盐度和氨氮对产氢产乙酸反应和产甲烷反应的影响

发布时间：2017-08-23 21:02

  本文关键词：盐度和氨氮对产氢产乙酸反应和产甲烷反应的影响

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【摘要】：高盐度和高氨氮是很多工业有机废水的共同特征,而厌氧消化过程的主要功能菌群对盐度和氨氮的代谢特征和耐受能力存在较大差异,特别是产氢产乙酸反应和产甲烷反应所需的菌群更易受到它们的影响。本文以丁酸钠、丙酸钠、乙酸钠、甲酸钠和H_2/CO_2为唯一碳源,以NaCl和NH_4Cl调节盐度和氨氮浓度,对UASB的厌氧活性污泥进行间歇培养,通过比较比基质转化速率和累积产甲烷量的半抑制浓度(IC50),阐明盐度和氨氮对丁酸和丙酸甲烷发酵过程中产氢产乙酸和产甲烷作用的影响,以期为废水厌氧生物处理系统的优化控制提供理论依据和参考。研究表明,丁酸互营氧化菌(SBOB)和丙酸互营氧化菌(SPOB)等产氢产乙酸菌群,以及包括乙酸营养型产甲烷菌(ACM)、甲酸营养型产甲烷菌(FTM)和氢营养型产甲烷菌(HTM)在内的产甲烷菌群,其代谢活性均受到较高盐度和氨氮浓度的显著抑制。盐度对丁酸和丙酸甲烷发酵的影响实验表明,SBOB、SPOB、ACM和HTM,其特征底物的IC50分别为10.06、5.32、3.56和9.47 g/L,而以产甲烷量衡量的ACM、FTM和HTM的盐度半抑制浓度IC50为4.30、42.44和15.51 g/L。对氨氮影响的测试表明,SBOB、SPOB、ACM和HTM,其特征底物的IC50分别为12.73、6.30、1.91和28.70 g/L,而以产甲烷量衡量的ACM、FTM和HTM的氨氮半抑制浓度IC50为4.11、180.39和71.08 g/L。以上结果说明,SBOB、SPOB、ACM、FTM和HTM等功能菌群,虽然对盐度和氨氮的耐受性有显著差异,但其代谢活性均随着废水盐度和氨氮的增加而降低,表现出明显的抑制效应。其中,ACM对盐度和氨氮的耐受性在上述五类功能菌群中是最差的。因此,要保证厌氧消化系统的高效稳定运行,需要将系统内的盐度和氨氮浓度分别控制在1.91和3.56 g/L以下。
【关键词】：盐度 氨氮 产氢产乙酸反应 产甲烷反应 抑制作用
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ920.6;X703
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题背景、研究的目的意义及课题来源9-12
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究目的和意义10-11
• 1.1.3 课题来源11-12
• 1.2 废水的厌氧生物处理技术12-19
• 1.2.1 厌氧生物处理系统的主要微生物菌群12-15
• 1.2.2 厌氧产甲烷过程的互营代谢15-17
• 1.2.3 甲烷发酵过程中的限速步骤分析17-19
• 1.3 含盐废水的来源与对厌氧消化系统的影响19-20
• 1.3.1 含盐废水来源19
• 1.3.2 含盐废水对厌氧消化系统的影响19-20
• 1.4 含氨氮废水来源与对厌氧消化系统的影响20-21
• 1.4.1 含氨氮废水来源20
• 1.4.2 含氨氮废水对厌氧消化系统的影响20-21
• 1.5 主要研究内容21-22
• 第2章 实验材料与方法22-28
• 2.1 实验材料22-23
• 2.1.1 颗粒污泥来源22
• 2.1.2 培养基22-23
• 2.2 实验仪器设备及试剂23-24
• 2.2.1 主要仪器设备23-24
• 2.2.2 实验试剂24
• 2.3 实验方法24-26
• 2.3.1 厌氧培养基的制备24
• 2.3.2 静态摇瓶实验24
• 2.3.3 常规分析项目及方法24-26
• 2.4 数据分析26-28
• 2.4.1 活性污泥的比基质转化速率26
• 2.4.2 盐度对比基质转化速率的半抑制浓度26
• 2.4.3 氨氮对比基质转化速率的半抑制浓度26-27
• 2.4.4 相对产甲烷率27
• 2.4.5 盐度对累积产甲烷量的半抑制浓度27
• 2.4.6 氨氮对累积产甲烷量的半抑制浓度27-28
• 第3章 盐度对丁酸和丙酸甲烷发酵的影响研究28-47
• 3.1 引言28
• 3.2 盐度对产氢产乙酸反应的影响28-37
• 3.2.1 盐度对丁酸甲烷发酵过程的影响28-32
• 3.2.2 盐度对丙酸甲烷发酵过程的影响32-37
• 3.3 盐度对产甲烷反应的影响37-42
• 3.3.1 盐度对乙酸营养型产甲烷过程的影响37-39
• 3.3.2 盐度对甲酸营养型产甲烷过程的影响39-41
• 3.3.3 盐度对氢营养型产甲烷过程的影响41-42
• 3.4 盐度对甲烷发酵过程功能菌群的抑制作用与分析42-45
• 3.4.1 盐度对厌氧活性污泥比基质转化速率的影响42-43
• 3.4.2 盐度对主要功能菌群的半抑制浓度43-44
• 3.4.3 盐度对产甲烷菌群的抑制作用比较与分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 氨氮对丁酸和丙酸甲烷发酵的影响研究47-62
• 4.1 引言47
• 4.2 氨氮对产氢产乙酸反应的影响47-53
• 4.2.1 氨氮对丁酸甲烷发酵过程的影响47-50
• 4.2.2 氨氮对丙酸甲烷发酵过程的影响50-53
• 4.3 氨氮对产甲烷反应的影响53-58
• 4.3.1 氨氮对乙酸营养型产甲烷过程的影响53-55
• 4.3.2 氨氮对甲酸营养型产甲烷过程的影响55-56
• 4.3.3 氨氮对氢营养型产甲烷过程的影响56-58
• 4.4 氨氮对甲烷发酵过程功能菌群的抑制作用与分析58-61
• 4.4.1 氨氮对厌氧活性污泥比基质转化速率的影响58-59
• 4.4.2 氨氮对主要功能菌群的半抑制浓度59
• 4.4.3 氨氮对几种产甲烷菌群的影响比较与分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果74-76
• 致谢76

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本文编号：727265