發(fā)布時(shí)間：2020-08-20 11:01

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,人類在生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生大量的含氮廢水排放到自然水體中。氨氮濃度過高會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象,并對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成嚴(yán)重的破壞。利用生物法去除水體中的氨氮具有環(huán)境友好、處理費(fèi)用較低以及有害副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)生物脫氮工藝已被廣泛應(yīng)用于污水處理,但存在工藝復(fù)雜、占地面積大、脫氮效率低等缺點(diǎn)。近年來發(fā)現(xiàn)的異養(yǎng)硝化菌,許多種類同時(shí)具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能,使硝化和反硝化作用在同一反應(yīng)系統(tǒng)和相同條件下同步進(jìn)行成為了可能,為生物脫氮理論提供了新途徑。異養(yǎng)硝化菌具有生長(zhǎng)繁殖快速、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、溶解氧需求量低、氨氮去除效果好等特點(diǎn),在生物脫氮過程中起著重要的作用。異養(yǎng)硝化菌的篩選及其脫氮特性的研究已成為生物脫氮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來,由于污染物排放量持續(xù)增加,北運(yùn)河水體污染嚴(yán)重,其中氨氮是北運(yùn)河水體中氮素污染物的主要存在形式。土著微生物在水體污染治理中具有適應(yīng)性強(qiáng)、污染物去除效率高、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低等特點(diǎn),從環(huán)境中篩選土著異養(yǎng)硝化菌并研究其脫氮特性,為異養(yǎng)硝化菌用于水體氨氮污染的治理奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究通過富集培養(yǎng)、梯度稀釋涂平板、平板劃線以及定性和定量實(shí)驗(yàn)等方法,從北運(yùn)河污染底泥中分離篩選土著異養(yǎng)硝化菌,經(jīng)初篩階段分離出16株菌,定量分析發(fā)現(xiàn)其中的6株菌具有一定的異養(yǎng)硝化作用。對(duì)氨氮去除效果最好的1株菌HNM-4進(jìn)行了分子生物學(xué)鑒定,并通過系統(tǒng)發(fā)育分析確定該菌株為假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)。通過單因素實(shí)驗(yàn)研究菌株HNM-4的異養(yǎng)硝化性能表明,菌株HNM-4發(fā)揮異養(yǎng)硝化作用的最適環(huán)境條件為:初始氨氮濃度140 mg/L,最佳碳源為丁二酸鈉,碳氮比為9~18,最適溫度為30℃,初始pH值為7~8,鹽度為0~0.5%。研究菌株HNM-4的好氧反硝化性能實(shí)驗(yàn)表明,以硝酸鹽氮為唯一氮源進(jìn)行好氧反硝化時(shí),48 h內(nèi)菌株HNM-4對(duì)硝酸鹽氮和總氮的去除率分別為100%和12.05%;以亞硝酸鹽氮為唯一氮源進(jìn)行好氧反硝化時(shí),48 h內(nèi)菌株HNM-4對(duì)亞硝酸鹽氮和總氮的去除率分別為78.64%和9.75%。脫氮性能實(shí)驗(yàn)表明,在好氧條件下,以有機(jī)化合物丁二酸鈉為碳源,菌株HNM-4同時(shí)具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能,可將水中的氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮等氮素污染物進(jìn)行有效去除,并對(duì)總氮有一定的去除效果。最后選擇生物陶粒和聚氨酯泡沫作為菌株的固定化載體,對(duì)篩選的異養(yǎng)硝化菌HNM-4進(jìn)行吸附固定化,經(jīng)過多個(gè)周期的培養(yǎng)和掛膜實(shí)驗(yàn),通過掃描電鏡觀察菌株HNM-4掛膜前后載體的表面狀態(tài),可以看到載體掛膜后其框架結(jié)構(gòu)表面覆蓋著一層較為密集的乳白色菌體,表明菌株HNM-4具有一定的形成生物膜的能力。將固定化的菌株HNM-4投加到模擬氨氮廢水中進(jìn)行脫氮實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,固定化的菌株HNM-4對(duì)模擬廢水中氨氮和總氮的去除率分別達(dá)76.25%和61.07%。與游離態(tài)菌株相比,菌株的固定化對(duì)氨氮和總氮的去除率均有所提高。表明固定化微生物技術(shù)可強(qiáng)化土著異養(yǎng)硝化菌的脫氮效果。本研究通過從北運(yùn)河底泥中篩選土著異養(yǎng)硝化菌并研究其脫氮性能以及考察固定化微生物技術(shù)強(qiáng)化菌株的脫氮效能,旨在為河流氨氮污染的治理奠定理論基礎(chǔ)和提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;X172
【圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論研究現(xiàn)狀 我國(guó)水環(huán)境狀況中華人民共和國(guó)水利部發(fā)布的《2017 年中國(guó)水資源公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示（圖 年，全國(guó) 24.5 萬(wàn) km 的河流，Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)河長(zhǎng)占 78.5%，劣 V 類水質(zhì)河。生態(tài)環(huán)境部公布的《2017 年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，監(jiān)測(cè)的質(zhì)斷面中，Ⅰ類水質(zhì)斷面 35 個(gè)，占 2.2%；Ⅱ類 594 個(gè)，占 36.7%；Ⅲ占 32.9%；Ⅳ類 236 個(gè)，占 14.6%；Ⅴ類 84 個(gè)，占 5.2%；劣Ⅴ類 136 個(gè)。其中海河流域?yàn)橹卸任廴尽?

