厌氧-好氧膜生物反应器处理焦化废水特性研究
发布时间：2020-08-14 16:35
【摘要】：焦化废水含大量高浓度难降解有机物,生物处理方法在去除这些污染物方面应用最为广泛。近年来膜生物反应器(MBR)逐渐被应用到焦化废水好氧处理的研究中,但出水中难降解有机污染物的去除效果仍不理想。本论文研究目的是开发一套基于厌氧膜生物反应器(AnMBR)的焦化废水强化生物处理工艺,与现有的采用传统厌氧技术的生物处理工艺进行对比研究,以期对我国焦化废水的深度治理提供技术参考。采用厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧MBR(AnMBR-A-MBR)工艺,考察不同运行参数下处理焦化废水的效果,研究得出该处理系统的最佳运行条件为:总HRT 61.3 h,AnMBR、A和MBR的单级HRT分别为:16.3 h、15 h和30h,进水TP浓度2.3±0.3 mg/L,MBR的pH为7.5±0.2、DO为4~6 mg/L,回流比为2:1。在此条件下,出水的COD、TOC、NH_3-N、TN平均去除率分别为(85.7±0.9)%、(88.0±0.7)%、(96.4±1.1)%、(68.5±3.7)%。将AnMBR-A-MBR工艺与厌氧/缺氧/好氧MBR(A~2-MBR)工艺从运行效果、出水急性毒性及毒性物质特征等方面进行对比,结果表明AnMBR有机污染物去除率(15.3%)明显高于A~2-MBR系统厌氧段(3.4%),但缺氧段和好氧段出水去除率的差异逐渐缩小。AnMBR-A-MBR系统能抵抗相对更高的污染负荷,且各级出水的急性毒性均明显低于A~2-MBR系统,二者的毒性当量总去除率分别为85.2%和79.2%。各级出水中极性组分的急性毒性最强,该组分以II区芳香族蛋白质类似物和多环芳烃、含氮杂环化合物为主。对AnMBR驯化过程中细菌和古菌群落结构和演替进行研究,二者的多样性均先增加后减少,且细菌的多样性和丰度显著高于古菌。Ignavibacteria纲和Methanobacteria纲分别是厌氧驯化污泥中细菌和古菌的优势菌纲。对比两套处理系统稳定运行过程中的微生物群落结构,AnMBR富集了降解功能较强的独有菌属,Coprothermobacter属为其独有和优势菌属。随着处理过程的进行,二者缺氧段和好氧段细菌群落结构的差异变小,Thiobacillus属和Thauera属分别为AnMBR-A-MBR系统和A~2-MBR系统缺氧段中的优势菌属。Thiobacillus属为二者好氧段中共同的优势菌属。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X784
【图文】：
64图 4.4 各样品 Betaproteobacterial 纲的 OTUs 比例适应范围比较宽，或者由于该细菌纲的部分细菌适应好氧环境而其他部分细菌适应厌氧环境。通过比较每个样品中 Betaproteobacteria 纲的 OTUs 组成（如图 4.4 所示），可以发现第二种原因被证实。Betaproteobacteria 纲的OTUs 比例动态变化，但是 Betaproteobacteria 纲的总相对丰度相对稳定。另一个属于 Proteobacteria 门的 Gamaproteobacteria 纲在 S4 中相对丰度较高（21.9%），在其他样品中相对丰度较低（1.5~2.8%）。属于 Bacteroidetes 门的 Sphingobacteria 纲是 S1 中的主要细菌群落之一，其相对丰度为 14.5%，
65图 4.5 各样品属水平细菌群落的相对丰度（相对丰度低于 1%归为“others”）但在 S5 中几乎没有出现。两个代表性纲的相对丰度在驯化早期增加：属于Bacteroidetes 门的 Bacteroidia 纲和属于 Firmicutes 门的 Clostidia 纲，但在驯化后期减少。这两个纲在驯化过渡期是优势菌种，其相对丰度在 S2 和 S3中分别为 12.3%、15.9%和 27.4%、15.2%。各样品属水平的细菌群落结构如图 4.5 所示。部分细菌属的相对丰度升高，如 Myroides 属、Desulfitobacterium 属、Alcaligenes 属、Weeksella 属、Arcobacter 属、Sedimentibacter 属、Comamonas 属、Pseudomonas 属以及一
