介体调控高氯酸盐生物降解机理及反应器运行特性研究

发布时间：2017-08-10 02:32

  本文关键词：介体调控高氯酸盐生物降解机理及反应器运行特性研究

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【摘要】：随着国民经济的飞速发展,越来越多的高氯酸盐被排放到水体中,与之相对应的高氯酸盐废水排放标准和污染治理出水水质标准也日益提高,因此,探究高效的高氯酸盐降解技术迫在眉睫。异养微生物降解高氯酸盐具有成本低、无二次污染、反应条件温和、去除率高、易于操作和管理等优点,但仍存在降解机理不明晰、降解速度较慢等缺点。本课题立足于利用介体加速菌GWF降解高氯酸盐,研究介体加速高氯酸盐降解电子传递途径及介体加速高氯酸盐生物降解机理;利用UASB反应器,通过两种不同的启动方式驯化降解高氯酸盐的颗粒污泥,研究了成熟颗粒污泥的高氯酸盐去除能力和物理化学特性,确定了反应器稳定运行最优条件,利用宏基因手段探索颗粒污泥中的优势菌群,运用动力学模型进行模拟验证高氯酸盐去除规律。结论如下:1)胞内、胞外、膜上酶的最大去除率分别为33.7%、63.4%和65.3%。最佳反应时间为32 h;最佳反应pH值分别为7.5、8.5和8;最佳反应温度为35、40和35°C。对胞内酶,仅2,7-AQDS对降解高氯酸盐效率有提高作用,去除率近100%;对胞外酶,α-AQS对酶促反应有加速作用;对膜上酶,α-AQS和AQDS均可以提高高氯酸盐的去除率;2)5种氧化还原介体均可以加速菌WGF降解高氯酸盐;9种不同浓度的α-AQS对菌WGF降解高氯酸盐均有加速作用,其中最佳浓度是0.24 mmol/L。菌WGF可以进行醌呼吸,α-AQS可加速菌WGF降解高氯酸盐,速率提高30%。推断α-AQS在电子传递过程中起电子载体架桥的作用。3)UASB小试实验结果表明,在反应器启动阶段,污泥呈絮状,活性不高,对高氯酸盐去除率并不高。随着污泥逐渐颗粒化,高氯酸盐颗粒污泥的物理化学性能逐渐稳定,高氯酸盐颗粒污泥对高氯酸盐的去除率也随之增高。利用宏基因分析可以得出,反应器中的菌群逐渐单一化,优势菌群逐渐占主导地位,菌群稳定化。根据动力学模型分析可以得出,S-K动力学模型能够较准确反映出UASB反应器在水高氯酸盐的基质降解情况。
【关键词】：高氯酸盐 生物加速机理 氧化还原介体 UASB反应器 颗粒污泥
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 高氯酸盐的来源、危害及污染现状8-9
• 1.1.1 高氯酸盐的来源、危害8
• 1.1.2 高氯酸盐的污染现状8-9
• 1.2 高氯酸盐废水处理技术9-12
• 1.2.1 物理法9-10
• 1.2.2 化学还原法10
• 1.2.3 生物处理法10-12
• 1.3 本课题研究意义和内容12-14
• 1.3.1 研究意义13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 第2章 氧化还原介体调控高氯酸盐降解酶学机理研究14-28
• 2.1 实验材料与方法14-19
• 2.1.1 菌种来源14
• 2.1.2 实验试剂14-16
• 2.1.3 培养基及其组成16
• 2.1.4 实验仪器及装置16-17
• 2.1.5 实验方法17-19
• 2.2 结果与讨论19-26
• 2.2.1 各位点酶降解高氯酸盐的测定19-20
• 2.2.2 酶组合探索酶系的试验20-21
• 2.2.3 高氯酸盐降解酶理化性质的分析21-22
• 2.2.4 高氯酸盐诱对高氯酸盐降解酶活力的调控22-23
• 2.2.5 NADH对高氯酸盐降解酶活力的调控23-24
• 2.2.6 氧化还原介体对高氯酸盐降解酶的调控24-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第3章 氧化还原介体调控高氯酸盐降解电子传递机理28-41
• 3.1 实验材料28-30
• 3.1.1 菌种来源28
• 3.1.2 实验仪器及设备28-29
• 3.1.3 实验试剂29-30
• 3.1.4 培养基及其组分30
• 3.1.5 实验方法30
• 3.2 实验原理及内容30-31
• 3.3 结果与讨论31-38
• 3.3.1 不同氧化还原介体对高氯酸盐降解的影响31-32
• 3.3.2 不同浓度的α-AQS对高氯酸盐降解的影响32
• 3.3.3 不同浓度的辣椒素和α-AQS对高氯酸盐降解的影响32-33
• 3.3.4 不同浓度的QDH和α-AQS对高氯酸盐降解的影响33-34
• 3.3.5 不同浓度的NaN_3和α-AQS对高氯酸盐降解的影响34-35
• 3.3.6 不同浓度的双香豆素和α-AQS对高氯酸盐降解的影响35-36
• 3.3.7 不同浓度的CCCP和α-AQS对高氯酸盐降解的影响36-37
• 3.3.8 不同浓度的DCC和α-AQS对高氯酸盐降解的影响37
• 3.3.9 氧化还原介体催化微生物降解高氯酸盐的机理研究37-38
• 3.4 本章小结38-41
• 第4章 UASB反应器降解高氯酸盐的启动及特性研究41-57
• 4.1 实验材料、仪器与方法41-45
• 4.1.1 实验试剂41
• 4.1.2 实验仪器与设备41-42
• 4.1.3 实验分析、测定与计算方法42-45
• 4.2 结果与讨论45-54
• 4.2.1 颗粒污泥的培养及驯化45-47
• 4.2.2 颗粒污泥的理化特性分析47-49
• 4.2.3 颗粒污泥的菌群特性分析49-50
• 4.2.4 反应器稳定运行阶段物质转化研究50-52
• 4.2.5 反应器内动力学研究52-54
• 4.3 本章小结54-57
• 结论57-59
• 参考文献59-65
• 攻读硕士学位期间所发表的论文65-67
• 致谢67

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本文编号：648468