MABR脱氮除碳效能及微生物膜特性研究
发布时间：2022-06-01 21:32
无泡曝气膜生物反应器（MABR）是一种新型的具有广泛应用前景的有机废水处理技术。本研究将传统污水检测手段与通量测序技术相结合,重点以MABR生物膜为主要研究对象,系统地考察其在不同工况条件下对生活污水中碳氮等污染物的去除特征,揭示细菌和古菌生物群落结构的演替规律、评析功能菌群与运行效能之间的关系,探究生物膜内微生物群落的构建和调控机制,为高效MABR的研制奠定基础。本论文实验研究结果表明,在批量进水、HRT为24 h以及可生化性接近100%的前提下,MABR生物膜在生活污水处理过程中对有机质具有快速的吸附和氧化能力,且不易受到低温、高盐、低供氧压力、水流冲击和高进水COD和NH4-N浓度等环境的消极影响;而NH4-N的去除易遭受低温、低供氧压力和高NH4-N浓度的抑制;TN与NH4-N的脱除基本保持同步,但在一定程度上会受到高盐度的胁迫和削弱。然而,TN和COD的去除并不同步,寡营养阶段微生物的内源呼吸以及部分死亡菌体充当了反硝化所需碳源,促进了TN的去除。同时,反应器普遍出现好氧反硝化现象。在进水COD和NH4-N分别为200-400和30-40 mg/L时,反应器普遍地获得了高于9...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 污水处理技术概述
1.2.1 物理化学法
1.2.2 生物处理法
1.3 膜曝气生物膜反应器研究进展
1.3.1 膜曝气生物膜反应器的起源与发展
1.3.2 膜曝气生物膜反应器的构造和原理
1.3.3 膜曝气生物膜反应器的脱氮除碳技术研究进展
1.4 污水处理过程中的微生物脱氮机理
1.5 宏基因组测序技术在微生物群落结构解析中的应用
1.6 微生物群落生态结构数据的分析方法
1.6.1 生物多样性分析
1.6.2 排序分析
1.7 本课题的研究目的、意义以及研究内容
1.7.1 研究目的与意义
1.7.2 研究内容
1.7.3 研究方案
1.7.4 课题来源
第二章 材料与方法
2.1 实验装置与设备
2.1.1 MABR装置流程
2.1.2 主要仪器设备
2.2 MABR的启动和运行
2.2.1 批量进水
2.2.2 挂膜方法
2.2.3 生物膜的驯化
2.2.4 反应器运行的工况条件
2.3 污泥以及生物膜样品的取样
2.4 16S r DNA样品的制备
2.4.1 宏基因组DNA的提取
2.4.2 16S rDNA的聚合酶链式反应扩增（PCR）
2.4.3 PCR纯化步骤
2.4.4 琼脂糖凝胶电泳
2.5 测序与数据分析
2.5.1 454-焦磷酸通量测序技术的应用步骤
2.5.2 测序数据的统计分析
2.6 检测项目与分析方法
2.6.1 水质分析检测
2.6.2 水流流速
2.6.3 生物膜厚度
2.6.4 生物膜密度
第三章 液相流速、进水COD和NH_4-N浓度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
3.1 引言
3.2 长期运行效果
3.3 短期水质跟踪分析
3.4 生物膜物化性质分析
3.5 生物膜微生物群落多样性分析
3.5.1 α-多样性指数
3.5.2 β-多样性指数
3.6 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
3.6.1 细菌群落结构组成及演替规律
3.6.2 古菌群落结构组成及演替规律
3.7 进水负荷、微生物以及效能之间的关联
3.7.1 进水负荷、细菌和运行效能三者之间的关系
3.7.2 进水负荷、古菌和运行效能三者之间的关系
3.8 本章小结
第四章 盐度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
4.1 引言
4.2 长期运行效果
4.3 短期水质跟踪分析
4.4 生物膜微生物群落多样性分析
4.4.1 α-指数分析
4.4.2 β-指数和主成分分析
4.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
4.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
4.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
4.6 盐度、运行效能与微生物群落之间的相关性
4.7 本章小结
第五章 温度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
5.1 引言
5.2 长期运行效果
5.3 短期水质跟踪分析
5.4 生物膜微生物群落多样性分析
5.4.1 α-指数分析
5.4.2 β-指数和主成分分析
5.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
5.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
