝模型（HDH 為聯(lián)氨脫氫酶，HZS 為聯(lián)氨合成酶，，Nir 為亞硝還原酶）[11]Fig 1-1 The Metabolic model of anammox bacteria(HDH is hydrazine dehydrogenase, HZS hydrazine synthase, and Nir is nitrite reductase)氧氨氧化菌生物學(xué)特性氧氨氧化菌分類氨氧化菌在自然生態(tài)系統(tǒng)中，首次發(fā)現(xiàn)于海洋，Kuypers 等人[12]結(jié)合分子 同位素示蹤等分析手段，證實(shí)在黑海中確實(shí)發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)。自此之過(guò)一些現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)手段，證實(shí)了厭氧氨氧化菌廣泛存在于自然界、河流湖泊、溫泉、地下水、污水處理廠、海水沉積物以及一些極地區(qū)域[13由于厭氧氨氧化作用所造成的水體環(huán)境中氮損失占全年氮總損失的 50%左至今仍未獲得厭氧氨氧化菌的純培養(yǎng)，厭氧氨氧化菌的分類學(xué)研究主要[20]

基于微生物群體感應(yīng)的厭氧氨氧化生物膜反應(yīng)器快速啟動(dòng)研究表 1-2 厭氧氨氧化菌的分類Table 1-2The classification of Anaerobic ammonia oxidation bacteria菌種 來(lái)源B.anammoxidans[21]荷蘭 Gist-Brocades 污水處理廠B.fulgida[22]荷蘭鹿特丹生產(chǎn)性 ANAMMOX 反B.sinica[23]實(shí)驗(yàn)室脫氮反應(yīng)器K.stuttgartiensis[24]德國(guó)斯圖加特廢水處理滴濾池S.broade[25]英國(guó) Pitsea 垃圾滲濾液處理廠S.wagneri[25]英國(guó) Pitsea 垃圾滲濾液處理廠S.sorokinii[26]黑海海底沉積物S.profunda[27]古爾馬峽灣海底沉積物bus A.propionicus[28]實(shí)驗(yàn)室 SBR 反應(yīng)器J.asiatica[29]實(shí)驗(yàn)室生物膜反應(yīng)器
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2688507