UASB反应器处理链霉素废水运行性能及污泥特性变化研究

摘要

本课题采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理链霉素生产废水，研究了中温条件下反应器启动和稳定运行中废水处理性能及厌氧污泥颗粒化过程。通过采用PCR-DGGE及FISH技术分析了污泥样品中微生物群落的多样性信息及其动态变化。研究获得以下结果:
　　 通过逐步提高链霉素废水进水比例和负荷，可以实现UASB反应器的启动和稳定运行，并对高浓度链霉素实际废水具有良好的处理性能，COD去除率稳定在80％以上，COD去除负荷达7.2kg/(m3·d)，CH4产生量达到7.2L/d。UASB反应器启动运行过程中，链霉素废水对污泥活性具有抑制影响，造成短期反应器运行性能明显下降，而后很快恢复。同时高负荷链霉素废水造成甲烷产率降低。
　　 污泥性状变化显著，污泥形态逐渐转变为颗粒态，污泥粒径增大，出现大量0.5-1.0mm颗粒污泥，污泥VSS/SS比值升高，污泥沉降性明显增强，比产甲烷活性显著升高，表明污泥开始实现颗粒化。通过电镜扫描照像对试验过程中的菌种进行观察:接种污泥是由细菌和藻类所组成，有少量的球菌及短杆菌;负荷提高期反应器内污泥出现了长杆菌、球菌及一些卵状物;颗粒污泥表面由大量丝状菌覆盖，推测为索氏产甲烷菌丝。
　　 经过驯化后的污泥丰富度指数、优势度指数和多样性指数均有所增加，产甲烷菌和产氢产乙酸菌的数量大幅度增加，而且逐渐成为优势菌群。产甲烷菌的相对平均丰度由3.5956±8.02％增加到47.2145±2.19％，产氢产乙酸菌的平均相对丰度由1.5956±8.02％增加到9.2145±2.19％。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 抗生素的产生及危害

1．2 抗生素废水处理的技术现状及进展

1．2．1 物化法处理抗生素废水

1．2．3 生物法处理抗生素废水

1．3 UASB反应器及厌氧污泥颗粒化

1．3．1 厌氧颗粒污泥的性质

1．3．2 厌氧颗粒污泥的形成机理

1．3．3 厌氧颗粒污泥的形成条件

1．3．4 影响厌氧颗粒污泥活性的因素

1．4 厌氧颗粒污泥菌群分析研究

1．4．1 分子生物学技术简介

1．4．2 厌氧颗粒污泥功能菌群概述

1．4．3 分子生物学技术在群落分析中的应用

1．5 本课题研究内容与意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究目的与意义

第2章 实验材料和方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验用水

2．1．2 接种污泥

2．2 实验方法

2．2．1 实验装置及运行条件

2．2．2 分析项目及检测方法

2．2．3 颗粒污泥总DNA提取方法

2．2．4 聚合酶链式反应(PCR)

2．2．5 变性梯度凝胶电泳

2．2．6 荧光原位杂交(FISH)

2．2．7 厌氧颗粒污泥产甲烷活性测定

第3章 UASB反应器的启动及运行

3．1 启动期

3．1．1 COD去除

3．1．2 CH4产生量

3．1．3 pH

3．2 负荷提高期

3．2．1 COD去除

3．2．2 CH4产生量

3．2．3 pH

3．3 稳定期

3．3．1 COD去除

3．3．2 CH4产生量

3．3．3 pH

3．4 本章小结

第4章 污泥颗粒化过程中污泥特性的变化

4．1 颗粒污泥的形成过程

4．2 颗粒化过程中污泥的特性变化

4．2．1 物理特性

4．2．2 化学特性

4．2．3 生物特性

4．2．4 污泥产甲烷活性

4．3 本章小结

第5章 链霉素废水厌氧颗粒污泥菌群分析

5．1 链霉素废水厌氧颗粒污泥总DNA提取

5．2 链霉素废水厌氧颗粒污泥PCR扩增

5．3 PCR产物的DGGE分析

5．4 产甲烷菌群分布的FISH分析

5．5 产氢产乙酸菌群分布的FISH分析

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