好氧反硝化菌的固定化应用及效能研究

摘要

近年来,人们对环境问题愈加重视,对污水处理厂出水水质要求逐渐提高,从而新型的污水生物处理技术成为了近年来的热点研究方向之一。本课题以新型生物脱氮技术-好氧反硝化技术为研究重点,针对于好氧反硝化菌在应用过程中易流失、难形成优势菌群的问题,将固定化技术与好氧反硝化生物强化技术相结合。试图找到适合好氧反硝化菌固定化的优质载体,对反应器进行固定化生物强化,并根据微生物生理生态特性加以调控,实现长期、稳定、高效的同步硝化反硝化目的,为今后好氧反硝化技术理论向应用转化做铺垫,进一步完善好氧反硝化技术体系,为工艺应用提供实验依据。
　　考察好氧反硝化菌T13的脱氮特性,研究得出,硝酸盐氮并不是T13可利用的唯一氮源,其也可以通过异养硝化作用去除氨氮,T13对硝氮的去除率可高达98％,且在有充足有机碳源的条件下可实现较高的氨氮去除效果;由于好氧反硝化过程中亚硝氮积累的问题,T13对总氮去除率仅为22.5%,初始硝酸盐浓度和培养摇床转速,都是影响好氧反硝化过程亚硝氮积累的关键因素。
　　通过对固定化效能的研究得出,T13经菌丝球、聚氨酯泡沫和海藻酸钠+活性炭三种载体固定化后,由于载体对溶解氧传质的阻遏作用,缓解了亚硝氮积累问题,对总氮的去除率分别提高11.1%、11.9%、25.8%,而对硝氮的去除率均高达90%以上。固定化载体在弱酸和低温条件下对T13都起到了一定的保护作用,T13经固定化后,最佳好氧反硝化条件为30℃、pH=7、100r/min;由于海藻酸钠+活性炭载体受碱性物质和反硝化产气的影响,导致易破碎,而聚氨酯泡沫所需固定化周期相对较长,综合分析,三种载体中,菌丝球为好氧反硝化菌的固定化最优载体。
　　将经菌丝球固定化后好氧反硝化菌T13对SBR反应器进行固定化生物强化,在SBR中实现了较稳定的好氧反硝化作用,在有氧条件下,对TN的平均去除率可达49.81%,最佳脱除TN条件为C/N=7、pH=7、DO=2mg/L;以O/A方式运行SBR,经固定化生物强化后,在保持较高COD和氨氮去除率的基础上,对TN的平均去除率提高了22%,约为77.0%。利用DGGE技术对系统内生物群落解析得出,通过菌丝球的固定化作用,使T13可以长期稳定的存留于系统内,形成优势种群,成功克服了游离态菌剂强化过程中易流失的问题。

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第1章 绪 论

1.1 氮素的存在形式及危害

1.2 微生物脱氮途径

1.3 新型生物脱氮技术

1.4 好氧反硝化技术研究进展

1.5 固定化生物强化技术研究进展

1.6 课题来源与主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验装置和材料

2.2 载体固定化方法

2.3 扫描电子显微镜观察方法

2.4 水质分析方法

2.5 DNA提取及DGGE技术

第3章 好氧反硝化菌的脱氮特性

3.1 引言

3.2 好氧反硝化菌T13的TOC降解效能

3.3 好氧反硝化菌T13对硝氮的去除效能

3.4 好氧反硝化菌T13对氨氮的去除效能

3.5 好氧反硝化菌T13对总氮的去除效能

3.6 好氧反硝化过程中亚硝氮积累的影响因素

3.7 本章小结

第4章 好氧反硝化菌的固定化效能

4.1 引言

4.2 载体固定化状态的表征

4.3 载体固定化效率对比

4.4 固定化作用对T13脱氮效能的影响

4.5 固定化载体对环境因子的耐受性分析

4.6 本章小结

第5章 固定化好氧反硝化技术的应用效能

5.1 引言

5.2 SBR的固定化生物强化

5.3 O/A-SBR的固定化生物强化

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

《学位论文出版授权书》

致谢