【摘要】：微生物及其胞外多聚物在生物膜內(nèi)呈空間分布,其脫氮功能與膜生物反應(yīng)器(MBR)中的非生物因子和附著微生物群落結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。近年來對于MBR運行條件的探究大都是對于單個或兩個因素組合的研究,對于多因素共同作用的報道很少。同時生物膜形成初期,生物膜表面以好氧層為主,好氧細菌是優(yōu)勢菌屬,隨著生物膜的構(gòu)建逐漸形成以兼性厭氧和厭氧細菌為主的兼性厭氧層和厭氧層,而厭氧反硝化又是生物脫氮必不可少的環(huán)節(jié)。在之前的研究中,大部分都是在有氧情況下探究生物膜附著微生物碳源代謝特征,對生物膜附著微生物厭氧條件下的碳源代謝特征的研究鮮有報道。那么,如何探究生物膜反應(yīng)的最佳條件?如何分析附著微生物在厭養(yǎng)條件下碳源代謝特征及群落結(jié)構(gòu)特征?如何提高生物膜脫氮效率?本實驗使用自制曝氣式柱狀膜生物反應(yīng)器結(jié)合正交試驗探索MBR最優(yōu)反應(yīng)條件;同時在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中加入生態(tài)基作為生物膜的載體,利用Biolog微平板技術(shù)研究生物膜形成過程中厭氧條件下微生物群落碳源代謝特征,利用Miseq測序技術(shù)研究生物膜從掛膜到成熟階段其附著微生物群落結(jié)構(gòu),旨在探索生物膜形成過程中附著微生物厭氧條件下的碳源代謝差異,結(jié)合生物膜形成過程中附著微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律,從而闡明微生物厭氧條件下碳源代謝特征,了解生物膜厭氧反硝化過程,為提高生物膜脫氮效率提供理論參考。主要研究結(jié)果如下:1)正交試驗中大部分實驗組在實驗第18天左右完成掛膜,9組實驗組在生物膜掛膜階段,NH_4~+-N去除率可達85%左右,NO_3~--N去除率可達90%左右,NO_2~--N去除率穩(wěn)定在60~80%之間,PO_4~(3+)-P去除率穩(wěn)定在40%以上。實驗結(jié)果表明各要素對NH_4~+-N去除率影響的強弱依次為:HRTpHDOC\N,其中HRT對NH_4~+-N去除率的影響最大。MBR運行最優(yōu)運行參數(shù)是HRT為4 h,DO為6±0.5mg\L,C\N為3/1,pH為7,優(yōu)化后的MBR的NH_4~+-N去除率高達89.44%。2)隨著生物膜的形成,附著微生物厭氧條件下AWCD值顯著增加(P0.05),即碳源利用能力逐漸增強。生物膜形成過程中附著微生物在厭氧條件下對六大類碳源的利用情況與有氧條件下差異顯著,厭氧條件下附著微生物對胺類的利用率最高,而在有氧情況下對多聚物類和氨基酸類需求較高;生物膜附著微生物厭氧條件下對于單一碳源的利用情況與有氧條件下利用情況也不盡相同,厭氧條件下附著微生物對單一碳源的種類需求顯著少于有氧條件下對單一碳源的需求。3)Miseq測序的結(jié)果表明生物膜附著微生物優(yōu)勢菌門包含Proteobacteria、Bacteroidetes、Cyanobacteria和Firmicutes。本實驗中,生物膜形成過程中附著微生物富集程度較高的細菌包括α-變形菌綱的Rhodobacter、β-變形菌綱的Janthinobacterium、伯克氏菌目(Burkholderiales)和γ-變形菌綱,黃單胞菌科(Xanthomonadaceae),Thermomonas,Rhodobacter和Janthinobacterium這兩種細菌在生物膜反硝化過程中起到重要作用。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S964;X714
【圖文】：

其對氨氮和亞硝態(tài)氮的去除可以達到很好的效果[77]，而在生物膜反應(yīng)器處理養(yǎng)殖水體過程中，其運行條件是該工藝的核心[78]。本實驗利用正交試驗，探究了不同 HRT、DO、C\N 和 pH 對養(yǎng)殖尾水的處理效果，確定了 MBR 的最佳運行工藝，以期為生物膜處理技術(shù)在養(yǎng)殖系統(tǒng)中的應(yīng)用提供技術(shù)參考。2.1 材料與方法2.1.1 反應(yīng)器運行狀況該生物膜反應(yīng)器為自制曝氣式柱狀生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器體積為 10 L，鞣性材料作為填料。反應(yīng)器的工藝流程如圖 2。該反應(yīng)器通過蠕動泵把廢水通過左側(cè)塑膠皮管打進反應(yīng)器，廢水流經(jīng)微生物填料，從右側(cè)較高的出水塑膠皮管流出實驗用水為草魚養(yǎng)殖尾水，從珠江水產(chǎn)研究所草魚養(yǎng)殖池獲取。

