耦合生物膜系统中生物膜的粘附性能和微生物群落研究

发布时间：2017-08-08 18:15

  本文关键词：耦合生物膜系统中生物膜的粘附性能和微生物群落研究

  更多相关文章： IMBBR-MBR 粗糙度 粘附力 胞外聚合物(EPS) 微生物群落

【摘要】：本课题采用由移动床生物膜反应器与膜生物反应器组成的耦合生物膜反应器(Intergrated Moving Bed Biofilm Reactor-Membrane Bioreactor, IMBBR-MBR)处理人工模拟生活废水,研究了反应器对CODcr和氨氮的去除机理,反应器中的生物膜的粘附性能及其微生物群落。IMBBR-MBR同时具备移动床生物膜反应器(MBBR)和膜生物反应器(MBR)的优点。本实验反应器的启动运行分为两个阶段：I阶段,2014年11月19日开始启动运行81天,该阶段主要通过测定反应器的进水、MBBR区、MBR区和出水的常规指标(CODCr、氨氮和总磷)研究IMBBR-MBR对人工模拟生活废水的处理效果,运行状况和去除机理；II阶段,2015年3月16日开始启动运行51天,该阶段主要采用原子力显微镜观测和高通量测序的方法研究IMBBR-MBR中的生物膜的粘附性能和微生物群落在运行过程中的动态变化。主要研究结果如下：IMBBR-MBR采取快速排泥法挂膜,启动时接种污泥浓度为3500 mg/L,反应器前七天采用间歇进出水方式运行,水力停留时间为24小时。加入膜组件后采用连续进出水方式运行,水力停留时间变为8小时。系统运行期间,每一天采用一台DO测定仪对反应器中MBBR区域的DO值进行自动实时监测,仪器连接电脑,详细展现了MBBR区中DO的每时每刻情况。实验结果表明：I阶段,出水CODCr浓度都低于20 mg/L,有时甚至低达1.33 mg/L,系统稳定运行时CODcr的去除率都大于80%；氨氮出水浓度低于1 mg/L,氨氮的去除率最高可达99.65%,总磷的去除效率不高在50%左右,大部分CODCr、氨氮都在MBBR区得以降解去除,而MBR区起到深度处理的作用,使系统出水水质更稳定；Ⅱ阶段,在系统运行过程中,填料上生物膜表面粗糙度很快增长到最大值,然后又降低到一个相对稳定值并一直维持着,通过原子力显微镜测定生物膜的粘附力,并在同一时间取样测定生物膜的胞外聚合物(EPS)的量。生物膜的胞外聚合物分为紧密型和疏松型,由于胞外聚合物的主要成分是多糖和蛋白质,所以分别测定了紧密型和疏松型EPS中的多糖、蛋白质,并且测定其总有机碳(TOC)用来表征EPS。实验结果表明EPS与粘附力有正相关关联,特别是紧密型的多糖和蛋白质的总和对粘附力的影响最大。通过高通量测序对生物膜进行微生物种群的跟踪,发现在生物膜形成稳定过程的生物多样性是逐渐减低的,在生物膜成熟稳定期Gammaproteobacteria是优势菌种。综上所述,本实验呈现了IMBBR-MBR系统中生物膜的粘附性能和微生物群落的变化规律。为以后的IMBBR-MBR的工程应用提供理论依据。
【关键词】：IMBBR-MBR 粗糙度 粘附力 胞外聚合物(EPS) 微生物群落
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 移动床生物膜反应器15-16
• 1.2.1 MBBR的特点15
• 1.2.2 MBBR的研究进展15-16
• 1.3 膜生物反应器16-17
• 1.3.1 MBR的特点16-17
• 1.3.2 MBR的研究进展17
• 1.4 耦合生物膜反应器17-18
• 1.5 原子力显微镜18-19
• 1.6 课题的研究意义19-20
• 1.7 课题来源与研究内容20-21
• 1.7.1 课题来源20
• 1.7.2 课题研究内容20-21
• 1.8 本文创新点21-22
• 第二章 实验部分22-35
• 2.1 实验设备22-24
• 2.1.1 设备装置22-23
• 2.1.2 悬浮填料23
• 2.1.3 设备材料23-24
• 2.2 常规指标分析24-27
• 2.2.1 分析方法24-25
• 2.2.2 试剂25-26
• 2.2.3 仪器26
• 2.2.4 MBBR区填料生物膜的测定26-27
• 2.3 MBBR区生物膜胞外聚合物的测定27-29
• 2.3.1 试剂28
• 2.3.2 仪器28-29
• 2.4 生物膜粘附性能的测定29-30
• 2.5 生物膜微生物高通量测序30-35
• 2.5.1 操作步骤30-34
• 2.5.2 实验主要试剂34
• 2.5.3 实验仪器34-35
• 第三章 耦合生物膜反应器的试运行35-43
• 3.1 反应器试运行实验水质35
• 3.2 反应器试运行条件35-36
• 3.3 COD_(Cr)去除效果及去除机理36-37
• 3.4 氮去除效果及去除机理37-39
• 3.5 磷去除效果39-40
• 3.6 生物相观察40-42
• 3.7 本章小节42-43
• 第四章 耦合生物膜反应器的运行性能43-49
• 4.1 反应器启动43
• 4.2 反应器运行条件43-44
• 4.3 生物膜附着量和污泥浓度变化44-45
• 4.4 出水水质45-47
• 4.4.1 COD_(Cr)去除效果45-46
• 4.4.2 氮去除效果46-47
• 4.5 本章小节47-49
• 第五章 生物膜的粘附性能和微生物群落49-61
• 5.1 生物膜宏观形成过程49-50
• 5.2 生物膜微观表面形态变化50-51
• 5.3 生物膜表面粗糙度的变化51-52
• 5.4 生物膜的物理化学特征及参数间的关系52-55
• 5.5 生物膜的微生物群落演替55-60
• 5.6 本章小节60-61
• 结论与展望61-64
• 结论61-62
• 展望62-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间发表论文70-71
• 攻读学位期间参加的科研项目71-73
• 致谢73

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本文编号：641341