SMBR工艺处理海水养殖废水及其微生物多样性研究

发布时间：2017-08-09 03:19

  本文关键词：SMBR工艺处理海水养殖废水及其微生物多样性研究

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【摘要】：国人生活水平质量不断提高,为满足日益增长的饮食生活需求,海水养殖规模与密度不断增加,同时养殖废水排放带来的环境问题也越来越受到人们的重视。传统生物法处理海水养殖废水存在占地面积大、污泥量大难处置等突出问题,并不适合海水养殖废水处理技术推广。对此,本文采用了SMBR中CAS-MBR和A/O-MBR两种工艺处理海水养殖废水,分析了微生物耐盐驯化时常规污染物去除效果,并从盐度抑制微生物活性,SMP和EPS组成成分角度探讨了盐度抑制污染物降解原因;驯化完成后稳定运行时,从优化脱氮除磷效果的角度优化了HRT和SRT等工艺参数,确定了最佳运行工况,并对出水DOM组成做了分析;最后采用PCR-DGGE技术研究了SMBR工艺正常运行时优势菌种并分析了菌群间相似性。采用盐度梯度增加法驯化活性污泥,CAS-MBR的DO=0.5~1.0 mg/L,A/O-MBR好氧时DO=4.0~5.0 mg/L,缺氧时DO=0~0.5 mg/L,内回流比150%。耐盐驯化时期HRT均为24 h。盐度(0~16 g/L)对两种SMBR的CODMn去除效果影响较小,CODMn去除率均可达到80%以上;NH_4~+-N去除率均高于90%;而较AOB,盐度对NOB抑制更强,各驯化初期NO_2~--N积累明显。盐度增加初期(10 h内),盐度严重抑制SMBR系统内自养菌和异养菌活性,抑制程度和盐度呈正相关,且异养菌抑制更强。盐度16 g/L时自养菌和异养菌SOUR分别较无盐度时降低6.71 mg/(g·h)和14.52 mg/(g·h)。各盐度条件下,SMBR系统内微生物分泌大量EPS并产生大量SMP,其中蛋白质和多糖在EPS所占比例高于SMP,且盐度提高含量增加。而有机物水解氨化释放NH_4~+-N和多糖中易降解小分子含碳有机物可造成系统处理负荷增加,使降解速率下降。盐度增加初10h内,盐度从抑制微生物活性和NH_4~+-N、有机物释放两方面造成降解速率下降。其中,盐度0~6.4 g/L,微生物活性抑制占主导;高盐环境下(6.4~16 g/L)有机物释放占主导。为达到最佳脱氮效果并兼顾除磷,两种SMBR系统最佳运行工况CAS-MBR:HRT=18 h,SRT=7 d,MLVSS控制在3400 mg/L左右;A/O-MBR:HRT=14 h,SRT=12d,MLVSS控制在4500 mg/L左右。出水水质CAS-MBR:CODMn≤30 mg/L,NH_4~+-N≤1.0 mg/L,NO_3~--N≤2.5 mg/L,NO_2~--N≤0.06 mg/L,TP≤2.4 mg/L;A/O-MBR:CODMn≤18 mg/L,NH_4~+-N≤0.6 mg/L,NO_3~--N≤1.5 mg/L,NO_2~--N≤0.04 mg/L,TP≤1.5 mg/L。海水养殖废水DOM荧光有类蛋白荧光和类腐殖酸荧光两类,SMBR工艺处理海水养殖废水出水有机物多为具有烯烃结构和芳香结构的难降解微生物代谢产物,并以低激发波长类色氨酸的蛋白质、类富里酸和类胡敏酸的腐殖质为主,影响出水效果,且对TP去除效果有待提高,需深度处理。SMBR系统耐盐驯化过程中细菌群落结构演替明显,是一个优胜劣汰逐步演替的有序过程,且耐盐驯化后微生物分布较为广泛,主要优势菌种广泛分布于不同纲或属,而未经培养菌种较多,已检测出菌种中变形菌门(Proteobacteria)的α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidete)的Sphingobacteriia纲和绿弯菌门(Chloroflexi)的Chloroflexi纲为SMBR工艺处理海水养殖废水优势菌种,并以β-变形菌纲(Betaproteobacteria)为主。
【关键词】：SMBR工艺 海水养殖废水 脱氮除磷 微生物多样性
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X714
