好氧厌氧氨氧化耦合颗粒污泥完全自营养脱氮机理与模拟优化
发布时间：2021-11-11 12:01
好氧氨氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥完全自营养脱氮与传统的硝化反硝化过程相比可以减少60%以上的O2消耗并且不消耗COD,能大幅减少废水生物脱氮过程的能量消耗和CO2排放量。论文通过EGSB连续运行试验、SBR反应器间歇实验和分子生物学测试,以及完全自营养脱氮动力学模型研究与模拟优化等方法,研究好氧厌氧氨氧化耦合颗粒污泥完全自营养脱氮机理,优化颗粒污泥生物反应器的运行条件,研究添加微量NO2条件下限制DO曝气方法强化生物反应器完全自营养脱氮特性等,论文得到如下主要研究结果:①在EGSB反应器中接种厌氧颗粒污泥,采用间歇进水、间歇出水方式运行210天,成功启动了厌氧氨氧化反应器。在总氮容积负荷为0.11 kg/（m3·d）下,氨氮去除效率达75%,亚硝酸盐氮去除效率达85%,污泥颜色由原来的黑色渐渐变为棕色,形成新的厌氧氨氧化污泥颗粒粒径较小。氨氮、亚硝酸盐氮去除量和硝酸盐氮生成量的比例为1:1.1:0.18。在对厌氧氨氧化过程电子流分析基础上,建立了厌氧氨氧化细胞产率系数与NH4+
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
好氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌系统发育关系
厌氧氨氧化菌与浮霉细菌等微生物的 16S rDNA 系统发育树如图 1.2 所示。Ⅰ厌氧氨氧化菌，Ⅱ典型的浮霉细菌，Ⅲ其他相似的细菌图1.2 厌氧氨氧化微生物16S rDNA系统发育树Fig 1.2 16S rDNA based phylogenetic tree of ANAMMOX bacteria② 厌氧氨氧化菌的生化反应机制Jetten 等人结合同位素追踪的结果以及厌氧氨氧化菌细胞透射电镜的照片，提出了厌氧氨氧化细胞反应模型[54]，如图 1.3 所示。亚硝酸盐在细胞质中被还原成羟胺，并与氨反应生成联氨，联氨在厌氧氨氧化体内被氧化成氮气。厌氧氨氧化过程中N2H4转化为氮气的过程是为了给NO2-还原为NH2OH 的反应提供等量的电子。厌氧氨氧化过程中的氮元素的代谢途径可能有两种[44]，其一：由周围是膜的酶复合体把氨和 NH2OH 转化为 N2H4，N2H4则在外周胞质内氧化为氮气。利用内部电子转移，酶复合体负责 N2H4氧化，而在这种酶复合体的细胞质位置上 NO2-被还原为 NH2OH。其二：氨和 NH2OH 在细胞质内被一种周围是膜的酶复合体转化为N2H4
图 1.7 生物膜 1D 概念模型Fig1.7 the 1D biofilm concept model反应－扩散理论建立的一维生物膜模型快速发展的同时，有学动力学模型对于生物膜的描述存在一些不合理的因素。物膜模型中假设生物量为连续介质，因此模拟过程中生物膜中组分以及生物膜中的液相的模拟过程也是连续的，连续性的假构具有不均匀性这一事实。而最新的研究也表明，生物膜实际牛顿型流体，非常容易变形，同时在生物膜表面还观察到“蘑构[111]，生物膜的不均匀性还表现在生物膜表层和内部结构有，生物膜表层的平均孔径高达 1.7～2.7 μm ，而其内层的孔径仅隙率也从表层的 84%～93%降到内层的 58%～67%[112]。一维模生物膜结构上局部的异质性[113,114]。Hermanowicz 等人根据生物，进一步用分形几何的方法研究了生物膜的形态特征[115]，结果的分形维数少于 3，并且分形维数在生物膜垂直于载体方向和平
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种未见报道的厌氧氨氧化菌分子生物学鉴定[J]. 任宏洋,张代钧,丛丽影,蔡庆. 环境工程学报. 2008(03)
[2]厌氧氨氧化反应器启动及污泥产率系数测定[J]. 任宏洋,张代钧,丛丽影,祖波. 重庆大学学报. 2008(01)
[3]氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学[J]. 张代钧,祖波,任宏洋,张萍,丛丽影,阎青. 环境科学. 2008(01)
[4]NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响[J]. 张代钧,任宏洋,祖波,白玉华. 环境工程学报. 2007(12)
[5]pH控制生物膜移动床反应器完全亚硝化的研究[J]. 邓嫔,李小明,杨麒,张少强,曾光明,张昱,易龙生. 环境科学. 2007(08)
[6]高铵氮废水生物硝化过程抑制现象初探[J]. 赵宗升,冯娟. 环境科学学报. 2007(08)
[7]温度对ANAMMOX滤池的影响[J]. 陈永,李捷,张树德,张杰. 重庆大学学报(自然科学版). 2007(07)