5.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
5.6 本章小结
第六章 供氧压力对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
6.1 引言
6.2 长期运行效果
6.3 短期水质跟踪分析
6.4 生物膜微生物群落多样性分析
6.4.1 α-指数分析
6.4.2 β-指数和主成分分析
6.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
6.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
6.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
6.6 供氧压力、运行效能与细菌、古菌群落之间的相关性
6.7 本章小结
第七章 MABR生物膜的群落构建机制初探
7.1 引言
7.2 空白实验微生物群落结构简析
7.3 MABR微生物群落构建机制探讨
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要研究结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”污染减排面临的形势和政策措施[J]. 于飞. 环境保护. 2012(19)
[2]盐度冲击对活性污泥系统性能影响的研究[J]. 周鹏. 环境科学与技术. 2011(05)
[3]Application of immobilized psychrotrophs in ICCBR to treat domestic wastewater and its microbiological investigation[J]. BEN Yue, CHEN ZhongLin, XU ZhenZhen & JIANG AnXi State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China. Chinese Science Bulletin. 2009(09)
[4]低温生活污水处理系统中耐冷菌的筛选及动力学研究[J]. 贲岳,陈忠林,徐贞贞,齐飞,叶苗苗,沈吉敏,姜安玺. 环境科学. 2008(11)
[5]萃取膜生物反应器处理苯酚废水的试验研究[J]. 戴宁,张晟禹,张凤君,李隋,赵文生. 环境科学. 2008(08)
[6]NaCl盐度对活性污泥系统脱氮性能的影响[J]. 王淑莹,唐冰,叶柳,彭永臻. 北京工业大学学报. 2008(06)
[7]无泡曝气膜生物反应器去除高氨氮废水的试验研究[J]. 刘鹏飞,朱文亭,刘旦玉,李盈利. 给水排水. 2006(08)
[8]无泡曝气硅橡胶平板膜生物反应器处理生活污水研究[J]. 蒋柏泉,刘小兵. 南昌大学学报(工科版). 2005(04)
[9]运行温度对活性污泥特性的影响[J]. 吴成强,杨金翠,杨敏,吕文洲. 中国给水排水. 2003(09)
[10]无泡曝气膜生物反应器处理生活污水的研究[J]. 张雪琴,蒋柏泉. 南昌大学学报(工科版). 2003(02)
本文编号：3652875
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 污水处理技术概述
1.2.1 物理化学法
1.2.2 生物处理法
1.3 膜曝气生物膜反应器研究进展
1.3.1 膜曝气生物膜反应器的起源与发展
1.3.2 膜曝气生物膜反应器的构造和原理
1.3.3 膜曝气生物膜反应器的脱氮除碳技术研究进展
1.4 污水处理过程中的微生物脱氮机理
1.5 宏基因组测序技术在微生物群落结构解析中的应用
1.6 微生物群落生态结构数据的分析方法
1.6.1 生物多样性分析
1.6.2 排序分析
1.7 本课题的研究目的、意义以及研究内容
1.7.1 研究目的与意义
1.7.2 研究内容
1.7.3 研究方案
1.7.4 课题来源
第二章 材料与方法
2.1 实验装置与设备
2.1.1 MABR装置流程
2.1.2 主要仪器设备
2.2 MABR的启动和运行
2.2.1 批量进水
2.2.2 挂膜方法
2.2.3 生物膜的驯化
2.2.4 反应器运行的工况条件
2.3 污泥以及生物膜样品的取样
2.4 16S r DNA样品的制备
2.4.1 宏基因组DNA的提取
2.4.2 16S rDNA的聚合酶链式反应扩增（PCR）
2.4.3 PCR纯化步骤
2.4.4 琼脂糖凝胶电泳
2.5 测序与数据分析
2.5.1 454-焦磷酸通量测序技术的应用步骤
2.5.2 测序数据的统计分析
2.6 检测项目与分析方法
2.6.1 水质分析检测
2.6.2 水流流速
2.6.3 生物膜厚度
2.6.4 生物膜密度
第三章 液相流速、进水COD和NH_4-N浓度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
3.1 引言
3.2 长期运行效果
