环境因素变化对ABR反应器处理效果和微生物群落结构影响的研究

摘要

随着畜禽养殖业的发展，集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起，并形成系列化、专业化生产，与此同时畜禽养殖场排放的大量粪尿与废水已成为许多城市和农村的新兴污染源，成为不容忽视的问题。ABR反应器作为一种新型、高效、低耗厌氧反应器，其对猪场废水处理工艺的效能提高及稳定化运行一直是国内环境领域的研究热点。
　　本文通过人工改变环境因素，探索温度和pH等环境因子变化对ABR反应器的处理效果及内部微生物群落结构的影响。为从生物角度调控反应器达到最佳处理效能提供一定的理论支持和技术保障。研究采用厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor, ABR)工艺处理模拟养猪场废水，分别研究低温（15±1℃）、中温（35±1℃）、高温（50±1℃）3个温度条件及pH值为3±0.5、5±0.5、7±0.5、9±0.5、11±0.5的5个条件对ABR处理效果和微生物群落结构的影响。在相同的水力停留时间HRT为24 h，进水COD为2000 mg/L的条件下，考察了不同环境条件对ABR系统出水COD、pH、挥发性脂肪酸(Volatile FattyAcid, VFA)的影响。最后，采用扫描电镜和荧光原位杂交技术(Fluorescence InSitu Hybridization，FISH)分别考察了不同环境条件对污泥微生物形态、种群结构和相对丰度的影响。结果显示，中温条件下系统的COD去除率最高，保持在96％以上，而低温和高温条件下系统的COD去除率均在70％左右;温度变化对反应器内pH值的影响不大;VFA含量在中温条件下最低，维持在15-20 mg/L，表示反应器运行最稳定;FISH结果显示，中温条件下系统真细菌和古细菌的总相对丰度最高，比低温和高温分别高出12％和27％。在维持反应器温度在35℃条件下，随着5个反应器进水pH值分别调整到3.0、5.0、7.0、9.0、11.0，出水COD的去除能力在pH值为7时最高，其它条件下均降低50.0％左右，出水VFA含量是中性条件下的10-30倍，产酸相受到破坏。pH值为7.0条件下真细菌及古细菌所占比重高达88.79％，其中真细菌46.98％，古细菌41.81％，反应器内部微生物丰富。可见外加酸碱导致体系pH值变化的情况下，产酸相代谢机制受到破坏，微生物种群间物质供需小平衡，进而破坏微生物群落结构。因而，在单纯pH调节下，产酸相受抑制成为厌氧代谢过程失衡的瓶颈。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 废水厌氧处理技术国内外研究进展

1．3 现代分子微生物学研究技术

1．4 研究目标、研究内容、技术路线

2 ABR启动过程及微生物种群丰度研究

2．1 材料与方法

2．2 启动过程中ABR反应器处理效果

2．3 启动过程对ABR工艺微生物群落结构影响

2．4 本章小结

3 温度对ABR反应器处理效果和微生物群落结构影响的研究

3．1 材料与方法

3．2 温度对ABR工艺处理效果的影响

3．3 温度对ABR工艺微生物群落结构影响

3．4 本章小结

4 pH对ABR反应器处理效果和微生物群落结构影响的研究

4．1 材料与方法

4．2 pH对ABR工艺处理效果的影响

4．3 pH对ABR工艺微生物群落结构影响

4．4 本章小结

5 结论和建议

5．1 结论

5．2 论文创新点

5．3 建议

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