图 4.7 各样品属水平古菌群落的相对丰度（相对丰度低于 1%归为“others”）S4 和 S5）一直存在。一个属于 Halobacteriaceae 科的未分类古菌属的相对丰度从 S1 中的 91.4%逐渐减少到 S5 中的低于 0.1%，可能与 Halobacteriaceae科一般是好氧的化能异养古菌有关[134]。Methanobacterium 属是厌氧驯化污泥中的优势群类，其相对丰度从 S1 中低于 0.1%逐渐增长到 S5 中的 80.4%。有研究[135,136]已经报道了中温是属于 Methanobacterium 属的很多古菌种的最适温度范围，可以看出该古菌属相对丰度的增长主要与厌氧环境和中温条件有关。在驯化过程中，一个属于 Halobacteriales 目的未分类古菌属的相对丰度也从 S1 中的 2.0%逐渐增长到 S5 中的 7.4%。另外，Halobacterium 属和Candidatus_Parvarchaeum 属的相对丰度先在驯化初期增加之后减少，且二者的最高相对丰度均出现在 S3 中，分别为 32.7%和 7.7%。Halobacteriales目中的一些菌种适应好氧环境而另外一些菌种更适应厌氧环境[137,138]，这可能该菌目相对丰度先增加后减少的原因。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X784
【图文】：
64图 4.4 各样品 Betaproteobacterial 纲的 OTUs 比例适应范围比较宽，或者由于该细菌纲的部分细菌适应好氧环境而其他部分细菌适应厌氧环境。通过比较每个样品中 Betaproteobacteria 纲的 OTUs 组成（如图 4.4 所示），可以发现第二种原因被证实。Betaproteobacteria 纲的OTUs 比例动态变化，但是 Betaproteobacteria 纲的总相对丰度相对稳定。另一个属于 Proteobacteria 门的 Gamaproteobacteria 纲在 S4 中相对丰度较高（21.9%），在其他样品中相对丰度较低（1.5~2.8%）。属于 Bacteroidetes 门的 Sphingobacteria 纲是 S1 中的主要细菌群落之一，其相对丰度为 14.5%，
65图 4.5 各样品属水平细菌群落的相对丰度（相对丰度低于 1%归为“others”）但在 S5 中几乎没有出现。两个代表性纲的相对丰度在驯化早期增加：属于Bacteroidetes 门的 Bacteroidia 纲和属于 Firmicutes 门的 Clostidia 纲，但在驯化后期减少。这两个纲在驯化过渡期是优势菌种，其相对丰度在 S2 和 S3中分别为 12.3%、15.9%和 27.4%、15.2%。各样品属水平的细菌群落结构如图 4.5 所示。部分细菌属的相对丰度升高，如 Myroides 属、Desulfitobacterium 属、Alcaligenes 属、Weeksella 属、Arcobacter 属、Sedimentibacter 属、Comamonas 属、Pseudomonas 属以及一
图 4.7 各样品属水平古菌群落的相对丰度（相对丰度低于 1%归为“others”）S4 和 S5）一直存在。一个属于 Halobacteriaceae 科的未分类古菌属的相对丰度从 S1 中的 91.4%逐渐减少到 S5 中的低于 0.1%，可能与 Halobacteriaceae科一般是好氧的化能异养古菌有关[134]。Methanobacterium 属是厌氧驯化污泥中的优势群类，其相对丰度从 S1 中低于 0.1%逐渐增长到 S5 中的 80.4%。有研究[135,136]已经报道了中温是属于 Methanobacterium 属的很多古菌种的最适温度范围，可以看出该古菌属相对丰度的增长主要与厌氧环境和中温条件有关。在驯化过程中，一个属于 Halobacteriales 目的未分类古菌属的相对丰度也从 S1 中的 2.0%逐渐增长到 S5 中的 7.4%。另外，Halobacterium 属和Candidatus_Parvarchaeum 属的相对丰度先在驯化初期增加之后减少，且二者的最高相对丰度均出现在 S3 中，分别为 32.7%和 7.7%。Halobacteriales目中的一些菌种适应好氧环境而另外一些菌种更适应厌氧环境[137,138]，这可能该菌目相对丰度先增加后减少的原因。
【参考文献】
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1 朱s阒
本文编号：2793276
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2793276.html
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