3.3 短期水质跟踪分析
3.4 生物膜物化性质分析
3.5 生物膜微生物群落多样性分析
3.5.1 α-多样性指数
3.5.2 β-多样性指数
3.6 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
3.6.1 细菌群落结构组成及演替规律
3.6.2 古菌群落结构组成及演替规律
3.7 进水负荷、微生物以及效能之间的关联
3.7.1 进水负荷、细菌和运行效能三者之间的关系
3.7.2 进水负荷、古菌和运行效能三者之间的关系
3.8 本章小结
第四章 盐度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
4.1 引言
4.2 长期运行效果
4.3 短期水质跟踪分析
4.4 生物膜微生物群落多样性分析
4.4.1 α-指数分析
4.4.2 β-指数和主成分分析
4.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
4.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
4.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
4.6 盐度、运行效能与微生物群落之间的相关性
4.7 本章小结
第五章 温度对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
5.1 引言
5.2 长期运行效果
5.3 短期水质跟踪分析
5.4 生物膜微生物群落多样性分析
5.4.1 α-指数分析
5.4.2 β-指数和主成分分析
5.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
5.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
5.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
5.6 本章小结
第六章 供氧压力对MABR生活污水处理性能及其生物膜结构的影响
6.1 引言
6.2 长期运行效果
6.3 短期水质跟踪分析
6.4 生物膜微生物群落多样性分析
6.4.1 α-指数分析
6.4.2 β-指数和主成分分析
6.5 生物膜微生物群落结构组成及演替规律
6.5.1 细菌群落结构组成及演替规律
6.5.2 古菌群落结构组成及演替规律
6.6 供氧压力、运行效能与细菌、古菌群落之间的相关性
6.7 本章小结
第七章 MABR生物膜的群落构建机制初探
7.1 引言
7.2 空白实验微生物群落结构简析
7.3 MABR微生物群落构建机制探讨
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要研究结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”污染减排面临的形势和政策措施[J]. 于飞. 环境保护. 2012(19)
[2]盐度冲击对活性污泥系统性能影响的研究[J]. 周鹏. 环境科学与技术. 2011(05)
[3]Application of immobilized psychrotrophs in ICCBR to treat domestic wastewater and its microbiological investigation[J]. BEN Yue, CHEN ZhongLin, XU ZhenZhen & JIANG AnXi State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China. Chinese Science Bulletin. 2009(09)
[4]低温生活污水处理系统中耐冷菌的筛选及动力学研究[J]. 贲岳,陈忠林,徐贞贞,齐飞,叶苗苗,沈吉敏,姜安玺. 环境科学. 2008(11)
[5]萃取膜生物反应器处理苯酚废水的试验研究[J]. 戴宁,张晟禹,张凤君,李隋,赵文生. 环境科学. 2008(08)
[6]NaCl盐度对活性污泥系统脱氮性能的影响[J]. 王淑莹,唐冰,叶柳,彭永臻. 北京工业大学学报. 2008(06)
[7]无泡曝气膜生物反应器去除高氨氮废水的试验研究[J]. 刘鹏飞,朱文亭,刘旦玉,李盈利. 给水排水. 2006(08)
[8]无泡曝气硅橡胶平板膜生物反应器处理生活污水研究[J]. 蒋柏泉,刘小兵. 南昌大学学报(工科版). 2005(04)
[9]运行温度对活性污泥特性的影响[J]. 吴成强,杨金翠,杨敏,吕文洲. 中国给水排水. 2003(09)
[10]无泡曝气膜生物反应器处理生活污水的研究[J]. 张雪琴,蒋柏泉. 南昌大学学报(工科版). 2003(02)
本文编号：3652875
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3652875.html
