异养硝化-好氧反硝化菌强化序批式反应器脱氮研究
发布时间：2021-04-06 08:11
传统生物脱氮主要通过自养硝化和缺氧异养反硝化菌的结合,但其低的氨氧化速率和相对苛刻的控制条件导致了脱氮成本的增加。异养硝化-好氧反硝化菌因其在好氧条件下具备反硝化能力而受到关注。目前对异养硝化-好氧反硝化菌的研究多侧重于单一菌株的筛选及其脱氮性能的测试,而对复合菌的研究较少,且大多为间歇实验。单菌环境适应力弱于复合菌,更易受外界环境的干扰;复合菌在处理时间和效果上较单菌株均具有优势。本文通过异养硝化-好氧反硝化菌筛选,结合中间产物变化、氮平衡计算及酶活表达探究其脱氮机制;优化复合菌脱氮条件,探究其同步硝化反硝化效果。将复合菌投加于序批式反应器（SBR）中构建稳定强化同步生物脱氮体系,研究外源性微生物的添加对SBR出水水质、污泥硝化活性及胞外聚合物分泌的影响;利用高通量测序技术探究不同时期污泥微生物群落结构的动态变化。主要研究内容与结论如下:（1）从活性污泥中筛选了两株异养硝化-好氧反硝化菌S4和S9,经鉴定分别为Bacillus subtilis和Pseudomonas aeruginosa。好氧条件下,以CH3COONa为碳源,S4和S9可利用NH4<...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
菌株S4和S9扫描电镜照片
安徽大学硕士学位论文15图2.2菌株S4、S9的系统进化树Figure2.2PhylogenetictreeofstrainsS4andS92.2.2菌株S4和S9的脱氮性能2.2.2.1异养硝化性能图2-3表明了好氧条件下硝化培养基中菌株的生长及代谢情况。S4在30h后达到平稳生长阶段（图2.3a），OD600由0.01增加到1.218，在18~24h内达到最大比生长速率0.189/h（以细胞浓度计），至48h时，NH4+-N转化率达93.03%，TN去除率为76.98%。图2.3b为S9的整体氮代谢情况，与S4不同，S9在反应起始阶段NH4+-N迅速转化，最大转化速率在6~12h，为6.82mg/L/h，在48h时NH4+-N和TN去除率分别达91.32%和80.80%，菌株最大比生长速率为0.178/h。与Chryseobacteriumsp.R31不同[68]，S4、S9代谢过程中均未检测到NO2--N的存在，这表明NO2--N作为中间产物被迅速转化；S4在反应过程出现NO3--N的积累，24h达到最大值14.24mg/L后逐渐降低，与菌株Bacillussp.JN-4的代谢路径相似[66]。反应后溶液pH均显碱性，COD（初始浓度为1500mg/L）变化规律与TN相似，S4、S9在48h去除率分别为70.21%、78.66%，菌株在降解有机物的同时完成了脱氮，符合异养硝化菌的生长代谢[69]。反应中间产物的变化初步表明菌株可以进行反硝化，具备同步脱氮的能力。2.2.2.2好氧反硝化特性分别以KNO3、NaNO2为唯一氮源（DO150r/min≈5.97±0.03mg/L，以空白培养基检测），探究菌株S4、S9的好氧反硝化性能。图2.4a、c显示，以NO3--N为唯一氮源，浓度为100mg/L时，S4、S9都能够较好的生长。48h内，NO3--N去除率分别为91.7%和96.1%，反硝化速率最快分别为4.28mg/L/h和5.21mg/L/h。36h后OD600达到最大值分别为1.293和1.226，pH从7.4增至9.07、9.2，TN去除率分别为78.34%和84.02%；COD去除率
安徽大学硕士学位论文25第三章复合菌强化SBR脱氮研究本章以前期从环境中筛选得到的异养硝化-好氧反硝化菌S4、S9组成的复合菌为外源添加生物，设计两组平行运行的SBR反应器，SBR1投加复合菌用于生物强化，SBR2作为对照。测定整个周期两组反应器出水水质变化，结合污泥硝化活性变化探究反应器强化脱氮的效果；研究外来菌株的投加对SBR1不同时期污泥胞外聚合物分泌的影响。3.1材料与方法3.1.1实验装置SBR主体有效容积为4L，高40cm，内径13cm，材质为有机玻璃（图3.1）。反应器整体运行由时间控制器控制，反应器底部装有曝气砂头，空气泵提供曝气经转子流量计调节大小，进出水分别由蠕动泵、电磁阀控制，采用加热棒供热以维持水温。图3.1实验装置图Figure3.1Deviceoftheexperiment3.1.2实验材料与方法接种污泥取自合肥市小仓房污水处理厂氧化沟末端，沉降性能良好，呈黄褐色。平行运行两只SBR（SBR1、SBR2），接种污泥浓度为3gMLSS/L，反应整个周期分成三个阶段（驯化、稳定、强化期）。进水为人工合成废水：CH3COONa，COD500-600mg/L，(NH4)2SO4，NH4+-N50-60mg/L，K2HPO4，PO4--P5-6mg/L，CaCl230mg/L，MgSO440mg/L，微量元素1mL/L，微量元素成分见表3.1。用NaHCO3调节进水pH为7.4左控制器进水箱出水箱蠕动泵电磁阀气体流量计空气泵出水
