有机物对厌氧氨氧化反应的影响及其微生物研究

发布时间：2020-06-26 04:09

【摘要】：厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应功能菌世代时间长,生长条件苛刻,反应过程和脱氮效果在有机物存在的条件下极易受到影响。且长短期试验条件下有机物对ANAMMOX反应的影响效果有差异。因此,如何降低有机物对厌氧氨氧化菌(AAOB)活性的影响,是其应用的难点。本次试验在ANAMMOX反应启动成功的基础上,通过提高基质浓度的方法来提高反应器的负荷以富集AAOB,利用高通量测序技术对接种污泥和负荷提高期反应器内的混合污泥进行检测,用以分析各种污泥样品中微生物的菌群结构变化。在血清瓶内的基质中添加不同碳源来考察有机物种类及浓度对ANAMMOX反应的影响,通过对短期试验中各情况下的脱氮效能分析,得出对其促进和抑制作用最为明显的两种有机物及其浓度,选取不同时间点的瓶内的污泥样品进行高通量测序分析,探究各污泥中微生物群落结构的异同点。根据短期试验的结果在UASB反应器内进行有机物对ANAMMOX反应的长期影响,并将不同浓度下的试验污泥进行微生物菌群结构检测,主要结论如下:(1)采用UASB反应器以体积比1:2接种具有ANAMMOX功能的厌氧污泥和城市污水厂的好氧污泥,耗时17d成功启动ANAMMOX反应,启动阶段分为菌体水解期、活性提高期和稳定运行期。稳定运行后,逐步提高反应器容积负荷富集AAOB,当容积负荷由0.10 kg·(m~3·d)~(-1)增至0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮(TN)去除负荷随之由0.09kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.42 kg·(m~3·d)~(-1),污泥逐渐由浅红色加深,粒径大于0.2mm的污泥占比由10.90%增至38.37%。采用高通量测序结果显示,各样品中绿曲挠菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE3门、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等占据主导。随着AAOB富集程度的增大,脱氮功能菌中的变形菌门所占比例逐渐减少,从21.60%降至14.20%,而浮霉菌门随之增多,相对丰度由0.73%升至15.50%。当反应器的容积负荷增到0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,浮霉菌门中Candidatus Brocadia属占13.40%,是主要的AAOB属。(2)通过短期试验证明,葡萄糖、乙酸、乙酸钠作为ANAMMOX反应的有机物供源时,各试验浓度均对ANAMMOX反应有一定的促进作用,而苯酚和甲醇对ANAMMOX反应有一定的刺激或抑制作用。其中以乙酸钠COD=150 mg?L~(-1)时的促进作用最大,反应开始后4h时NH_4~+-N和TN的去除率高达93.45%和86.35%;甲醇COD=250 mg?L~(-1)时的抑制作用最强,且影响作用经历了活性刺激阶段和抑制阶段。通过高通量测序对这两种情况下试验时间分别为4h、14h和46h时的污泥样品进行检测,发现乙酸钠作用下的ANAMMOX系统内菌群结构变化较小,而甲醇对各菌群占比影响较大;两种系统中主要菌群均为浮霉菌门、变形菌门、绿曲挠菌门和厚壁菌门;其中浮霉菌门中占比最大的均为Candidatus Brocadia属和Candidatus Kuenenia属,变形菌门中占比最大的均为Denitratisoma属和Limnobacter属。(3)通过向UASB连续流反应器中依次添加浓度分别为40、60、80 mg?L~(-1)的乙酸钠,长期运行结果显示系统内的ANAMMOX反应在低浓度(COD=20 mg?L~(-1))条件下并未受到明显影响;COD=40 mg?L~(-1)时,TN去除率高达88.52%,高于未添加有机物的运行工况,且COD去除率也稳定在75.25%左右;当进水中含有较高浓度有机物(COD=60、80 mg?L~(-1))时,ANAMMOX系统受到不同程度的抑制影响,TN去除率降至50.02%左右在COD=80 mg?L~(-1)情况下。通过对不同有机物浓度下的污泥样品进行微生物检测,结果表明当COD=40 mg?L~(-1)时物生物群落的复杂度最低,各样品中在丰度上占比较多的门类均为绿曲挠菌门(Chloroflexi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。浮霉菌门占比从24.60%降至7.70%,其中的Candidatus Brocadia菌属所占丰度随有机物浓度的增大而逐渐从12.14%减小至3.63%;变形菌门占比从15.40%增至36.30%,其中Bdelloribrio菌属的增幅最大,其丰度从当没有添加有机物时的0.01%增至COD=80 mg?L~(-1)时的8.39%。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

流程图,氧化沟工艺,流程图

3图 1- 5 氧化沟工艺流程图Oxidation Ditch），又被称为循环曝气池[2]。污水在沟渠内以过程，因曝气装置装在池末端，因此流态的水经历了间歇曝多种类型：Pasveer、Orbal、Carrousel、一体式氧化沟等[7]。延长了池内微生物与水的接触时间，且缺氧与好氧间歇进行，从而提高了有机物和氮素的去除效果。quencing Batch Reactor Activated Sludge Process），即活性污泥之后，完全分时间序批式反应器 SBR 应运而生，它以时间

生物填料,固定式

信息的普及和发展逐步变得广泛起来，但正是因为如此其反应效，不如传统污泥法稳定。技术脱氮技术能力有限，氮素去除易受地理位置或者季节性温度差异产生的废水可生化性弱，硝化反硝化需要维持碳源等多种原因，索脱氮新工艺[9]。生物膜法反应池内添加惰性载体的方法，让微生物均匀生长于载体上，形的空间层次结构，使每一块膜都可以同时进行多种反应[2]。微生其胞外多聚物组成，微生物种类繁多，可使得污水与其接触充分除效率的结果[10]。生物载体分为固定式、半固定式和悬浮式的，均以比表面积大、，填料的类别直接影响到了废水处理效果[2, 11]。

【参考文献】