皮革废水生物处理过程中细菌多样性及生物强化脱氮研究
发布时间：2020-12-04 04:09
污水生物处理技术是指利用生物的生理特性和代谢作用吸收或降解污水中污染物。其中,活性污泥或生物膜中的细菌群落是污水生物处理系统的核心,主要负责去除污水中的有机物和氮。因此,研究污水处理系统中细菌群落结构和功能,对于改进处理工艺和提高处理效率至关重要。但是现有的研究大部分在DNA水平对污水处理系统中好氧池或者厌氧池的细菌群落进行研究,无法准确提供细菌群落代谢活性信息。同时,生物脱氮是污水生物处理技术中的重要环节,但传统的生物脱氮技术脱氮效率较低且运行成本较高。异养硝化-好氧反硝化细菌能够在同一时间和空间内完成硝化和反硝化作用,它的出现为生物脱氮提供了新的思路。本文结合变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术和Illumina高通量测序技术在DNA和RNA水平对皮革废水生物处理过程中细菌群落结构、多样性、功能及代谢活性进行了研究,从活性污泥中筛选出9株高效异养硝化-好氧反硝化细菌,探究了其中菌株A2的脱氮特性及机理,并将其用于强化脱氮处理,评估其在实际应用的潜能。主要研究结果如下:（1）在皮革生产含脂废水的生物处理过程中,污水化学需氧量（COD）随着处理流程的进行而逐步降低,且整个污水处理工...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
皮革加工流程图
含脂废水生物处理过程中水质的变化情况如图 2-2 所示，整个处理过程中污水 p介于 6.28-7.73 之间，大多数微生物能够在此 pH 范围能维持正常的生长代谢活动，从达到去除有机污染物和氨氮的目的。经 A/O 工艺处理后，COD 的去除效率达到 96.22%从初始的 2476 mg/L 降到了出水的 93.47 mg/L，其中，对整体 COD 去除效率贡献最的功能池是缺氧池（AT），其 COD 去除效率高达 72.61%，占整个过程 COD 去除总量63.74%。同时，氨氮的去除效率也达到了 99.64%，从初始的 335 mg/L 降到了出水的 1.mg/L，其中氨氮的去除主要发生在好氧池（OT）和终沉池（FST），这两个功能池的氮去除效率分别为 89.78%和 90.91%，而好氧池的氨氮去除率占总去除率的 96.47%，主要是因为硝化作用中氨氧化过程需要氧的参与，氧气是影响微生物进行硝化作用的要因素之一[90]。付翠彦[91]通过混凝沉淀-A/O 工艺处理皮革废水，在满负荷稳定运行况下，COD 和氨氮的去除效率分别为 94.0%和 91.2%，低于本研究的 COD 和氨氮去效率。本研究出水 COD 和氨氮浓度均低于国家一级排放标准（GB 8978-1996）。
图 2-3 活性污泥基因组 DNA 提取、细菌 16S rDNA 和 16S rDNAV3 区扩增Figure 2-3 Genome DNA extraction of activated sludge (A) and amplification ofbacterial 16S rDNA (B) and 16S rDNA V3 region (C).2.3.2.2 PCR-DGGE 分析活性污泥中微生物群落结构8 个活性污泥样品中细菌 16S rDNA V3 区 PCR 产物的 DGGE 图谱如 2-4A 所示。对DGGE 谱图分析结果显示，整个生物处理过程中细菌群落多样性较高，且菌群结构变化较大。根据 Quantityone 分析结果，一共从 DGGE 凝胶上切下 33 个不同条带，GC、HT、PST、AT、SST、OT、FST 和 CWT 分别有 23、17、18、17、12、12、12 和 15 个条带。同时，不同样品之间条带存在一定差异，不同样品条带之间的差异反应出了在污水处理过程中，由于环境条件的变化，细菌的菌群结构在不断地发生变化，并形成了一些独有的菌群。条带 2、3 和 4 只出现在 AT、OT 和 CWT 这 3 个功能池中，条带 14 和 15 同时在 GC 和 PST 这两个样品中检测到，而条带 31、32 和 33 仅在样品 AT 中检测到。条带
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通量测序技术在环境微生物领域的应用与进展[J]. 艾铄,张丽杰,肖芃颖,张晓凤,邢志林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(09)
