本文關(guān)鍵詞：基于脫氮功能基因分析的滲濾液氮去除機(jī)理及優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 垃圾滲濾液 填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器 A/O工藝 脫氮功能基因 Q-PCR

【摘要】：垃圾滲濾液成分復(fù)雜,高難降解有機(jī)物和高氨氮是生物脫氮處理面臨的主要難題。本文主要研究了填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器與兩級(jí)A/O系統(tǒng)處理滲濾液的脫氮功能基因及脫氮機(jī)理。通過(guò)對(duì)填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)中有機(jī)負(fù)荷、BOD/TN口NO2--N/NH4+-N指標(biāo)變化、及兩級(jí)A/O系統(tǒng)正常運(yùn)行和受負(fù)荷沖擊影響時(shí)氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化細(xì)菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的功能基因amoA,厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation, Anammox)功能基因hzsA,反硝化菌功能基因nirS, nirK, nosZ和細(xì)菌16s-rDNA分布特點(diǎn)研究,探討填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器脫氮機(jī)理,為滲濾液生物處理過(guò)程氮去除優(yōu)化提供依據(jù)。論文主要結(jié)論如下：(一)填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器脫氮系統(tǒng)(1) 填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器樣品中硝化功能基因amoA檢測(cè)顯示：AOA均高于AOB,最高比例為125.82,表明AOA是反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)硝化功能微生物。大部分反應(yīng)器中nirK高于nirS,最高比值為16.57,說(shuō)明nirK型反硝化菌在填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器中處于優(yōu)勢(shì)。nosZ基因最高豐度為1.63%。基因豐度最高是的hzsA,可達(dá)27.7%。分析表明填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器中Anammox菌僅為Candidatus Kuenenia stuttgartiensis。(2)在本研究的參數(shù)范圍內(nèi),進(jìn)水水質(zhì)中有機(jī)負(fù)荷為0.04 kg/(m3·d)、 BOD/TN為0.2和NO2--N/NH4+-N為1.5時(shí),Anammox菌與反硝化菌功能基因之和豐度最高,達(dá)30.2%,總氮去除效果最高達(dá)92.66%。脫氮基因與進(jìn)水水質(zhì)之間的相關(guān)性分析表明：Anammox菌與進(jìn)水的BOD/TN極顯著相關(guān),nirK,nosZ與NO2--N/NH4+-N存在顯著相關(guān),而AOA與BOD/TN和NO2--N/NH4+-N存在負(fù)顯著相關(guān)。同時(shí)脫氮基因與脫氮效果之間的相關(guān)系分析表明：hzsA與氨氮、亞硝氮、總氮去除率顯著相關(guān),顯示了Anammox菌進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮途徑在反應(yīng)器脫氮中的重要作用。表明在填埋場(chǎng)反應(yīng)器中厭氧氨氧化和反硝化具有協(xié)同脫氮作用。(3)接種污泥的填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器氨氮平均去除率與總氮平均去除率分別為89.58%和86.29%,比未接種反應(yīng)器提高了8.38%和8.19%。其原因是接種污泥使得脫氮功能基因豐度增加,其中硝化基因AOB和反硝化基因nirS平均值分別為1.61×103 copies/ngDNA和2.36×103 copies/ngDNA,比未接種反應(yīng)器提高了約150%和66%。且nirS、nirK、nosZ最高分別為4.88%、7.46%和0,96%,均為接種反應(yīng)器。同時(shí)接種污泥后反應(yīng)器中的nirS增加,為Candidatus Kuenenia stuttgartiensis進(jìn)行厭氧氨氧化提供了氧化劑(NO)促進(jìn)脫氮作用。