近年來,隨著全球工業(yè)化和城市化腳步的加快,水體中有機污染物組分日趨復雜、難降解污染物比例提升,氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)增多,對傳統(tǒng)水污染控制技術提出了挑戰(zhàn),在過去的十多年里,耦合處理技術因其可在更少的反應器內(nèi)實現(xiàn)有機碳、氮、磷和硫等物質(zhì)同除、有效縮短工藝流程、降低資源和能源消耗等優(yōu)勢而備受廣大研究者的青睞。耦合處理技術,尤其是廢水厭氧同時反硝化產(chǎn)甲烷技術,在單一反應器中實現(xiàn)反硝化和產(chǎn)甲烷過程適度耦合,促進菌群生物鏈式協(xié)同,有效提升體系穩(wěn)定性及污染物去除效率。然而目前對同時反硝化產(chǎn)甲烷耦合過程代謝特性、耦合顆粒污泥物化特征及微生物群落結(jié)構和多樣性、耦合機理等認識不足,在某種程度上限制了它的廣泛應用。本研究中將體系碳氮比（COD/NO3--N）作為調(diào)控對象,借助短周期批實驗和長周期連續(xù)實驗探究不同調(diào)控方式下耦合過程代謝特性、顆粒污泥特征以及微生物群落結(jié)構和動態(tài)演替規(guī)律,以期初步揭示其代謝過程耦合機理。本文具體研究內(nèi)容及主要研究成果如下:（1）不同碳氮比條件對厭氧產(chǎn)甲烷體系代謝特性影響研究。投加不等質(zhì)量硝酸鹽控制基質(zhì)中碳氮比（COD/NO3--N）開展短時批實驗,選取體系中pH和ORP值、氮素和產(chǎn)甲... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

厭氧消化四階段理論示意圖

還原并轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)脫除，多發(fā)生在缺氧條件下，然而常規(guī)生物反硝化技術流程長、物質(zhì)能源消耗大，受限于進水中優(yōu)質(zhì)碳源匱乏，穩(wěn)定性低，考慮到產(chǎn)甲烷和生物反硝化代謝條件接近（缺氧或厭氧條件），有研究者提出將含有 NOx--N（NO2--N 和 NO3--N）的好氧段出水回流至前段產(chǎn)甲烷反應器中，嘗試在單一反應器中實現(xiàn)同時反硝化產(chǎn)甲烷[38]，實現(xiàn)厭氧生物處理功能拓展和效率提升。在有硝態(tài)氮和有機碳源同時存在的厭氧處理體系中，其體系中代謝過程更為多樣，復雜易發(fā)酵有機物轉(zhuǎn)化為脂肪酸和醇類后，進而被產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群及同型產(chǎn)乙酸菌群轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和 CO2，與氮素轉(zhuǎn)化相關菌群能將上述各種有機物作為碳源、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮等的轉(zhuǎn)化過程，與上述產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸及產(chǎn)甲烷菌菌群構成競爭。除氮素同化作用外，體系中氮素轉(zhuǎn)化存在如下代謝途徑：有機氮厭氧氨化作用、硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮反硝化和異化還原成銨（Dissimilatory Nitrate Reduction toAmmonium, DNRA）[39-41]，詳見圖 1-2，其中異化還原成銨（DNRA）過程主要發(fā)生在含碳豐富、電子受體缺乏的環(huán)境中[42]。

圖 1-3. 耦合過程中顆粒污泥代謝模型Metabolic model of simultaneous denitrification and methanogenesis granm 和 Gupta 等[62]認為附著生長在污泥顆粒表面的反硝化菌和兼性厭氧甲烷顆粒污泥和同時反硝化產(chǎn)甲烷耦合過程的核心。大學孫寓姣等[63]用克隆文庫法探究成熟同時反硝化產(chǎn)甲烷顆粒污泥細菌）群落結(jié)構，其結(jié)果表明細菌菌群占全部菌群 73.3%，其中以 bacteria）和 CFB 類群（Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides bacte菌菌群，耦合過程中伴隨著菌群結(jié)構的演替，尤其是發(fā)酵菌群，如coccus）的生長增殖；甲烷髦毛菌（Methanosaeta）和產(chǎn)甲烷桿菌（Metha菌菌群，分別占全部古菌數(shù)量的 71.59%和 22.73%。陽等[64]利用定量 PCR（qPCR）和非度量多維尺度統(tǒng)計分析（NMS）鹽氮或亞硝酸鹽氮條件下同時反硝化產(chǎn)甲烷系統(tǒng)中微生物菌群構成

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高通量測序與DGGE在細菌群落分析中的相關性研究[J]. 涂祖新,白亞妮,張莉莉,鄭國華,孫然.  江西科學. 2016(05)
[2]宏基因組學在環(huán)境工程領域的應用及研究進展[J]. 鄧曄,馮凱,魏子艷,劉文宗,梁玉婷,金德才.  環(huán)境工程學報. 2016(07)
[3]分子生物學方法在環(huán)境微生物生態(tài)學中的應用研究進展[J]. 姬洪飛,王穎.  生態(tài)學報. 2016(24)
[4]產(chǎn)甲烷古菌研究進展[J]. 承磊,鄭珍珍,王聰,張輝.  微生物學通報. 2016(05)
[5]百樂克(BIOLAK)活性污泥宏基因組的生物多樣性及功能分析[J]. 田美,劉漢湖,申欣,趙方慶,陳帥,姚永佳.  環(huán)境科學. 2015(05)
[6]產(chǎn)甲烷生化代謝途徑研究進展[J]. 方曉瑜,李家寶,芮俊鵬,李香真.  應用與環(huán)境生物學報. 2015(01)
[7]聚合酶鏈式反應(PCR)技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用[J]. 高瓊.  安徽農(nóng)業(yè)科學. 2014(36)
[8]高通量測序和DGGE分析土壤微生物群落的技術評價[J]. 夏圍圍,賈仲君.  微生物學報. 2014(12)
[9]廢水厭氧處理反應器功能拓展研究進展[J]. 徐恒,汪翠萍,王凱軍.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2014(18)
[10]硝酸鹽對厭氧生物膜和顆粒污泥的同時產(chǎn)甲烷反硝化性能影響研究[J]. 鐘晨宇,葉杰旭,李若愚,陳勝,孫德智.  環(huán)境科學. 2012(12)

博士論文
[1]廢水處理系統(tǒng)中重要功能類群Thauera屬種群結(jié)構與功能的研究[D]. 毛躍建.上海交通大學 2009



本文編號：2945465