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厌氧产磷化氢系统不同培养阶段的运行效能及菌群结构研究

发布时间:2018-06-05 08:55

  本文选题:ASBR + 聚季铵盐 ; 参考:《广州大学》2017年硕士论文


【摘要】:针对磷酸盐在厌氧条件下能够以气态磷化氢形式释放的现象,本研究利用ASBR工艺开展厌氧产磷化氢生物除磷技术的探究,考察了不投加任何絮凝剂的1~#ASBR和投加聚季铵盐絮凝剂的2~#ASBR在不同培养阶段的除磷及产磷化氢效能;研究了两套系统在稳定期的污泥粒度大小和形态结构特性;动态监测了两套系统在稳定期的典型周期内有机物、磷酸盐、碱性磷酸酶、脱氢酶及污泥中结合态磷化氢的变化规律;动态跟踪了各培养阶段的微生物菌群结构变化情况,对产磷化氢的功能微生物种群进行了解析。主要研究结果如下:经过不同培育方式驯化稳定后,1~#ASBR平均粒径为154.26μm,2~#ASBR平均粒径为218.01μm,且2~#较1~#比表面积小,均匀性大;污泥形态的电镜扫描结果显示1~#污泥为絮状,2~#污泥为微小颗粒状,且2~#较1~#空隙多且大,表明2~#吸附能力较1~#强,规律地投加聚季铵盐絮凝剂可以改变污泥形态。在1d~160d的培养过程中,两个厌氧反应器的有机物去除能力基本相同,进水COD浓度维持在3.60~3.80g/L时,COD去除率都能够达到93.00%以上。两个系统在1d~40d内磷酸盐去除率和磷化氢产量都在提高,1~#ASBR系统磷酸盐去除率由18.22%提高到32.73%,磷化氢产量由0.04μg/m3提高到1.26μg/m3;2~#ASBR系统磷酸盐去除率由19.43%提高到32.10%,磷化氢产量由0.04μg/m3提高到1.63μg/m3,这一阶段为1~#ASBR和2~#ASBR的驯化期,两套系统的微生物群落组成比较相似,优势细菌为Treponema密螺旋体属、Syntrophus互营菌属、Methanosaeta甲烷丝菌属和Blvii28污泥菌属。1~#ASBR在90d~105d内磷酸盐去除率和磷化氢产量都比较高且稳定,平均值分别为39.99%和3.26μg/m3,这一阶段为1~#ASBR的稳定期,优势细菌为Methanosaeta甲烷丝菌属、Longilinea长绳菌属、E6、T78和DCE29新型菌属;2~#ASBR在70d~105d内磷酸盐去除率和磷化氢产量都比较高且稳定,平均值分别为50.90%和5.08μg/m3,这一阶段为2~#ASBR的稳定期,优势细菌为Methanobacterium甲烷杆菌属、Methanosaeta甲烷丝菌属、Sedimentibacter产氢产乙酸菌属、Syntrophus互营菌属、SHD-231、E6和T78新型菌属。表明对ASBR厌氧产磷化氢工艺采用隔日投加聚季铵盐絮凝剂的培育方式,能够改变污泥微生物群落结构组成和丰度值,从而可以提高磷酸盐去除效率和PH3产量。1~#ASBR和2~#ASBR在140d~160d内磷酸盐去除率和磷化氢产量都在大幅度下降,这一阶段为两套系统的崩溃期,在160d时,磷酸盐去除率分别为11.06%和17.81%,磷化氢产量分别为1.66μg/m3和1.87μg/m3,此阶段两套系统微生物群落结构相差不大,都以新的优势菌属Kosmotoga属为主,丰度值在30%以上,崩溃的主要原因可能是外界温度高导致该新型菌属过量繁殖,从而阻碍了厌氧系统除磷和产磷化氢效能,宏观调控培养温度可能会抑制该类细菌的增长。在典型周期中对两套系统每隔1h动态监测了COD、磷酸盐、脱氢酶、碱性磷酸酶及MBP产量的变化情况,整体来看,两套系统中脱氢酶活性、碱性磷酸酶活性和MBP产量都是先迅速升高再缓慢下降,1~#ASBR磷酸酶活性、脱氢酶活性和MBP产量在运行第2h时达到最大值,分别为1.46mg/gTSS·h、51.34mg/gTSS·h和503.31pg/g干泥,有机物在第6h时完成降解,磷酸盐出水浓度为28.11mg/L;2~#ASBR磷酸酶活性和MBP产量在第3h时达到最大值,分别为1.70mg/gTSS·h和993.33pg/g干泥,脱氢酶活性在第4h时达到最大值,为54.23mg/gTSS·h,COD在第5h时完成降解,磷酸盐出水浓度为27.50mg/L,MBP含量与碱性磷酸酶活性和脱氢酶活性相关系数(R2)分别为0.82和0.68,表明MBP与这两种酶具有较高的相关性,它们对磷化氢的产生起着重要的作用。
[Abstract]:According to the phenomenon that phosphate can be released in the form of gaseous phosphine under anaerobic condition, this study uses ASBR technology to explore the biological phosphorus removal technology of anaerobic phosphine production, and investigates the phosphorus removal and hydrogen production efficiency of 2~#ASBR without adding any flocculant and adding polyquaternary ammonium salt flocculant at different cultivation stages. The size and morphological characteristics of the two systems during the stabilization period, and the dynamic monitoring of the changes in the organic matter, phosphate, alkaline phosphatase, dehydrogenase and the binding state phosphine in the typical period of the stable period of the two systems, dynamically tracked the changes in the structure of microbial flora in each stage, and the phosphating was produced. The main results are as follows: after domestication and stabilization, the average particle size of 1~#ASBR is 154.26 u m, the average size of 2~#ASBR is 218.01 m, and the surface area of 2~# is smaller and the uniformity is larger than that of 1~#; the sludge form of electron microscope scan shows that 1~# sludge is flocculent and 2~# sludge is small granular. And 2~# is more space and larger than 1~#, indicating that the adsorption capacity of 2~# is stronger than that of 1~#. The regular dosage of poly quaternary ammonium salt flocculant can change the sludge form. In the process of 1d~160d culture, the removal ability of organic matter is basically the same in the two anaerobic reactors. When the concentration of COD in the influent is maintained at 3.60~3.80g/L, the removal rate of COD can reach more than 93%. Two systems can be removed. The phosphate removal rate and the output of phosphine were increased in 1d~40d, the phosphate