[2]制革工业废水及其处理现状[J]. 王立璇. 生物化工. 2017(05)
[3]制革废水的产生及其处理工艺[J]. 闫皙,路青,付秋爽,邸造强,张振贤,党酉胜. 西部皮革. 2016(04)
[4]制革废水处理工艺研究进展[J]. 于洪水. 皮革与化工. 2015(03)
[5]基于宏组学方法认识微生物群落及其功能[J]. 马海霞,张丽丽,孙晓萌,张怀强,何明雄,陈冠军,王禄山. 微生物学通报. 2015(05)
[6]制革废水及其处理现状综述[J]. 夏宏,杨德敏. 皮革与化工. 2014(01)
[7]分子生物学技术在活性污泥微生物多样性研究中的应用[J]. 余彬彬,李钧敏,金则新. 江苏农业科学. 2009(05)
[8]皮革废水治理技术研究进展[J]. 丁绍兰,秦宁. 西部皮革. 2009(19)
[9]碳氮比对短程硝化反硝化的影响[J]. 傅金祥,徐岩岩. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]五氯苯酚厌氧生物降解及降解体系中细菌种群结构分析[J]. 张黎,谭贵良,堵国成,陈坚,刘和. 微生物学通报. 2008(08)
博士论文
[1]高效异养硝化细菌的脱氮特性及其处理高氨氮废水研究[D]. 杨垒.西安建筑科技大学 2016
[2]东江微生物的群落结构及其在氨氮转化中的作用特点[D]. 孙巍.华南理工大学 2014
[3]同步脱硫脱氮工艺中微生物群落结构及其功能解析[D]. 于皓.哈尔滨工业大学 2014
[4]寒区污水生化处理系统微生物群落结构与功能解析[D]. 崔迪.哈尔滨工业大学 2014
[5]焦化废水活性污泥中功能微生物的强化研究[D]. 周盛.华南理工大学 2009
硕士论文
[1]贵州地区葡萄园土壤微生物多样性研究[D]. 王晓雯.华南理工大学 2017
[2]“混凝沉淀-A/O”工艺处理制革废水运行控制研究[D]. 付翠彦.河北科技大学 2016
[3]异养硝化—好氧反硝化菌XH02的脱氮特性及强化脱氮过程中菌群结构变化的研究[D]. 李紫惠.暨南大学 2016
[4]皮革废水处理工艺优化及深度处理的研究[D]. 唐黎明.河南工业大学 2016
[5]污水处理厂微生物群落结构及胞外聚合物组分分析[D]. 曾妮.重庆大学 2015
[6]胀罐酱油污染微生物的分离鉴定与性质研究[D]. 李娜.华南理工大学 2015
[7]洗毛废水中羊毛脂深度回收工艺研究[D]. 刘国秀.东华大学 2015
[8]异养硝化—好氧反硝化菌的筛选与脱氮性能研究[D]. 黄菲菲.南京理工大学 2013
[9]制革废水氨氮的生物处理技术研究[D]. 杨守刚.西安建筑科技大学 2010
[10]生物强化技术处理焦化废水中难降解有机物及其相关性分析[D]. 帖靖玺.西安建筑科技大学 2003
本文编号：2896991
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
皮革加工流程图
含脂废水生物处理过程中水质的变化情况如图 2-2 所示，整个处理过程中污水 p介于 6.28-7.73 之间，大多数微生物能够在此 pH 范围能维持正常的生长代谢活动，从达到去除有机污染物和氨氮的目的。经 A/O 工艺处理后，COD 的去除效率达到 96.22%从初始的 2476 mg/L 降到了出水的 93.47 mg/L，其中，对整体 COD 去除效率贡献最的功能池是缺氧池（AT），其 COD 去除效率高达 72.61%，占整个过程 COD 去除总量63.74%。同时，氨氮的去除效率也达到了 99.64%，从初始的 335 mg/L 降到了出水的 1.mg/L，其中氨氮的去除主要发生在好氧池（OT）和终沉池（FST），这两个功能池的氮去除效率分别为 89.78%和 90.91%，而好氧池的氨氮去除率占总去除率的 96.47%，主要是因为硝化作用中氨氧化过程需要氧的参与，氧气是影响微生物进行硝化作用的要因素之一[90]。付翠彦[91]通过混凝沉淀-A/O 工艺处理皮革废水，在满负荷稳定运行况下，COD 和氨氮的去除效率分别为 94.0%和 91.2%，低于本研究的 COD 和氨氮去效率。本研究出水 COD 和氨氮浓度均低于国家一级排放标准（GB 8978-1996）。
