本文關(guān)鍵詞：上流式厭氧污泥床（UASB）啟動時其性能和不同相空間微生物群落變化研究

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【摘要】：規(guī)�；B(yǎng)豬場廢水產(chǎn)生量大,未經(jīng)處理隨意排放入環(huán)境中,對人體和生態(tài)環(huán)境危害極大。目前,處理高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)以低成本的厭氧方法為主,而最常用的厭氧工藝主要有以下幾種：厭氧濾器(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、復(fù)合厭氧反應(yīng)器(UASB+AF)、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應(yīng)器(USR)等。UASB是現(xiàn)今污水反應(yīng)器改良的創(chuàng)新源頭,作為第一代厭氧反應(yīng)器,近十年來一直是污水處理領(lǐng)域最重要的研究對象。在所有厭氧處理系統(tǒng)中,微生物對降低養(yǎng)殖場廢水有機(jī)物含量,實(shí)現(xiàn)廢水無害化起著重要作用。從20世紀(jì)70年代UASB反應(yīng)器出現(xiàn)以來,對其微生物的研究一直集中在顆粒污泥上,以期了解其微生物間的關(guān)系,對開發(fā)維護(hù)反應(yīng)器性能穩(wěn)定的工程技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。但是,反應(yīng)器的啟動是形成顆粒污泥的關(guān)鍵因素,決定了反應(yīng)器的穩(wěn)定性和處理效率。同時,隨著微生物的分子技術(shù)的發(fā)展,16S rRNA技術(shù)廣泛應(yīng)用于微生物菌群種類的研究,使微生物生態(tài)學(xué)不斷在廣度和深度上拓展。因此本論文從畜牧環(huán)境保護(hù)理念出發(fā),用UASB厭氧處理豬場污水,研究反應(yīng)器啟動期間污水理化特性及不同相空間微生物的變化情況,以便為規(guī)�；i場的厭氧反應(yīng)器啟動技術(shù)的改進(jìn)研發(fā)提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)通過監(jiān)測UASB反應(yīng)器啟動期間不同相空間(三相分離器下的不同高度)廢水水樣CODtot、CODss、CODcol、CODsol這4種形式COD和TS、VS、TSS、VSS這4種形式污泥濃度及pH等指標(biāo)的變化,研究UASB反應(yīng)器不同相空間污染物分布情況,利用基于16S rRNA的Miseq高通量測序技術(shù),研究、分析啟動期間不同相空間豬場廢水微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性,探討啟動期間反應(yīng)器內(nèi)部處理機(jī)制。本研究得出的結(jié)論如下：(1) UASB反應(yīng)器在常溫下通過連續(xù)進(jìn)水的方式,經(jīng)過96天的啟動階段,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。啟動過程經(jīng)歷了四個水力停留時間階段,最終COD去除率達(dá)到80%以上,氣體產(chǎn)率為0.8998L/L·d。啟動過程中,每次降低水力停留時間后,COD去除率和氣體產(chǎn)率均隨之出現(xiàn)較大的波動,但運(yùn)行一段時間后,恢復(fù)到穩(wěn)定的水平。在啟動期間,有機(jī)負(fù)荷不斷升高,啟動末期達(dá)到10.95kgCOD/(m3·d)。(2) UASB反應(yīng)器不同相空間COD的變化趨勢在整個啟動期間無規(guī)律,但到了接近穩(wěn)定期時,CODss、CODcol、CODsol會隨著反應(yīng)器的高度,處理效率不斷增加,到了出水口的位置,達(dá)到最大。但位于三相分離器下端部分的COD處理效率會有部分降低。而出水口的CODtot處理效率能達(dá)到80%以上。(3) UASB反應(yīng)器不同相空間污泥濃度的變化趨勢在整個啟動期間都表現(xiàn)為底部濃度最高,達(dá)到50-60g/L,其余空間呈現(xiàn)不顯著關(guān)系(P0.05)。懸浮性固體物質(zhì)在整個啟動期間出水口相比起進(jìn)水口顯著增多(P0.05),說明UASB反應(yīng)器能起到一定的排除懸浮固體物質(zhì)的作用。(4)從“門、綱、目、科、屬”進(jìn)行分析都顯示,豬場廢水的優(yōu)勢菌為擬桿菌。ABR池里的厭氧污泥的優(yōu)勢菌是甲烷菌和擬桿菌。