removal rate of 1~#ASBR system increased from 18.22% to 32.73%, the output of phosphine increased from 0.04 mu g/m3 to 1.26 g/m3, the phosphate removal rate of 2~#ASBR system increased from 19.43% to 32.10%, and the output of phosphine was increased from 0.04 to 1.63 Mu m3, and this stage was 1~#ASBR and 2~#AS. During the domestication period of BR, the microbial community composition of the two systems was similar, the dominant bacteria were Treponema Treponema, Syntrophus Intergenera, Methanosaeta methanogenic and Blvii28 sludge bacteria.1~#ASBR in 90d~105d, the phosphate removal rate and phosphine yield were high and stable, the average value was 39.99% and 3.26 mu g/m3, respectively. The first stage is the stable period of 1~#ASBR, the dominant bacteria are Methanosaeta methanum, Longilinea, E6, T78 and DCE29, and the phosphate removal rate and the yield of phosphine in 70d~105d are high and stable, the average value is 50.90% and 5.08 u g/m3 respectively. This stage is the stable period of 2~#ASBR and the dominant bacteria is Methano. Bacterium Methanobacterium, Methanosaeta Methanobacterium, Sedimentibacter producing hydrogen acetate, Syntrophus Intergenera, SHD-231, E6 and T78, indicating that the process of anaerobic phosphate production of ASBR by adding polyquaternary ammonium flocculants in a day of cultivation, which can change the structure and abundance of the microbial community, can change the structure and abundance of the microbial community. The phosphate removal efficiency and PH3 yield of.1~#ASBR and 2~#ASBR can be greatly reduced. The phosphate removal rate and the output of phosphine in 140d~160d are greatly reduced. This stage is the collapse period of two systems. At 160D, the phosphate removal rate is 11.06% and 17.81% respectively, and the output of phosphine is 1.66 mu g/m3 and 1.87 micron g/m3 respectively. The two sets of systems at this stage are respectively. The structure of microbial community is not quite different, the dominant species of the genus Kosmotoga is more than 30%. The main cause of the collapse may be that the high external temperature leads to the excess reproduction of the new type of bacteria, which prevents the anaerobic system from phosphorus removal and production of phosphine, and the growth of this kind of bacteria may be inhibited by the macro regulation and control temperature. In the typical cycle, two systems were dynamically monitored for the changes of COD, phosphate, dehydrogenase, alkaline phosphatase and MBP production every 1H. Overall, the activity of dehydrogenase, alkaline phosphatase activity and MBP yield in the two sets of systems were first rapidly increased and then slowly decreased, 1~#ASBR phosphatase activity, dehydrogenase activity and MBP production were in the operation of 2H. The maximum values were 1.46mg/gTSS. H, 51.34mg/gTSS / h and 503.31pg/g dry mud respectively. The organic matter was degraded at 6h, the concentration of phosphate effluent was 28.11mg/L, 2~#ASBR phosphatase activity and MBP yield reached the maximum value at the 3h, respectively, 1.70mg/gTSS h and dry mud respectively. The activity of dehydrogenase reached the maximum value of 54.23. Mg/gTSS. H, COD was degraded at 5h, the concentration of phosphate effluent was 27.50mg/L, MBP content and alkaline phosphatase activity and dehydrogenase activity correlation coefficient (R2) were 0.82 and 0.68 respectively, indicating that MBP and these two enzymes have high correlation. They play an important role in the production of phosphine.
【学位授予单位】:广州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;X172

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本文编号:1981416

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