好氧过程微生物代谢产物分子量特性及降解研究

摘要

城市污水厂出水有机物中大部分为微生物的代谢产物(SMP)，这些代谢产物不仅会影响水质达标，有些还是一些有毒有害物质的前驱物。本文研究污水好氧过程中有机物降解、氨氮硝化产生的SMP分子量分布特征，组成成分及其降解特性。以期获得进一步去除污水厂出水有机物的理论认识，主要得到以下结论: (1)有机物在好氧降解过程中，SMP则在0-4h内产生速率最快，达到0.513mgTOC/(h·L)，占SMP总产生量的60.12％。随有机物消耗，SMP的产生速率也随之下降，在4-6h中SMP产生速率仅为0.215mgTOC/(h·L)，反应进行至6-8h，系统内微生物发生衰亡、裂解现象，大量大分子SMP释放至水体当中，SMP产生速率再次上升，产生量占总SMP的26.69％。 (2)在好氧硝化过程中，微生物释放至水体中的SMP含量极低。在反应前4h，释放至水体中的SMP甚至低于检测限，这主要是由于在这一阶段微生物利用CO2产生有机物贮藏在体内的缘故，反应进行到5h SMP含量上升，且大部分为大分子SMP。这主要是由于系统内营养物质大量消耗，无法满足微生物正常生长代谢所需，故微生物衰亡、裂解，体内大分子有机物释放至水体之中。 (3)在底物营养物质充足时，SMP的产生主要受基质脱氢酶的控制，大量产生小分子SMP(0-1000Da);当底物营养物质含量水平低时，SMP的产生则受内源呼吸脱氢酶影响，主要为大分子SMP(1w-450w Da)，最终SMP呈“U”型分布。 (4)有机物降解过程中，反应在0-6h内，污泥浓度与SMP产生呈正相关关系;硝化过程中，污泥浓度与SMP呈负相关关系。这主要是因为，在反应进行过程中，微生物利用底物进行增殖，并代谢出SMP，因此MLSS与SMP变化一致，而在反应末期，系统内营养物质大量消耗，微生物裂解、衰亡，MLSS浓度降低，细胞内有机物释放至水体。 (5)在微生物代谢产生的SMP中，主要成分为多糖和蛋白质，多糖和蛋白质的浓度和的变化趋势与总SMP变化趋势基本保持一致。多糖在整个反应过程中浓度相对稳定，基本维持在0.49～0.67mg/gMLSS范围内，主要产生于反应初期;蛋白质的含量则随着反应的进行持续增长。 (6)在好氧反应过程中，污泥经过一段时间驯化之后，SMP仍然可以为微生物所利用。其中小分子SMP(0-1000Da)大部分能被微生物所利用，且利用速度相对较快;分子量在1000-1w Da的SMP中有一部分能被微生物所利用，但利用速度则相对较缓;大分子 SMP较难被微生物所利用，并且随着反应的进行很快会得到补充，这主要是因为在SMP的利用过程中，小分子SMP有向大分子SMP转换的原因造成的。 (7)温度和曝气量主要影响SMP分子量分布，温度和曝气量升高，微生物代谢活动越活跃，初期产生SMP速率越快，同时对底物利用速率加快，使得微生物更早进入衰亡、裂解期，更多大分子有机物物质进入水体，SMP的“U”型趋势越明显。初始有机负荷主要影响SMP产生量，有机负荷越高，SMP相应产生量越多，对SMP分子量分布影响较小。

目录

摘要

1 绪论

1．1 综述

1．1．1 SMP的定义和分类

1．1．2 SMP的产生基质及其影响因素

1．1．3 SMP的特性研究

1．2 课题的提出

1．3 研究目的和内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

2 好氧过程SMP产生及分子量分布变化研究

2．1 材料与方法

2．1．1 实验装置

2．1．2 实验方法

2．1．3 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 有机物降解过程SMP的变化

2．2．2 硝化过程SMP的变化

2．2．3 好氧反应过程SMP的变化

2．3 本章小结

3 好氧过程SMP影响因素研究

3．1 材料与方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 温度对好氧反应过程SMP的影响

3．2．2 溶解氧对好氧反应过程SMP的影响

3．2．3 初始有机物浓度对好氧反应过程SMP的影响

3．3 本章小结

4 好氧反应过程SMP特征研究

4．1 材料与方法

4．1．1 SMP构成特性研究

4．1．2 SMP降解特性研究

4．2 结果与讨论

4．2．1 好氧过程SMP中多糖、蛋白质含量变化

4．2．2 以好氧反应SMP作为碳源的好氧过程碳的变化情况

4．3 本章小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

声明