硝酸盐/Fe（Ⅱ）复合污染地下水的微生物修复与机理研究
发布时间：2022-05-05 20:59
随着社会经济和工业的快速发展,地下水硝酸盐/Fe（Ⅱ）复合型污染已成为威胁居民饮用水安全的严重环境问题。但这两种污染物在厌氧处理过程中的相互影响机制尚不清楚,本研究采用异养反硝化菌同时进行反硝化和Fe（Ⅱ）氧化,探讨两种污染物在同步去除过程中的互作关系及机理,为硝酸盐/Fe（Ⅱ）复合型污染地下水的修复提供新的途径。首先采用合成污染地下水,在不同硝酸盐和Fe（Ⅱ）浓度下证实了异养反硝化菌同时反硝化和氧化Fe（Ⅱ）的能力,除较高Fe（Ⅱ）浓度为200 mg/L时异养反硝化菌受到抑制失去活性,其他浓度条件下（≤100 mg/L）硝酸盐去除效率均达到约100%,Fe（Ⅱ）氧化效率（12.5%~100%）与硝酸盐初始浓度和还原量成正相关。然后,利用Box-Bechken设计和响应曲面法（RSM）优化污染物去除反应的温度、pH及C/N比条件,确定了最佳条件为24.93℃、pH 7.23和C/N比1.43。本研究还证实了使用实际污染地下水时,异养反硝化菌仍能够有效地进行反硝化和Fe（Ⅱ）氧化反应,且反应速率高于合成污染地下水。在研究不同Fe（Ⅱ）浓度对异养反硝化菌的影响时发现,当Fe（Ⅱ）浓度较低时...
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 地下水资源概况
1.1.1 地下水资源现状
1.1.2 地下水污染现状
1.2 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)污染现状
1.2.1 地下水硝酸盐污染的来源及危害
1.2.2 地下水铁污染的来源及危害
1.2.3 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)复合型污染现状
1.3 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)污染修复技术
1.4 微生物介导的N/Fe元素循环及耦合作用
1.4.1 微生物介导的铁元素循环
1.4.2 微生物介导的氮元素循环
1.4.3 微生物介导的反硝化偶联铁氧化过程中N/Fe的耦合作用
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能研究及条件优化
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 异养反硝化菌的富集
2.2.2 实验用水
2.2.3 仪器与试剂
2.2.4 实验设计及数据处理
2.2.5 实验方法
2.2.6 测试方法
2.2.7 微生物群落结构和多样性分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 不同NO_3~--N和Fe(Ⅱ)浓度下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能.
2.3.2 不同阴离子/阳离子对同步脱氮除铁反应的影响
2.3.3 不同pH条件下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能
2.3.4 不同C/N条件下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能
2.3.5 异养反硝化菌同步脱氮除铁反应条件优化
2.3.6 不同温度、pH及C/N比条件下微生物群落结构分析
2.3.7 实际地下水中异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的性能
2.4 本章小结
第3章 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验用水
3.2.2 仪器与试剂
3.2.3 实验方法
3.2.4 测试方法
3.2.5 微生物群落结构和多样性分析
3.2.6 热力学计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌脱氮除铁反应的影响
3.3.2 酸盐还原同步Fe(Ⅱ)氧化反应的热力学分析
3.3.3 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌生长繁殖及代谢的影响
3.3.4 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌群多样性的影响
3.3.5 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌ETSA的影响分析
3.4 本章小结
第4章 天然矿物质对异养反硝化菌同步脱氮除铁性能的影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验用水
4.2.2 仪器与试剂
4.2.3 实验方法
4.2.4 测试方法
4.2.5 微生物群落结构和多样性分析方法
4.2.6 微生物抵抗力计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 麦饭石对异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的影响
4.3.2 磷矿石对异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的影响
4.3.3 添加活性物质时的微生物群落组成分析
4.3.4 微生物群落受到扰动时的抵抗力分析
4.4 本章小结
第5章 异养反硝化菌群同步脱氮除铁反应机理
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 仪器与试剂
5.2.2 反硝化相关酶基因表达的定量
5.2.3 基因相对表达量的计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 异养反硝化菌介导同步脱氮除铁过程中反硝化基因表达分析
5.3.2 异养反硝化菌还原硝酸盐同时氧化Fe(Ⅱ)的代谢路径分析
5.3.3 不同处理条件下异养反硝化菌群落构成及不同微生物类群的互作关系分析
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 建议
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3651004
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 地下水资源概况
1.1.1 地下水资源现状
1.1.2 地下水污染现状
1.2 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)污染现状
1.2.1 地下水硝酸盐污染的来源及危害
1.2.2 地下水铁污染的来源及危害
1.2.3 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)复合型污染现状
1.3 地下水硝酸盐/Fe(Ⅱ)污染修复技术
1.4 微生物介导的N/Fe元素循环及耦合作用
1.4.1 微生物介导的铁元素循环
1.4.2 微生物介导的氮元素循环
1.4.3 微生物介导的反硝化偶联铁氧化过程中N/Fe的耦合作用
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能研究及条件优化
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 异养反硝化菌的富集
2.2.2 实验用水
2.2.3 仪器与试剂
2.2.4 实验设计及数据处理
2.2.5 实验方法
2.2.6 测试方法
2.2.7 微生物群落结构和多样性分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 不同NO_3~--N和Fe(Ⅱ)浓度下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能.
2.3.2 不同阴离子/阳离子对同步脱氮除铁反应的影响
2.3.3 不同pH条件下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能
2.3.4 不同C/N条件下异养反硝化菌同步脱氮除铁的性能
2.3.5 异养反硝化菌同步脱氮除铁反应条件优化
2.3.6 不同温度、pH及C/N比条件下微生物群落结构分析
2.3.7 实际地下水中异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的性能
2.4 本章小结
第3章 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验用水
3.2.2 仪器与试剂
3.2.3 实验方法
3.2.4 测试方法
3.2.5 微生物群落结构和多样性分析
3.2.6 热力学计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌脱氮除铁反应的影响
3.3.2 酸盐还原同步Fe(Ⅱ)氧化反应的热力学分析
3.3.3 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌生长繁殖及代谢的影响
3.3.4 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌群多样性的影响
3.3.5 Fe(Ⅱ)对异养反硝化菌ETSA的影响分析
3.4 本章小结
第4章 天然矿物质对异养反硝化菌同步脱氮除铁性能的影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验用水
4.2.2 仪器与试剂
4.2.3 实验方法
4.2.4 测试方法
4.2.5 微生物群落结构和多样性分析方法
4.2.6 微生物抵抗力计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 麦饭石对异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的影响
4.3.2 磷矿石对异养反硝化菌同步脱氮除铁反应的影响
4.3.3 添加活性物质时的微生物群落组成分析
4.3.4 微生物群落受到扰动时的抵抗力分析
4.4 本章小结
第5章 异养反硝化菌群同步脱氮除铁反应机理
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 仪器与试剂
5.2.2 反硝化相关酶基因表达的定量
5.2.3 基因相对表达量的计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 异养反硝化菌介导同步脱氮除铁过程中反硝化基因表达分析
5.3.2 异养反硝化菌还原硝酸盐同时氧化Fe(Ⅱ)的代谢路径分析
5.3.3 不同处理条件下异养反硝化菌群落构成及不同微生物类群的互作关系分析
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 建议
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3651004
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