相容性溶质强化厌氧氨氧化脱氮效能及其动力学研究

发布时间：2020-03-19 06:18

【摘要】：Ca.‘Brocadia sinica’是污水处理厂中常见的厌氧氨氧化菌,在市政和工业废水的脱氮处理中发挥着重要作用。针对Ca.‘Brocadia sinica’易受高盐、低温等环境因素影响的问题,本试验通过分别向高盐废水和高盐低温废水投加相容性溶质,研究并分析了相容性溶质强化下Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮效能及其动力学特征,取得以下结果:采用山梨醇强化厌氧氨氧化菌处理高盐废水,研究了Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮效能及代谢酶活性,并利用动力学模型分析了山梨醇强化下Ca.‘Brocadia sinica’的动力学特征。结果表明,随着高盐废水中山梨醇浓度的提高,Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮特性先升高后降低。在山梨醇浓度为0.8 mM时取得最佳的脱氮效能,此时氨氮去除速率(ARR)和亚氮去除速率(NRR)分别为0.53和0.68 kg/(m~3·d),相比于不投加山梨醇的高盐废水分别提升了39.5%和71.8%,反应器中的NH_4~+-N和NO_2~--N均被完全去除。另外随着山梨醇的投加,Ca.‘Brocadia sinica’的胞外聚合物含量降低,联氨脱氢酶活性和亚硝酸盐还原酶活性增强了1.37~2.36倍。再次修正的Logistic模型最适合描述Ca.‘Brocadia sinica’处理高盐废水的氮去除过程,不仅具有较高的R~2(大于0.98),而且拟合所得的TNRE_(max)值与试验TNRE_(max)值的平均相对误差仅为2.9%。分析模型拟合的结果可知,山梨醇的投加可以缩短Ca.‘Brocadia sinica’处理高盐废水的延迟时间。拟合所得的R_m能够转化为V_(max),以预测不同山梨醇浓度时的最大基质转化速率。采用甘氨酸强化厌氧氨氧化菌处理高盐低温废水,研究了Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮效能,并利用再次修正的Logistic模型、修正的Boltzmann模型和修正的Gompertz模型模拟了甘氨酸强化下Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮过程。结果表明,低浓度的甘氨酸能明显强化Ca.‘Brocadia sinica’处理高盐低温废水的脱氮特性。当高盐低温废水中甘氨酸浓度为0.2、0.4和0.6 mM时,NRR分别提高了27.7%、47.3%和70.4%。最佳的脱氮性能在甘氨酸浓度为0.8 mM时取得,此时ARR为0.32kg/(m~3·d),NRR为0.45 kg/(m~3·d)。然而当甘氨酸浓度超过0.8 mM时,厌氧氨氧化菌的活性受到抑制,Ca.‘Brocadia sinica’的脱氮性能开始下降。在甘氨酸浓度为1.4mM时,ARR和NRR相比最佳状态分别降低了30.1%和16.7%。再次修正的Logistic模型和修正的Boltzmann模型相较于修正的Gompertz模型更适合描述不同甘氨酸浓度时Ca.‘Brocadia sinica’的氮去除过程。再次修正的Logistic模型拟合得到的λ表明,Ca.‘Brocadia sinica’处理高盐低温废水的延迟时间比海洋厌氧氨氧化菌的延迟时间更短。
【图文】：

结构图,厌氧氨氧化,结构图,阶梯

青岛大学硕士学位论文遗传代谢和细胞分裂等生理活动[25]。厌氧氨氧化体是厌氧氨氧化反应的主内含大量催化厌氧氨氧化反应的关键酶和电子传递过程中必需的细胞色素。厌氧氨氧化体膜由阶梯烷膜脂结构构成，具有较强的致密性[27]，能形成障抵抗外界毒素对厌氧氨氧化体的干扰[28]。到目前为止，自然界中仅在厌菌细胞中发现存在阶梯烷膜脂结构，因此，检测阶梯烷膜脂质是否存在是厌氧氨氧化菌存在的有效手段之一[29]。氧氨氧化菌的增长速率较慢，世代周期时间约为 10~14 d[30]，对光照和氧气感，通常在避光、厌氧条件下培养[31,32]，适宜生长的温度为 25~40℃[33,34]，的 pH 为 6.7~8.3[35]。

厌氧氨氧化,代谢途径

青岛大学硕士学位论文化菌代谢机理是厌氧氨氧化反应的基础，，厌氧氨氧化菌的代，研究者对厌氧氨氧化菌代谢途径的认识主要 De Graaf 等[64]提出厌氧氨氧化反应是 NH4+-N 为（NH2OH）和联氨（N2H4）为中间产物，生成代谢途径，如图 1.2 所示。在这一代谢过程中，H4经两级脱氢反应生成 N2，产生的氢（[H]）用进一步与 NH4+-N 发生反应，另外部分的 NO2--的厌氧氨氧化的反应途径，然而，在这一代谢过受体并未指出。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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