[8]不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较[J]. 朱静平,胡勇有. 环境工程学报. 2007(06)
[9]EGSB反应器中耦合厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的研究[J]. 祖波,张代钧,白玉华,张萍. 环境科学研究. 2007(02)
[10]长江流域降水量和径流量长期变化趋势检验[J]. 许继军,杨大文,雷志栋,李翀,彭静. 人民长江. 2006(09)
本文编号：3488820
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
好氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌系统发育关系
厌氧氨氧化菌与浮霉细菌等微生物的 16S rDNA 系统发育树如图 1.2 所示。Ⅰ厌氧氨氧化菌，Ⅱ典型的浮霉细菌，Ⅲ其他相似的细菌图1.2 厌氧氨氧化微生物16S rDNA系统发育树Fig 1.2 16S rDNA based phylogenetic tree of ANAMMOX bacteria② 厌氧氨氧化菌的生化反应机制Jetten 等人结合同位素追踪的结果以及厌氧氨氧化菌细胞透射电镜的照片，提出了厌氧氨氧化细胞反应模型[54]，如图 1.3 所示。亚硝酸盐在细胞质中被还原成羟胺，并与氨反应生成联氨，联氨在厌氧氨氧化体内被氧化成氮气。厌氧氨氧化过程中N2H4转化为氮气的过程是为了给NO2-还原为NH2OH 的反应提供等量的电子。厌氧氨氧化过程中的氮元素的代谢途径可能有两种[44]，其一：由周围是膜的酶复合体把氨和 NH2OH 转化为 N2H4，N2H4则在外周胞质内氧化为氮气。利用内部电子转移，酶复合体负责 N2H4氧化，而在这种酶复合体的细胞质位置上 NO2-被还原为 NH2OH。其二：氨和 NH2OH 在细胞质内被一种周围是膜的酶复合体转化为N2H4
图 1.7 生物膜 1D 概念模型Fig1.7 the 1D biofilm concept model反应－扩散理论建立的一维生物膜模型快速发展的同时，有学动力学模型对于生物膜的描述存在一些不合理的因素。物膜模型中假设生物量为连续介质，因此模拟过程中生物膜中组分以及生物膜中的液相的模拟过程也是连续的，连续性的假构具有不均匀性这一事实。而最新的研究也表明，生物膜实际牛顿型流体，非常容易变形，同时在生物膜表面还观察到“蘑构[111]，生物膜的不均匀性还表现在生物膜表层和内部结构有，生物膜表层的平均孔径高达 1.7～2.7 μm ，而其内层的孔径仅隙率也从表层的 84%～93%降到内层的 58%～67%[112]。一维模生物膜结构上局部的异质性[113,114]。Hermanowicz 等人根据生物，进一步用分形几何的方法研究了生物膜的形态特征[115]，结果的分形维数少于 3，并且分形维数在生物膜垂直于载体方向和平
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种未见报道的厌氧氨氧化菌分子生物学鉴定[J]. 任宏洋,张代钧,丛丽影,蔡庆. 环境工程学报. 2008(03)
[2]厌氧氨氧化反应器启动及污泥产率系数测定[J]. 任宏洋,张代钧,丛丽影,祖波. 重庆大学学报. 2008(01)
[3]氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学[J]. 张代钧,祖波,任宏洋,张萍,丛丽影,阎青. 环境科学. 2008(01)
[4]NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响[J]. 张代钧,任宏洋,祖波,白玉华. 环境工程学报. 2007(12)
[5]pH控制生物膜移动床反应器完全亚硝化的研究[J]. 邓嫔,李小明,杨麒,张少强,曾光明,张昱,易龙生. 环境科学. 2007(08)
[6]高铵氮废水生物硝化过程抑制现象初探[J]. 赵宗升,冯娟. 环境科学学报. 2007(08)
[7]温度对ANAMMOX滤池的影响[J]. 陈永,李捷,张树德,张杰. 重庆大学学报(自然科学版). 2007(07)
[8]不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较[J]. 朱静平,胡勇有. 环境工程学报. 2007(06)
[9]EGSB反应器中耦合厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的研究[J]. 祖波,张代钧,白玉华,张萍. 环境科学研究. 2007(02)
[10]长江流域降水量和径流量长期变化趋势检验[J]. 许继军,杨大文,雷志栋,李翀,彭静. 人民长江. 2006(09)
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