高温厌氧氨氧化菌的富集培养及条件优化研究

发布时间：2017-12-26 10:17

本文关键词：高温厌氧氨氧化菌的富集培养及条件优化研究　出处：《杭州师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：作为一种高效、经济、节能的新型生物脱氮技术,厌氧氨氧化工艺具有重要的应用前景。但厌氧氨氧化菌(AnAOB)对温度极其敏感,影响其实际应用。本文考察了高温(≥40℃)厌氧氨氧化工艺的运行性能,试验了温度冲击对中温(40℃)厌氧氨氧化体系的影响,探索了高温厌氧氨氧化反应器调控新策略。主要结论如下:(1)试验通过以中温厌氧氨氧化颗粒污泥为接种物,经一步式升温方式运行高温厌氧氨氧化反应器,揭示了高温体系的不稳定。序批式厌氧反应器(SBR)试验得出了40℃时,出水亚硝氮浓度低于5 mg L-1,氨氮和亚硝氮的平均去除率分别为78.1%和98.8%。45℃是菌体活性逐渐受到抑制的最低温度,当SBR运行至第四个周期,出水亚硝氮浓度增至91.6 mg L-1,接近亚硝氮对AnAOB活性的抑制阈值(100 mg L-1)。在40℃连续流试验中,通过增加进水基质浓度和减小水力停留时间(HRT)来挖掘反应器潜能。HRT减小阶段持续141 d,HRT由12 h减小至1.12 h,期间总氮负荷(NLR)由1.08 kg m-3 d-1提升至11.7 kg m-3 d-1,总氮去除负荷(NRR)由1.02 kg m-3 d-1提升至9.9 kg m-3 d-1,并在运行稳定阶段应用修饰的Stover-Kincannon模型和修饰的二级基质去除模型较好的描述了反应器的高温脱氮性能。此外在进行浓度提升试验时,出水亚硝氮浓度居高不下。(2)基于高温单因子冲击,试验了高温和低温复合冲击、高温和负荷复合冲击对厌氧氨氧化工艺的影响。相对于低温冲击而言,高温冲击抑制反应器性能时间长,恢复时间长。55℃的温度冲击会严重影响反应器的正常运行,表现为冲击期间出水亚硝氮浓度峰值达到182.8 mg L-1,抑制阶段长达47.5 h,恢复阶段持续约10 d,并且冲击时活性由163 mgN g-1VSS d-1骤降至70 mgN g-1VSS d-1。反应器经受长期冲击驯化后,当进行高温和负荷复合冲击时,反应器能自如应对,此时复合冲击较之单一高温冲击的影响小,仅经过10.5 h即可恢复正常。此外,反应器受冲击影响后,冲击时的颗粒污泥活性明显下降,EPS含量增多,血红素含量略微下降。(3)揭示了盐度对AnAOB耐热性的重要作用,考察了高温厌氧氨氧化反应器长期运行的控制技术。采用批次试验,研究了盐度对高温厌氧氨氧化反应的短期影响。结果表明,适度增加盐含量可使高温AnAOB活性增大,发现最优加盐量为5 g L-1、8 g L-1NaCl,可分别使40℃的AnAOB活性提高76.6%、77.5%,47.5℃的AnAOB活性提高16.5%、53.4%。进行盐度预暴露时间及持续时间影响试验时发现,高温条件下盐度对AnAOB耐高温的促进作用有赖于无机盐的持续作用。连续流试验采用温度逐升方式考察盐度的长期影响作用。试验发现,与对照组相比,试验组反应器内AnAOB活性较高,污泥沉降性能好且EPS含量多。此外,试验组污泥中血红素含量小于对照组,揭示了菌体活性与血红素含量的不对应关系。同时经修饰的Arrhenius方程得出对照和加盐反应器中40~50℃范围内的活化能分别为-41.5 kg mol-1和-35 kg mol-1。
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172

【参考文献】