膜曝气—生物膜反应器生物强化处理阿特拉津废水长期运行性能

发布时间：2017-09-18 16:36

  本文关键词：膜曝气—生物膜反应器生物强化处理阿特拉津废水长期运行性能

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【摘要】：本研究利用含有降解-示踪功能质粒的阿特拉津降解基因工程菌,在疏水SPG(Shirasu porous glass)膜表面形成基因工程菌生物膜,构建SPG膜曝气-生物膜反应器(MABR)生物强化处理阿特拉津废水,在MABR反应器长期运行过程中,考察SPG膜孔径、气压和水力停留时间对MABR反应器中阿特拉津降解效率及COD、氨氮去除效果的影响,并检测基因工程菌生物膜微生物相的变化。研究结果表明,增大SPG膜孔径和曝气压力,能够提高曝气供氧能力,改善COD和阿特拉津生物强化去除效能。在相同条件下,SPG膜膜孔径为1.5μm的疏水膜MABR反应器对污染物的去除效果优于膜孔径为0.8μm和0.6μm的MABR反应器。1.5μm疏水SPG膜膜曝气的最大供氧能力约为22.4 g·(m~2·d)~(-1)。在曝气气压为70 KPa、水力停留时间(HRT)为1.5 h时,1.5μm膜孔径MABR反应器COD平均去除率为80.1%,平均去除负荷为1.86 kg·(m~3·d)~(-1);阿特拉津平均去除率为62.5%,平均去除负荷为0.18 kg·(m~3·d)~(-1)。进一步缩短HRT、增加进水负荷后,MABR反应器DO浓度显著下降,COD和阿特拉津去除效率大幅降低。DO浓度对阿特拉津去除的影响更为显著。在MABR反应器长期运行中,基因工程菌生物膜中会逐渐有其他球菌的出现,并且数量会逐渐增大;通过荧光原位杂交(FISH)技术检测生物膜样品中atzA基因的分布情况发现,其在MABR反应器长期的运行过程中相对丰度变化不大;基因工程菌的绿色荧光效应会随着反应器的持续运行降低;在SPG膜表面的生物膜中存在原生动物。SPG膜表面单一基因工程菌生物膜逐渐演化为复杂微生物群落,但基因工程菌可以较好的存在于生物膜内,进而保持阿特拉津生物强化去除能力。
【关键词】：膜曝气-生物膜反应器 疏水SPG膜 膜孔径 水力停留时间 阿特拉津 生物强化
【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
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 MABR反应器的现状和研究进展9-11
• 1.1.1 MABR反应器的原理9
• 1.1.2 MABR反应器的优点9-10
• 1.1.3 膜材料的分类10-11
• 1.1.4 MABR反应器的研究进展11
• 1.2 阿特拉津的性质和危害11-13
• 1.2.1 阿特拉津的结构和理化性质11-12
• 1.2.2 阿特拉津的应用和危害12
• 1.2.3 阿特拉津的治理12-13
• 1.3 基因工程菌的生物强化作用13-14
• 1.3.1 基因工程菌的简介13
• 1.3.2 生物强化技术13-14
• 1.4 本课题研究的内容和意义14-17
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 研究意义15-17
• 第2章 实验材料和实验方法17-23
• 2.1 菌株和菌悬液的制备17
• 2.2 实验仪器和装置17-18
• 2.2.1 实验仪器17-18
• 2.2.2 实验装置18
• 2.3 SPG-MABR反应器运行18-19
• 2.4 实验检测方法19-20
• 2.4.1 生物膜微生物相的观察19-20
• 2.4.2 污染物的检测方法20
• 2.5 统计分析20-23
• 第3章 膜孔径对MABR反应器的影响23-41
• 3.1 膜孔径为0.6μm的MABR反应器运行状况23-27
• 3.1.1 DO的变化23-24
• 3.1.2 COD的去除效果24-25
• 3.1.3 阿特拉津的去除效果25-26
• 3.1.4 氨氮的去除效果26-27
• 3.2 膜孔径为0.8μm的MABR反应器运行状况27-31
• 3.2.1 DO的变化27-28
• 3.2.2 COD的去除效果28-29
• 3.2.3 阿特拉津的去除效果29-30
• 3.2.4 氨氮的去除效果30-31
• 3.3 膜孔径为1.5μm的MABR反应器运行状况31-35
• 3.3.1 DO的变化31-32
• 3.3.2 COD的去除效果32-33
• 3.3.3 阿特拉津的去除效果33-34
• 3.3.4 氨氮的去除效果34-35
• 3.4 SPG膜膜孔径的综合对比35-38
• 3.4.1 进出水DO浓度的比较35-36
• 3.4.2 COD去除率和去除负荷的比较36-37
• 3.4.3 阿特拉津去除率和去除负荷的比较37-38
• 3.5 本章小结38-41
• 第4章 水力停留时间对MABR反应器的影响41-49
• 4.1 DO浓度的变化41-42
• 4.2 COD去除效果的变化42-44
• 4.3 阿特拉津去除效果的变化44-45
• 4.4 氨氮去除效果的变化45-46
• 4.5 本章小结46-49
• 第5章 基因工程菌微生物相的观察49-55
• 5.1 SPG膜表面的宏观变化49-50
• 5.2 生物膜扫描电镜的观察50
• 5.3 生物膜绿色荧光效应的观察50-51
• 5.4 生物膜atzA基因FISH检测51-52
• 5.5 生物膜中原生动物的发现52
• 5.6 本章小结52-55
• 结论55-57
• 参考文献57-63
• 攻读硕士学位期间所发表的论文63-65
• 致谢65

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