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 研究背景12
• 1.2 海水养殖废水特点12-13
• 1.2.1 海水养殖废水污染物主要来源12
• 1.2.2 海水养殖废水水质特点12-13
• 1.3 海水养殖废水生物脱氮除磷原理13-15
• 1.3.1 生物脱氮原理13-14
• 1.3.2 生物除磷原理14-15
• 1.4 海水养殖废水新型生物脱氮除磷理论15-17
• 1.4.1 新型生物脱氮理论15-16
• 1.4.2 新型生物除磷理论16-17
• 1.4.3 新型脱氮除磷理论的局限性17
• 1.5 MBR工艺处理海水养殖废水研究现状17-24
• 1.5.1 处理海水养殖废水的传统MBR工艺与改良18-20
• 1.5.2 处理海水养殖废水的MBR系统内微生物特性20-21
• 1.5.3 影响MBR处理海水养殖废水效果的各项参数21-23
• 1.5.4 处理海水养殖废水的膜污染控制23-24
• 1.5.5 现阶段研究的不足24
• 1.6 研究目的、意义和主要内容24-27
• 1.6.1 研究目的和意义24-25
• 1.6.2 论文研究内容25
• 1.6.3 论文研究技术路线25-27
• 第2章 试验材料及方法27-32
• 2.1 试验材料27-29
• 2.1.1 试验装置27-28
• 2.1.2 试验用水水质28-29
• 2.1.3 接种污泥29
• 2.2 检测项目及分析方法29-32
• 2.2.1 常规水质指标的测定29
• 2.2.2 微生物活性指标的测定方法29-30
• 2.2.3 膜通量的测定方法30
• 2.2.4 分析仪器的分析方法30
• 2.2.5 微生物群落及多样性的分析方法30-32
• 第3章 耐盐驯化期间常规污染物去除效能及降解抑制特性研究32-46
• 3.1 概述32
• 3.2 盐度对去除效能的影响分析32-35
• 3.2.1 有机物去除32-33
• 3.2.2 脱氮效果33-35
• 3.3 污泥性状分析35-36
• 3.4 污染物降解抑制特性研究36-44
• 3.4.1 NH_4~+-N氧化批次试验36-38
• 3.4.2 有机物降解批次试验38-39
• 3.4.3 微生物活性分析39-40
• 3.4.4 SMP和EPS分析40-42
• 3.4.5 有机物水解氨化和有机物释放分析42-43
• 3.4.6 盐度影响下污染物降解抑制机理及降解特性分析43-44
• 3.5 膜通量变化44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 稳定运行期间工艺运行参数优化对比研究46-58
• 4.1 概述46
• 4.2 HRT对工艺运行效果的影响46-49
• 4.2.1 有机物去除46-47
• 4.2.2 脱氮效果47-49
• 4.2.3 膜通量变化49
• 4.3 SRT对工艺运行效果的影响49-54
• 4.3.1 有机物去除49-50
• 4.3.2 脱氮效果50-52
• 4.3.3 除磷效果52
• 4.3.4 活性污泥52-53
• 4.3.5 膜通量变化53-54
• 4.4 基于分析仪器对比最佳工况下去除效果54-57
• 4.4.1 三维荧光图谱分析54-55
• 4.4.2 紫外-可见光光谱分析55-56
• 4.4.3 粒径分布分析56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 微生物多样性分析研究58-63
• 5.1 概述58
• 5.2 微生物群落多样性特征分析58-59
• 5.3 群落结构的演替及优势菌种测序结果分析59-61
• 5.4 相似性及聚类分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-75
• 作者简介75-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果76-77

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本文编号：643293