發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 08:53

　　 厭氧氨氧化(Anammox)工藝是基于厭氧氨氧化微生物以N02-N為電子受體,將NH4-N直接氧化為N2的脫氮途徑而發(fā)展形成的新型脫氮工藝。該工藝無需添加額外碳源,無需曝氣,不產(chǎn)生溫室氣體,反應(yīng)流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于目前已知的厭氧氨氧化菌普遍具有倍增周期漫長(zhǎng),對(duì)溫度、溶解氧、pH等環(huán)境條件要求苛刻等缺陷,厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用長(zhǎng)期得不到快速發(fā)展。近幾十年,污水處理的資源化理念日益受到重視,Anammox作為新一代低耗能污水脫氮工藝,從20世紀(jì)90年代首次在污水處理工藝中被發(fā)現(xiàn)以來,一直被視作未來污水處理領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。世界各地水處理領(lǐng)域的研究人員從厭氧氨氧化的基礎(chǔ)理論到實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了不斷深入和廣泛的探討。針對(duì)Anammox菌倍增時(shí)間長(zhǎng)的缺陷,有研究采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理手段優(yōu)化微生物的生長(zhǎng)代謝環(huán)境,以加快厭氧氨氧化菌的富集,縮短工藝啟動(dòng)時(shí)間,也有研究通過降低接種污泥中共存微生物的活性,以使Anammox菌獲得更好的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,而達(dá)到快速富集的效果。本研究延續(xù)以上兩方面的研究思路,擬從降低共存微生物的活性和促進(jìn)厭氧氨氧化菌自身活性兩個(gè)途徑進(jìn)行工藝強(qiáng)化研究。一方面,采用經(jīng)高壓蒸汽滅活的厭氧顆粒污泥為接種污泥,進(jìn)行Anammox工藝啟動(dòng)。接種污泥中的部分微生物被滅活,其與Anammox菌的競(jìng)爭(zhēng)能力降低,更有利于Anammox菌的生長(zhǎng)。另一方面,通過具有生物親和性的特定電磁波照射,強(qiáng)化Anammox工藝。采用的特定電磁波可促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝等生命活動(dòng),能夠促進(jìn)Anammox菌富集和其活性的提高,實(shí)現(xiàn)工藝強(qiáng)化。主要研究結(jié)論如下:(1)接種高壓蒸汽滅活污泥的反應(yīng)器的Anammox啟動(dòng)時(shí)間從72天縮短到63天,啟動(dòng)時(shí)間節(jié)省了約12.5%,qPCR分析結(jié)果顯示,啟動(dòng)階段前50天厭氧氨氧化菌的比生長(zhǎng)速率從0.014/d增長(zhǎng)為0.045/d。在氮負(fù)荷提升階段,差異系數(shù)分析結(jié)果表明,接種滅活污泥的反應(yīng)器面對(duì)氮負(fù)荷的沖擊,其脫氮性能能夠保持更高的穩(wěn)定性。基于高通量測(cè)序的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)接種滅活污泥的反應(yīng)器中微生物群落多樣性和豐富度明顯降低,而厭氧氨氧化菌屬Candidatus Jettenia,Candidatus,Brocadia fU Kuenenia的相對(duì)豐度明顯增加。(2)特定電磁波能在短期內(nèi)提升厭氧氨氧化菌的活性,批量試驗(yàn)結(jié)果顯示,經(jīng)過30分鐘的照射,比厭氧氨氧化活性(SAA)提升了 76%,其對(duì)照結(jié)果表明,特定電磁波對(duì)Anammox的作用途徑主要為對(duì)Anammox菌的直接照射,而非通過改變水的理化性質(zhì)間接影響Anammox活性。(3)特定電磁波能夠強(qiáng)化Anammox工藝的啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)間從57天縮短到36天,縮短了 37%。反應(yīng)器運(yùn)行129天后,氮去除速率達(dá)到了 2541 mg-N/m3/d,相比對(duì)照組提升了 17.7%�；趒PCR結(jié)果的指數(shù)曲線擬合分析表明,特定電磁波照射的反應(yīng)器中Anammox菌的最大比生長(zhǎng)速率從0.024/d提升到0.031/d。高通量測(cè)序結(jié)果表明特定電磁波不會(huì)對(duì)微生物群落的豐富度和多樣性產(chǎn)生明顯影響,但基于高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的PICRUSt群落功能預(yù)測(cè)表明,特定電磁波能夠?yàn)锳nammox菌創(chuàng)造更適合的生境。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

學(xué)者的支持［２８］。??２０１１年Ｋａｒｔａｌ等人在前人研究的基礎(chǔ)上，通過示蹤實(shí)驗(yàn)對(duì)Ａｎａｍｍｏｘ進(jìn)行深??入研宄，將化學(xué)反應(yīng)模型最終確定為圖１－１模式。根據(jù)該模型，反應(yīng)物Ｎ０２＿現(xiàn)被??還原為ＮＯ，然后ＮＯ作為氧化劑將ＮＨ４＋氧化為Ｎ２Ｈ４，進(jìn)而被氧化成Ｎ２［２９］。同??時(shí)，Ｋａｒｔａｌ等人以此為基礎(chǔ)提出了厭氧氨氧化菌的生化反應(yīng)模型，如圖１．２所示。??具體反應(yīng)過程是：亞硝態(tài)氮在亞硝酸還原酶（Ｎｉｔｒｉｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ＮＩＲ）的作用下被??還原成ＮＯ；?ＮＯ和氨氮在聯(lián)胺合成酶（Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ?ｓｙｎｔｈａｓｅ，?ＨＺＳ）的作用下轉(zhuǎn)化??形成聯(lián)胺；聯(lián)胺在聯(lián)胺脫氧酶（Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ?ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，?ＨＤＨ）的作用下生成??Ｎ２，并釋放出質(zhì)子和電子各４個(gè)，質(zhì)子用于ＡＴＰ的合成，為細(xì)胞生長(zhǎng)和新陳代??謝提供所需的能量，電子傳遞給ＮＩＲ維持反應(yīng)的進(jìn)行。????－．、、??

