本文關(guān)鍵詞： 人工濕地 生物炭 生物脫氮 Illumina測序 胞外聚合物　出處：《西南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：生物炭是指在無氧或少氧條件下各種生物質(zhì)經(jīng)過高溫處理,部分生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為油和氣后產(chǎn)生的一類富碳產(chǎn)物。由于其高度的物理穩(wěn)定性、生物化學(xué)抗分解性、較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)而被廣泛用于土壤改良劑輸入。生物炭可通過對土壤理化性質(zhì)的改變直接或間接地影響氮循環(huán)過程中硝化菌、反硝化菌等細菌的多樣性、豐度及活性,繼而影響土壤氮素物質(zhì)循環(huán)。基于生物炭的這些特點,以及對濕地系統(tǒng)植物的有效利用,本研究欲通過將濕地收割植物炭化,加入人工濕地。并采用高通量測序等分子生物學(xué)技術(shù),從微生物學(xué)角度探索生物炭對濕地中氮的遷移轉(zhuǎn)化過程的影響機理,揭示生物炭對濕地系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,為強化濕地脫氮提供理論依據(jù)。本文通過構(gòu)建生物炭微型人工濕地系統(tǒng),設(shè)置了12組不同COD:N(10:1、7:1和4:1)和生物炭添加量(30%、20%、10%、0%)的微型濕地系統(tǒng),研究分析生物炭投加對濕地的脫氮性能、微生物代謝產(chǎn)物和生物群落結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:(1)所有濕地的DO出水均低于0.4mg/L,濕地長期處于厭氧狀態(tài)。生物炭的添加都可以提高系統(tǒng)出水中的DO,低COD:N時,生物炭投加對出水DO影響顯著(p0.05),隨著COD:N升高,生物炭投加對出水DO影響不顯著。濕地出水pH明顯低于進水時的pH,且生物炭的添加能夠使?jié)竦叵到y(tǒng)出水pH增高,影響顯著(p0.05),但生物炭投加量對濕地pH影響不顯著。進水為COD:N=10:1的濕地系統(tǒng)出水pH明顯低于COD:N=4:1和COD:N=7:1。(2)在不同COD:N條件下,COD的去除率都達到了80%以上,生物炭的添加對濕地系統(tǒng)中COD的去除具有顯著效果。不同進水條件下,生物炭投加均能顯著提高NH4+-N去除效果,且高生物炭投加比例能夠顯著降低濕地系統(tǒng)中NH4+-N的出水濃度。生物炭的添加對NO3--N去除沒有顯著影響,對濕地系統(tǒng)TN的去除影響與NH4+-N基本一致。(3)不同提取方法提取污泥EPS的能力相差較大,其中蒸汽法提取效率最高,且無大量細胞自溶的現(xiàn)象發(fā)生。因此,本試驗采用蒸汽法提取生物炭濕地中的EPS。在不同碳氮比情況下,隨著生物炭的投加,各濕地系統(tǒng)中EPS總量、組分及其變化規(guī)律都呈現(xiàn)出顯著不同,微生物代謝方式存在差異。對不同填料層上的EPS進行紅外光譜、分子量分布和三維熒光等分析。不同填料層上EPS的個別基團出現(xiàn)消失或減弱,且生物炭填料上EPS的物質(zhì)分布發(fā)生向小分子物質(zhì)偏移,說明兩種污泥胞外聚合物特性有一定差異。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),胞外聚合物中有類蛋白質(zhì)和類溶解性微生物副產(chǎn)物且類蛋白質(zhì)含量最高。(4)高通量測序結(jié)果顯示,濕地樣品共測出51個門類,變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)為濕地中優(yōu)勢菌群。COD:N=4:1時,生物炭的投加對優(yōu)勢菌群影響不顯著。COD:N=7:1和COD:N=10:1時,生物炭的投加使生物炭濕地系統(tǒng)中細菌的主要優(yōu)勢物種存在明顯差異。濕地中主要存在的脫氮功能菌群有Nitrosomonas、Nitrospira、Thauera、Thermomonas、Thiobacillus、Dechloromonas、Pseudomonas和Ferruginibacter菌屬,為硝化和反硝化菌群。在不同進水條件下,生物炭投加能顯著改變濕地中硝化細菌菌群和反硝化細菌菌群結(jié)構(gòu)。通過聚類分析,可以發(fā)現(xiàn)生物炭的投加可以明顯改變濕地系統(tǒng)微生物種群結(jié)構(gòu),高生物炭投加比例下影響更為顯著。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊飄;康得軍;謝丹瑜;邱福杰;位文強;陳華清;曾琪;唐虹;;不同方法組合對活性污泥胞外聚合物的提取[J];凈水技術(shù);2016年06期

2 王博;祁佩時;劉云芝;李彥霖;;潛流人工濕地氮素去除機理與影響因素[J];應(yīng)用化工;2017年02期

3 王小曉;吳勝軍;王雨;劉志梅;;潛流人工濕地不同運行方式處理生活污水研究[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年09期

4 唐虹;康得軍;匡帥;孫健;江雪;;胞外聚合物提取方法的研究進展[J];市政技術(shù);2016年05期

5 靳亮;高學(xué)梅;杜建華;王洪秀;關(guān)麗梅;王金昌;魏國汶;邱小忠;;尕海湖濕地泥炭細菌多樣性分析[J];微生物學(xué)通報;2016年11期

6 莊林杰;夏超;田晴;朱艷彬;祝貴兵;;高通量測序技術(shù)研究典型湖泊岸邊陸向深層土壤中厭氧氨氧化細菌的群落結(jié)構(gòu)[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2017年01期

7 王曉慧;劉永軍;劉U，

本文編號：1500749