2.2.1.1 NH4+-N、NO2 -N、NO3 -N 和 PO43+-P 去除率的動態(tài)變化實驗開始檢測實驗用水的 NH4+-N 含量為 0.1218 mg\L，NO3 -N 含量mg\L，NO2 -N 含量為 7.2 mg\L，PO43+-P 含量為 5.7 mg\L，水體溫度保持左右。MBR啟動初期，9個實驗組氨氮起始去除率相差較大，最低為第9組去除率只有 4.41%，最高為第 3 組，其 NH4+-N 去除率為 40.40%，如圖 3 可得，不同條件下 MBR 的各組 NH4+-N 去除率的變化趨勢相同，都是變化 NH4+-N 去除率增高，但第 4 組 NH4+-N 去除率在第 2 次檢測時有所大部分的實驗組 NH4+-N 去除率后期逐漸穩(wěn)定，基本保持在 80%左右，只7 和 8 組 NH4+-N 去除率在后期有所下降，其中第 8 組下降幅度較大，最測算其去除率只有 70.71%。

上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文注：1~9 表示實驗組別，橫坐標表示檢測時間，圖中去除率為均值，下同。Note: 1~9 indicates the experimental group, and the abscissa indicates thedetection time. The removal rate in the figure is the mean value, the same below.反應(yīng)器初始階段 9 組實驗組 NO2 -N 去除率集中在 10%~25%之間，相比初階段 NH4+-N 去除率的集散程度，NO2 -N 的數(shù)據(jù)分布較為集中；最低為第 7（8.96%），最高為第 9 組（24.05%）（圖 4）。由圖 4 可得，隨著時間變化，不條件下各個實驗組的 NO2 -N 去除率都是逐漸上升的，且其 NO2 -N 去除率在驗后期基本都穩(wěn)定在 90%左右。

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王會芳;付昆明;左早榮;仇付國;;水力停留時間和溶解氧對陶粒CANON反應(yīng)器的影響[J];環(huán)境科學(xué);2015年11期

2 劉穎;李麗;孫大川;朱云昊;譚洪新;徐奔;;循環(huán)水養(yǎng)鰻系統(tǒng)生物過濾器中微生物群落的代謝特性[J];水產(chǎn)學(xué)報;2015年10期

3 王少果;游祥磊;車春曉;曾颯;周建業(yè);李志強;何祥一;;16SrRNA高通量測序研究有齲者唾液微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性[J];口腔醫(yī)學(xué)研究;2015年05期

4 梁益聰;胡湛波;涂瑋靈;陸暉;蔣哲;劉愷華;;碳素纖維生態(tài)基技術(shù)對城市黑臭水體的修復(fù)效果[J];環(huán)境工程學(xué)報;2015年02期

5 蔡艷;郝明德;張麗瓊;臧逸飛;何曉雁;;應(yīng)用454測序技術(shù)分析種植制度對黑壚土微生物多樣性的影響[J];作物學(xué)報;2015年02期

6 李志斐;王廣軍;謝駿;郁二蒙;余德光;夏耘;魏南;;草魚養(yǎng)殖池塘生物膜固著微生物群落碳代謝Biolog分析[J];水產(chǎn)學(xué)報;2014年12期

7 唐啟升;丁曉明;劉世祿;王清印;聶品;何建國;麥康森;徐皓;林洪;金顯仕;張國范;楊寧生;;我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與任務(wù)[J];中國漁業(yè)經(jīng)濟;2014年01期

8 曹煜成;李卓佳;文國j;袁翠霖;楊鶯鶯;胡曉娟;林小濤;;羅非魚主養(yǎng)池塘水體微生物群落對碳源代謝的動態(tài)變化[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2014年01期

9 鄧來富;江興龍;;池塘養(yǎng)殖生物修復(fù)技術(shù)研究進展[J];海洋與湖沼;2013年05期

10 王金花;吳永紅;馮彥房;陸海鷹;周徽;楊林章;;高濃度氮磷對自然生物膜群落功能和結(jié)構(gòu)的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2013年07期

本文編號：2825210