UASB反應(yīng)器的微生物來源于進(jìn)水口的豬場廢水和接種的厭氧污泥,經(jīng)過反應(yīng)器運(yùn)行,進(jìn)行群落更替后,反應(yīng)器不同相空間優(yōu)勢菌種類無變化,只是在數(shù)量上有差異。不管在啟動的哪個階段,反應(yīng)器內(nèi)部不同相空間的微生物種類相似性均較高。在啟動前期反應(yīng)器內(nèi)部水的流動較大,導(dǎo)致菌種在不同空間分布不同。另外,本試驗(yàn)檢測出甲烷粒菌屬于反應(yīng)器啟動初期優(yōu)勢菌,在此后,甲烷粒菌被沖刷在反應(yīng)器外,推斷甲烷粒菌附著在沉降性差的污泥上。但在啟動完后,Methanosaetaceae(甲烷鬃菌科)主要富集在反應(yīng)器底部,說明甲烷鬃菌科是構(gòu)成顆粒污泥的優(yōu)勢菌。
【關(guān)鍵詞】：UASB 啟動 COD 微生物 16S rRNA
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X713;X172
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 主要英文縮略詞語9-12
• 前言12-13
• 1. 文獻(xiàn)綜述13-21
• 1.1 UASB反應(yīng)器13-14
• 1.2 UASB的啟動14-16
• 1.2.1 水質(zhì)特性14-15
• 1.2.2 操作條件15-16
• 1.2.3 接種污泥特性16
• 1.3 顆�；�16-19
• 1.4 啟動期間微生物研究19
• 1.5 存在的問題及本研究切入點(diǎn)19-20
• 1.6 本課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線20-21
• 1.6.1 課題研究內(nèi)容20-21
• 1.6.2 技術(shù)路線21
• 2 材料方法21-30
• 2.1 試驗(yàn)材料21-24
• 2.1.1 UASB設(shè)計(jì)21-22
• 2.1.2 試驗(yàn)樣品22-23
• 2.1.3 主要試劑配制23-24
• 2.1.4 試驗(yàn)儀器、設(shè)備24
• 2.2 試驗(yàn)方法24-30
• 2.2.1 UASB反應(yīng)器啟動24-25
• 2.2.2 污水、厭氧污泥樣品采集25
• 2.2.3 廢水水質(zhì)指標(biāo)測定25-26
• 2.2.4 廢水、厭氧污泥樣品總DNA提取26-28
• 2.2.5 基于16S rDNA V4區(qū)的高通量測序28
• 2.2.6 基因序列分析28-29
• 2.2.7 基于16S rDNA樣品復(fù)雜度分析(Alpha diversity)29
• 2.2.8 多樣品比較分析(Beta diversity)29
• 2.2.9 數(shù)據(jù)處理29-30
• 3. 結(jié)果與分析30-58
• 3.1 UASB反應(yīng)器的啟動30-34
• 3.1.1 UASB反應(yīng)器啟動階段Ⅰ31-32
• 3.1.2 UASB反應(yīng)器啟動階段Ⅱ32-33
• 3.1.3 UASB反應(yīng)器啟動階段Ⅲ33
• 3.1.4 UASB反應(yīng)器啟動階段Ⅳ33-34
• 3.2 UASB不同相空間COD和污泥濃度指標(biāo)比較34-42
• 3.2.1 每個階段不同高度CODtot比較34-35
• 3.2.2 不同高度CODss比較35-36
• 3.2.3 不同高度CODcol比較36-37
• 3.2.4 不同高度CODsol比較37-38
• 3.2.5 不同高度TS比較38-39
• 3.2.6 不同高度TSS比較39-40
• 3.2.7 不同高度VS比較40-41
• 3.2.8 不同高度VSS比較41-42
• 3.3 UASB啟動階段微生物變化分析42-58
• 3.3.1 OTU分類結(jié)果42-43
• 3.3.2 物種分類、注釋結(jié)果及優(yōu)勢菌種43-54
• 3.3.3 物種豐度聚類分析54
• 3.3.4 樣品復(fù)雜度分析(Alpha diversit)54-56
• 3.3.5 多樣品間的比較分析(Beta diversty)56-58
• 4. 討論58-62
• 4.1 UASB反應(yīng)器的啟動58-59
• 4.2 UASB反應(yīng)器不同相空間COD和污泥濃度的變化趨勢59
• 4.3 UASB啟動階段的微生物變化分析59-61
• 4.4 反應(yīng)器啟動階段不同相空間的微生物種群分析61-62
• 5. 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表文章69

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3 管錫s，

本文編號：535578