图 2-3 活性污泥基因组 DNA 提取、细菌 16S rDNA 和 16S rDNAV3 区扩增Figure 2-3 Genome DNA extraction of activated sludge (A) and amplification ofbacterial 16S rDNA (B) and 16S rDNA V3 region (C).2.3.2.2 PCR-DGGE 分析活性污泥中微生物群落结构8 个活性污泥样品中细菌 16S rDNA V3 区 PCR 产物的 DGGE 图谱如 2-4A 所示。对DGGE 谱图分析结果显示，整个生物处理过程中细菌群落多样性较高，且菌群结构变化较大。根据 Quantityone 分析结果，一共从 DGGE 凝胶上切下 33 个不同条带，GC、HT、PST、AT、SST、OT、FST 和 CWT 分别有 23、17、18、17、12、12、12 和 15 个条带。同时，不同样品之间条带存在一定差异，不同样品条带之间的差异反应出了在污水处理过程中，由于环境条件的变化，细菌的菌群结构在不断地发生变化，并形成了一些独有的菌群。条带 2、3 和 4 只出现在 AT、OT 和 CWT 这 3 个功能池中，条带 14 和 15 同时在 GC 和 PST 这两个样品中检测到，而条带 31、32 和 33 仅在样品 AT 中检测到。条带
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通量测序技术在环境微生物领域的应用与进展[J]. 艾铄,张丽杰,肖芃颖,张晓凤,邢志林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(09)
[2]制革工业废水及其处理现状[J]. 王立璇. 生物化工. 2017(05)
[3]制革废水的产生及其处理工艺[J]. 闫皙,路青,付秋爽,邸造强,张振贤,党酉胜. 西部皮革. 2016(04)
[4]制革废水处理工艺研究进展[J]. 于洪水. 皮革与化工. 2015(03)
[5]基于宏组学方法认识微生物群落及其功能[J]. 马海霞,张丽丽,孙晓萌,张怀强,何明雄,陈冠军,王禄山. 微生物学通报. 2015(05)
[6]制革废水及其处理现状综述[J]. 夏宏,杨德敏. 皮革与化工. 2014(01)
[7]分子生物学技术在活性污泥微生物多样性研究中的应用[J]. 余彬彬,李钧敏,金则新. 江苏农业科学. 2009(05)
[8]皮革废水治理技术研究进展[J]. 丁绍兰,秦宁. 西部皮革. 2009(19)
[9]碳氮比对短程硝化反硝化的影响[J]. 傅金祥,徐岩岩. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]五氯苯酚厌氧生物降解及降解体系中细菌种群结构分析[J]. 张黎,谭贵良,堵国成,陈坚,刘和. 微生物学通报. 2008(08)
博士论文
[1]高效异养硝化细菌的脱氮特性及其处理高氨氮废水研究[D]. 杨垒.西安建筑科技大学 2016
[2]东江微生物的群落结构及其在氨氮转化中的作用特点[D]. 孙巍.华南理工大学 2014
[3]同步脱硫脱氮工艺中微生物群落结构及其功能解析[D]. 于皓.哈尔滨工业大学 2014
[4]寒区污水生化处理系统微生物群落结构与功能解析[D]. 崔迪.哈尔滨工业大学 2014
[5]焦化废水活性污泥中功能微生物的强化研究[D]. 周盛.华南理工大学 2009
硕士论文
[1]贵州地区葡萄园土壤微生物多样性研究[D]. 王晓雯.华南理工大学 2017
[2]“混凝沉淀-A/O”工艺处理制革废水运行控制研究[D]. 付翠彦.河北科技大学 2016
[3]异养硝化—好氧反硝化菌XH02的脱氮特性及强化脱氮过程中菌群结构变化的研究[D]. 李紫惠.暨南大学 2016
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[5]污水处理厂微生物群落结构及胞外聚合物组分分析[D]. 曾妮.重庆大学 2015
[6]胀罐酱油污染微生物的分离鉴定与性质研究[D]. 李娜.华南理工大学 2015
[7]洗毛废水中羊毛脂深度回收工艺研究[D]. 刘国秀.东华大学 2015
[8]异养硝化—好氧反硝化菌的筛选与脱氮性能研究[D]. 黄菲菲.南京理工大学 2013
[9]制革废水氨氮的生物处理技术研究[D]. 杨守刚.西安建筑科技大学 2010
[10]生物强化技术处理焦化废水中难降解有机物及其相关性分析[D]. 帖靖玺.西安建筑科技大学 2003
本文编号：2896991
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