本文關(guān)鍵詞：耦合生物膜系統(tǒng)中生物膜的粘附性能和微生物群落研究

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【摘要】：本課題采用由移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器組成的耦合生物膜反應(yīng)器(Intergrated Moving Bed Biofilm Reactor-Membrane Bioreactor, IMBBR-MBR)處理人工模擬生活廢水,研究了反應(yīng)器對(duì)CODcr和氨氮的去除機(jī)理,反應(yīng)器中的生物膜的粘附性能及其微生物群落。IMBBR-MBR同時(shí)具備移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)和膜生物反應(yīng)器(MBR)的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行分為兩個(gè)階段：I階段,2014年11月19日開始啟動(dòng)運(yùn)行81天,該階段主要通過測(cè)定反應(yīng)器的進(jìn)水、MBBR區(qū)、MBR區(qū)和出水的常規(guī)指標(biāo)(CODCr、氨氮和總磷)研究IMBBR-MBR對(duì)人工模擬生活廢水的處理效果,運(yùn)行狀況和去除機(jī)理；II階段,2015年3月16日開始啟動(dòng)運(yùn)行51天,該階段主要采用原子力顯微鏡觀測(cè)和高通量測(cè)序的方法研究IMBBR-MBR中的生物膜的粘附性能和微生物群落在運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)變化。主要研究結(jié)果如下：IMBBR-MBR采取快速排泥法掛膜,啟動(dòng)時(shí)接種污泥濃度為3500 mg/L,反應(yīng)器前七天采用間歇進(jìn)出水方式運(yùn)行,水力停留時(shí)間為24小時(shí)。加入膜組件后采用連續(xù)進(jìn)出水方式運(yùn)行,水力停留時(shí)間變?yōu)?小時(shí)。系統(tǒng)運(yùn)行期間,每一天采用一臺(tái)DO測(cè)定儀對(duì)反應(yīng)器中MBBR區(qū)域的DO值進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),儀器連接電腦,詳細(xì)展現(xiàn)了MBBR區(qū)中DO的每時(shí)每刻情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：I階段,出水CODCr濃度都低于20 mg/L,有時(shí)甚至低達(dá)1.33 mg/L,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)CODcr的去除率都大于80%；氨氮出水濃度低于1 mg/L,氨氮的去除率最高可達(dá)99.65%,總磷的去除效率不高在50%左右,大部分CODCr、氨氮都在MBBR區(qū)得以降解去除,而MBR區(qū)起到深度處理的作用,使系統(tǒng)出水水質(zhì)更穩(wěn)定；Ⅱ階段,在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,填料上生物膜表面粗糙度很快增長(zhǎng)到最大值,然后又降低到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值并一直維持著,通過原子力顯微鏡測(cè)定生物膜的粘附力,并在同一時(shí)間取樣測(cè)定生物膜的胞外聚合物(EPS)的量。生物膜的胞外聚合物分為緊密型和疏松型,由于胞外聚合物的主要成分是多糖和蛋白質(zhì),所以分別測(cè)定了緊密型和疏松型EPS中的多糖、蛋白質(zhì),并且測(cè)定其總有機(jī)碳(TOC)用來表征EPS。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明EPS與粘附力有正相關(guān)關(guān)聯(lián),特別是緊密型的多糖和蛋白質(zhì)的總和對(duì)粘附力的影響最大。通過高通量測(cè)序?qū)ι锬みM(jìn)行微生物種群的跟蹤,發(fā)現(xiàn)在生物膜形成穩(wěn)定過程的生物多樣性是逐漸減低的,在生物膜成熟穩(wěn)定期Gammaproteobacteria是優(yōu)勢(shì)菌種。綜上所述,本實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)了IMBBR-MBR系統(tǒng)中生物膜的粘附性能和微生物群落的變化規(guī)律。為以后的IMBBR-MBR的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：IMBBR-MBR 粗糙度 粘附力 胞外聚合物(EPS) 微生物群落
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器15-16
• 1.2.1 MBBR的特點(diǎn)15
• 1.2.2 MBBR的研究進(jìn)展15-16
• 1.3 膜生物反應(yīng)器16-17
• 1.3.1 MBR的特點(diǎn)16-17
• 1.3.2 MBR的研究進(jìn)展17
• 1.4 耦合生物膜反應(yīng)器17-18
• 1.5 原子力顯微鏡18-19
• 1.6 課題的研究意義19-20
• 1.7 課題來源與研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.7.1 課題來源20
• 1.7.2 課題研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.8 本文創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分22-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-24
• 2.1.1 設(shè)備裝置22-23
• 2.1.2 懸浮填料23
• 2.1.3 設(shè)備材料23-24
• 2.2 常規(guī)指標(biāo)分析24-27
• 2.2.1 分析方法24-25
• 2.2.2 試劑25-26
• 2.2.3 儀器26
• 2.2.4 MBBR區(qū)填料生物膜的測(cè)定26-27
• 2.3 MBBR區(qū)生物膜胞外聚合物的測(cè)定27-29
• 2.3.1 試劑28
• 2.3.2 儀器28-29
• 2.4 生物膜粘附性能的測(cè)定29-30
• 2.5 生物膜微生物高通量測(cè)序30-35
• 2.5.1 操作步驟30-34
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)主要試劑34
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 第三章 耦合生物膜反應(yīng)器的試運(yùn)行35-43
• 3.1 反應(yīng)器試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)水質(zhì)35
• 3.2 反應(yīng)器試運(yùn)行條件35-36
• 3.3 COD_(Cr)去除效果及去除機(jī)理36-37
• 3.4 氮去除效果及去除機(jī)理37-39
• 3.5 磷去除效果39-40
• 3.6 生物相觀察40-42
• 3.7 本章小節(jié)42-43
• 第四章 耦合生物膜反應(yīng)器的運(yùn)行性能43-49
• 4.1 反應(yīng)器啟動(dòng)43
• 4.2 反應(yīng)器運(yùn)行條件43-44
• 4.3 生物膜附著量和污泥濃度變化44-45
• 4.4 出水水質(zhì)45-47
• 4.4.1 COD_(Cr)去除效果45-46
• 4.4.2 氮去除效果46-47
• 4.5 本章小節(jié)47-49
• 第五章 生物膜的粘附性能和微生物群落49-61
• 5.1 生物膜宏觀形成過程49-50
• 5.2 生物膜微觀表面形態(tài)變化50-51
• 5.3 生物膜表面粗糙度的變化51-52
• 5.4 生物膜的物理化學(xué)特征及參數(shù)間的關(guān)系52-55
• 5.5 生物膜的微生物群落演替55-60
• 5.6 本章小節(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-64
• 結(jié)論61-62
• 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文70-71
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目71-73
• 致謝73

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