本文编号：3121105
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
菌株S4和S9扫描电镜照片
安徽大学硕士学位论文15图2.2菌株S4、S9的系统进化树Figure2.2PhylogenetictreeofstrainsS4andS92.2.2菌株S4和S9的脱氮性能2.2.2.1异养硝化性能图2-3表明了好氧条件下硝化培养基中菌株的生长及代谢情况。S4在30h后达到平稳生长阶段（图2.3a），OD600由0.01增加到1.218，在18~24h内达到最大比生长速率0.189/h（以细胞浓度计），至48h时，NH4+-N转化率达93.03%，TN去除率为76.98%。图2.3b为S9的整体氮代谢情况，与S4不同，S9在反应起始阶段NH4+-N迅速转化，最大转化速率在6~12h，为6.82mg/L/h，在48h时NH4+-N和TN去除率分别达91.32%和80.80%，菌株最大比生长速率为0.178/h。与Chryseobacteriumsp.R31不同[68]，S4、S9代谢过程中均未检测到NO2--N的存在，这表明NO2--N作为中间产物被迅速转化；S4在反应过程出现NO3--N的积累，24h达到最大值14.24mg/L后逐渐降低，与菌株Bacillussp.JN-4的代谢路径相似[66]。反应后溶液pH均显碱性，COD（初始浓度为1500mg/L）变化规律与TN相似，S4、S9在48h去除率分别为70.21%、78.66%，菌株在降解有机物的同时完成了脱氮，符合异养硝化菌的生长代谢[69]。反应中间产物的变化初步表明菌株可以进行反硝化，具备同步脱氮的能力。2.2.2.2好氧反硝化特性分别以KNO3、NaNO2为唯一氮源（DO150r/min≈5.97±0.03mg/L，以空白培养基检测），探究菌株S4、S9的好氧反硝化性能。图2.4a、c显示，以NO3--N为唯一氮源，浓度为100mg/L时，S4、S9都能够较好的生长。48h内，NO3--N去除率分别为91.7%和96.1%，反硝化速率最快分别为4.28mg/L/h和5.21mg/L/h。36h后OD600达到最大值分别为1.293和1.226，pH从7.4增至9.07、9.2，TN去除率分别为78.34%和84.02%；COD去除率
安徽大学硕士学位论文25第三章复合菌强化SBR脱氮研究本章以前期从环境中筛选得到的异养硝化-好氧反硝化菌S4、S9组成的复合菌为外源添加生物，设计两组平行运行的SBR反应器，SBR1投加复合菌用于生物强化，SBR2作为对照。测定整个周期两组反应器出水水质变化，结合污泥硝化活性变化探究反应器强化脱氮的效果；研究外来菌株的投加对SBR1不同时期污泥胞外聚合物分泌的影响。3.1材料与方法3.1.1实验装置SBR主体有效容积为4L，高40cm，内径13cm，材质为有机玻璃（图3.1）。反应器整体运行由时间控制器控制，反应器底部装有曝气砂头，空气泵提供曝气经转子流量计调节大小，进出水分别由蠕动泵、电磁阀控制，采用加热棒供热以维持水温。图3.1实验装置图Figure3.1Deviceoftheexperiment3.1.2实验材料与方法接种污泥取自合肥市小仓房污水处理厂氧化沟末端，沉降性能良好，呈黄褐色。平行运行两只SBR（SBR1、SBR2），接种污泥浓度为3gMLSS/L，反应整个周期分成三个阶段（驯化、稳定、强化期）。进水为人工合成废水：CH3COONa，COD500-600mg/L，(NH4)2SO4，NH4+-N50-60mg/L，K2HPO4，PO4--P5-6mg/L，CaCl230mg/L，MgSO440mg/L，微量元素1mL/L，微量元素成分见表3.1。用NaHCO3调节进水pH为7.4左控制器进水箱出水箱蠕动泵电磁阀气体流量计空气泵出水
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