(二)兩級(jí)A/O工藝脫氮系統(tǒng)(1)反應(yīng)池中AOB功能基因amoA基因在1.06×103-2.17×103 copies/ngDNA范圍,AOA功能基因amoA和hzsA含量均低于AOB功能基因amoA約3個(gè)數(shù)量級(jí)。反硝化功能基因中nirS豐度最高,最高達(dá)19.62%,在反應(yīng)池中皆呈現(xiàn)nits高于nirK,最高比例為26.25。nosZ基因最高豐度為1.76%。(2)受負(fù)荷沖擊影響時(shí),反應(yīng)池中AOB功能基因amoA在2.17×100-1.04x 10。copies/ngDNA范圍,最高增加了9.19%,反應(yīng)池出水氨氮能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但反硝化功能基因nirS, nirK, nosZ整體含量較低,在6.97×103-9.61×103 copies/ngDNA范圍。相對(duì)豐度最高減少10.89%,2.69%和1.35%,導(dǎo)致出水硝氮和總氮較高,達(dá)不到排放要求(高于60 mg/L)。綜上所述,通過(guò)調(diào)控水質(zhì),填埋場(chǎng)反應(yīng)器中反硝化和厭氧氨氧化基因可以最大限度共存并協(xié)同脫氮。反應(yīng)器中厭氧氨氧化細(xì)菌為單一的Candidatus Kuenenia stuttgartiensis o接種污泥可通過(guò)增加脫氮功能基因加快反應(yīng)器啟動(dòng),并提高脫氮效果。而處理滲濾液的A/O系統(tǒng)中受到?jīng)_擊時(shí)盡管硝化功能基因增加,但反硝化功能基因豐度明顯減少,整體脫氮性能變差。
【關(guān)鍵詞】：垃圾滲濾液 填埋場(chǎng)生物反應(yīng)器 A/O工藝 脫氮功能基因 Q-PCR
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-24
• 1. 研究背景13-14
• 2. 滲濾液生物脫氮研究進(jìn)展14-17
• 2.1 生物脫氮反應(yīng)14-16
• 2.2 滲濾液生物脫氮工藝研究16-17
• 3. 脫氮功能基因研究進(jìn)展17-22
• 3.1 硝化基因研究17-20
• 3.2 反硝化基因研究20-22
• 4. 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線22-24
• 4.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 4.2 研究技術(shù)路線23-24
• 第二章 進(jìn)水水質(zhì)影響反應(yīng)器脫氮的功能基因研究24-42
• 1. 前言24
• 2. 材料與方法24-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與工況運(yùn)行24-25
• 2.2 樣品采集與測(cè)定25-26
• 2.3 填料土樣DNA提取26
• 2.4 功能基因PCR擴(kuò)增26-30
• 2.5 克隆文庫(kù)測(cè)序30-31
• 3. 結(jié)果與討論31-40
• 3.1 反應(yīng)器中脫氮功能基因特點(diǎn)31-34
• 3.2 反應(yīng)器脫氮效果及機(jī)理分析34-39
• 3.3 Anammox菌克隆文庫(kù)39-40
• 4. 本章結(jié)論40-42
• 第三章 反應(yīng)器快速啟動(dòng)的脫氮功能基因研究42-50
• 1. 前言42
• 2. 材料與方法42-43
• 2.1 接種污泥及反應(yīng)器運(yùn)行42-43
• 2.2 樣品采集43
• 2.3 水質(zhì)和基因PCR檢測(cè)43
• 3. 結(jié)果與討論43-49
• 3.1 反應(yīng)器中脫氮功能基因特點(diǎn)43-45
• 3.2 反應(yīng)器脫氮效果及機(jī)理分析45-49
• 4. 本章總結(jié)49-50
• 第四章 兩級(jí)A/O系統(tǒng)的脫氮功能基因研究50-59
• 1. 前言50
• 2. 材料與方法50-52
• 2.1 滲濾液處理廠活性污泥采樣50-52
• 2.2 水質(zhì)和基因PCR檢測(cè)52
• 3. 結(jié)果與討論52-58
• 3.1 A/O反應(yīng)池脫氮功能基因豐度52-54
• 3.2 負(fù)荷沖擊后脫氮功能基因變化54-56
• 3.3 脫氮相關(guān)性分析56-58
• 4. 本章總結(jié)58-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 1. 結(jié)論59-60
• 2. 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-73
• 附錄73-75
• 致謝75

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本文編號(hào)：541897