學(xué)者的支持［２８］。??２０１１年Ｋａｒｔａｌ等人在前人研究的基礎(chǔ)上，通過示蹤實(shí)驗(yàn)對(duì)Ａｎａｍｍｏｘ進(jìn)行深??入研宄，將化學(xué)反應(yīng)模型最終確定為圖１－１模式。根據(jù)該模型，反應(yīng)物Ｎ０２＿現(xiàn)被??還原為ＮＯ，然后ＮＯ作為氧化劑將ＮＨ４＋氧化為Ｎ２Ｈ４，進(jìn)而被氧化成Ｎ２［２９］。同??時(shí)，Ｋａｒｔａｌ等人以此為基礎(chǔ)提出了厭氧氨氧化菌的生化反應(yīng)模型，如圖１．２所示。??具體反應(yīng)過程是：亞硝態(tài)氮在亞硝酸還原酶（Ｎｉｔｒｉｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ＮＩＲ）的作用下被??還原成ＮＯ；?ＮＯ和氨氮在聯(lián)胺合成酶（Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ?ｓｙｎｔｈａｓｅ，?ＨＺＳ）的作用下轉(zhuǎn)化??形成聯(lián)胺；聯(lián)胺在聯(lián)胺脫氧酶（Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ?ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，?ＨＤＨ）的作用下生成??Ｎ２，并釋放出質(zhì)子和電子各４個(gè)，質(zhì)子用于ＡＴＰ的合成，為細(xì)胞生長(zhǎng)和新陳代??謝提供所需的能量，電子傳遞給ＮＩＲ維持反應(yīng)的進(jìn)行。????－．、、??

根據(jù)本研宄所制定的研究計(jì)劃和內(nèi)容，參考課題組相關(guān)研究實(shí)例，設(shè)計(jì)并制??作了兩套獨(dú)立的厭氧氨氧化反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)裝置。針對(duì)滅活污泥強(qiáng)化Ａｎａｍｍｏｘ啟動(dòng)??的研宄，所制作ＵＡＳＢ反應(yīng)器裝置圖見圖２－１；針對(duì)電磁波強(qiáng)化策略的研宄，所??制作的上流式柱形厭氧反應(yīng)器示意圖見圖２－２，該反應(yīng)器裝置是一種改進(jìn)型??ＵＡＳＢ反應(yīng)器裝置，為配套電磁波照射裝置的使用，對(duì)反應(yīng)器材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了??一定程度的改進(jìn)，是一種受專利保護(hù)的反應(yīng)器裝置。??２．１．１滅活污泥強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器??下圖（圖２－１）為滅活污泥強(qiáng)化Ａｎａｍｍｏｘ啟動(dòng)的研究所采用的ＵＡＳＢ反應(yīng)??器裝置。該裝置示意圖中各組件依次為：１．水浴箱，２．出水桶，３．排氣管，４．ＵＡＳＢ??反應(yīng)器，５．循環(huán)管，６．蠕動(dòng)泵，７．進(jìn)水桶。反應(yīng)器主體采用有機(jī)玻璃材料，側(cè)壁??為雙側(cè)結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑９ｃｍ，外徑１１ｃｍ，高７５ｃｍ，有效容積４．７Ｌ，中間為水浴層。??３．排氣管??｜?４．ＵＡＳＢ?反離??，?６．蠕動(dòng)泵??圖２－１?ＵＡＳＢ反應(yīng)器裝置示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａ
【參考文獻(xiàn)】

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2 鄭良永;杜麗清;;我國(guó)農(nóng)業(yè)化肥污染及環(huán)境保護(hù)對(duì)策[J];中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè);2013年02期

3 范文軍;寧站亮;劉勇誠(chéng);;我國(guó)水資源現(xiàn)狀探討[J];北方環(huán)境;2011年07期

4 王彥蕊;;工業(yè)廢水處理方法及發(fā)展趨勢(shì)探討[J];科技傳播;2011年11期

5 聶旭;趙非超;;淺析垃圾滲濾液處理技術(shù)[J];廣西輕工業(yè);2010年03期

6 范麗芳;韋云隆;王洪;;特定電磁波(TDP)對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年10期

7 陳文祥;鄭松;;穩(wěn)定性二氧化氯消毒后的飲用水中余氯快速檢測(cè)方法的研究[J];工業(yè)水處理;2007年03期

8 張海芝;氮素化肥最大效益和最小污染技術(shù)措施[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2004年06期

9 龐鵬沙,董仁杰;淺議中國(guó)水資源現(xiàn)狀與對(duì)策[J];水利科技與經(jīng)濟(jì);2004年05期

10 王朝輝,李生秀,田霄鴻;不同氮肥用量對(duì)蔬菜硝態(tài)氮累積的影響[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);1998年01期

本文編號(hào)：2894443