圖 1-2 2017 年海河五大水系水質(zhì) 含氮廢水的來源近年來，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，導(dǎo)致廢水排增加。農(nóng)田和城市徑流、農(nóng)藥使用、生活污水排放以及污染物浸出等，使機(jī)含氮化合物排入水體，水體氮污染成為主要的環(huán)境問題之一[3]。廢水中氮在水體中的存在形式之一，分為游離態(tài)氨氮（NH3-N）和離子態(tài)氨氮（NH中以其他形態(tài)存在的氮包括有機(jī)態(tài)氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和分子態(tài)氮含氮廢水的來源非常廣泛，主要包括如下幾點(diǎn)[5]：（1）工業(yè)廢水的排放，煉油、化肥生產(chǎn)以及食品加工等含氮廢水；（2）農(nóng)業(yè)面源排放，包括化肥大面積使用以及畜禽糞便的排放等；（3）城鎮(zhèn)生活污水的排放；（4）集中理設(shè)施，如城市垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾滲濾液等。河流、湖泊等地表水體中的含氮污染物質(zhì)的來源主要包括大氣沉降、城市、工業(yè)和生活污水的排放、化肥和農(nóng)藥的使用、牲畜糞便以及植物腐殖體

圖 1-3 傳統(tǒng)生物脫氮過程生物脫氮工藝主要包括 A/O、A2/O、SBR 以及 MBR 等工藝。 工藝/好氧（Anoxic/Oxic）工藝即 A/O 工藝是 20 世紀(jì) 70 年代由美國(guó)，是在二級(jí)生化處理的基礎(chǔ)上引進(jìn)缺氧段的工藝。異養(yǎng)菌將污水化作用生成氨氮，然后進(jìn)入好氧池進(jìn)行自養(yǎng)菌的硝化作用生成硝化液回流至缺氧池，經(jīng)異氧菌的反硝化作用將硝酸鹽氮還原為分

【參考文獻(xiàn)】

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3 梁賢;一株異養(yǎng)硝化細(xì)菌YL的篩選及其脫氮特性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

4 謝衛(wèi)朋;SBR工藝生物脫氮及外加碳源效果研究[D];太原理工大學(xué);2014年

5 孫移鹿;好氧反硝化菌的固定化應(yīng)用及效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 張獻(xiàn)旭;兩株異養(yǎng)硝化菌的篩選鑒定及其脫氮性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2797891