典型纳米材料对甲烷化反硝化厌氧氨氧化系统的影响

摘要

甲烷化反硝化厌氧氨氧化(SMDA)系统具有产甲烷同时脱除无机氮(NH4+-N、NO2--N和NO3--N)、有机氮和有机碳的功能。本文通过在UASB反应器中构建SMDA系统，探讨了不同纳米材料（FFOMNs、ZnO和MWNTs）对SMDA系统运行效能、颗粒污泥特性、微生物菌群结构的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴UASB反应器经500天运行，完成了SMDA系统构建，稳定运行和重新启动三个过程。在UASB稳定运行阶段，U1(U2)反应器中，COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N的去除效率分别为75％(70％)、48％(44％)、99.99％(99.99％)、99.99％(99.99％); N2和CH4所占比例分别约为75％和25％。⑵SMDA系统主要由产甲烷菌群，反硝化菌群，厌氧氨氧化菌群、发酵细菌四种关键营养菌群组成。四种关键营养菌群可在单一UASB反应器中共存，并形成一种具有多层结构的厌氧颗粒污泥。⑶300mg/L以内的FFOMNs对SMDA系统基本没有影响。400mg/L以内ZnO纳米颗粒对甲烷化过程具有抑制作用，随浓度的增加，抑制作用越强，但对厌氧氨氧化过程有一定促进作用。100、200、和400 mg/L ZnO纳米颗粒对反硝化过程分别具有促进作用、无明显影响和抑制作用。MWNTs对于SMDA系统的影响表现为:低浓度(10 mg/L)起促进作用，中浓度（300mg/L）不起作用，高浓度(1000mg/L)起抑制作用。⑷ZnO和MWNTs能刺激颗粒污泥分泌EPS，从而影响颗粒污泥内部结构，EPS的分泌量和纳米颗粒浓度成正相关。纳米材料使SMDA系统中关键功能菌丰度发生明显改变⑼随纳米材料浓度的增加，产甲烷菌所占比例逐渐增加，而反硝化菌和厌氧氨氧化菌所占比例逐渐减少。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 国内外研究现状

1．1．1 甲烷化反硝化厌氧氨氧化物的研究现状

1．1．2 纳米材料对污水生物处理影响的研究现状

1．1．3 FFOMNs及其生物毒性效应研究现状

1．1．4 ZnO的生物毒性效应研究现状

1．1．5 MWTNs的生物毒性效应研究现状

1．2 研究的目的、意义和内容

1．2．1 研究目的和意义

1．2．2 研究内容

1．2．3 技术路线

第二章 SMDA系统的构建及长期运行

2．1 材料与方法

2．1．1 实验装置

2．1．2 接种污泥

2．1．3 SMDA系统构建方法

2．1．4 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 COD的变化

2．2．2 NH4+-N的变化

2．2．3 产气的变化

2．2．4 N02--N和NO3--N的变化

2．3 小结

第三章 SMDA系统中微生物菌群结构分析

3．1 材料与方法

3．1．1 荧光原位杂交

3．1．2 Miseq 250／300测序

3．2 结果与讨论

3．2．1 空间结构分析

3．2．2 种群结构分析

3．3 小结

第四章 FFOMNs、ZnO和WMNTs对SMDA系统效能的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 纳米材料的获得

4．1．2 纳米悬浮液的制备

4．1．3 间歇实验方法

4．1．4 分析方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 FFOMNs的制备

4．2．2 FFOMNs对SMDA的影响

4．2．3 ZnO对SMDA的影响

4．2．4 MWNTs对SMDA的影响

4．3 小结

第五章 ZnO和WMNTs对颗粒污泥及功能菌丰度的影响

5．1材料与方法

5．1．1 扫描电镜

5．1．2 荧光定量PCR

5．1．3 分析方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 ZnO和WMNTs对颗粒污泥的影响

5．2．2 ZnO和WMNTs对功能菌丰度的影响

5．3 小结

第六章 总结

参考文献

英文缩略词检索表

致谢

作者攻读硕士学位期间的成果如下