本文關鍵詞：基于脫氮功能基因分析的滲濾液氮去除機理及優(yōu)化

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【摘要】：垃圾滲濾液成分復雜,高難降解有機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生物反應器與兩級A/O系統(tǒng)處理滲濾液的脫氮功能基因及脫氮機理。通過對填埋場生物反應器進水水質(zhì)中有機負荷、BOD/TN口NO2--N/NH4+-N指標變化、及兩級A/O系統(tǒng)正常運行和受負荷沖擊影響時氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化細菌(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和細菌16s-rDNA分布特點研究,探討填埋場生物反應器脫氮機理,為滲濾液生物處理過程氮去除優(yōu)化提供依據(jù)。論文主要結(jié)論如下：(一)填埋場生物反應器脫氮系統(tǒng)(1) 填埋場生物反應器樣品中硝化功能基因amoA檢測顯示：AOA均高于AOB,最高比例為125.82,表明AOA是反應器中的優(yōu)勢硝化功能微生物。大部分反應器中nirK高于nirS,最高比值為16.57,說明nirK型反硝化菌在填埋場生物反應器中處于優(yōu)勢。nosZ基因最高豐度為1.63%�；蜇S度最高是的hzsA,可達27.7%。分析表明填埋場生物反應器中Anammox菌僅為Candidatus Kuenenia stuttgartiensis。(2)在本研究的參數(shù)范圍內(nèi),進水水質(zhì)中有機負荷為0.04 kg/(m3·d)、 BOD/TN為0.2和NO2--N/NH4+-N為1.5時,Anammox菌與反硝化菌功能基因之和豐度最高,達30.2%,總氮去除效果最高達92.66%。脫氮基因與進水水質(zhì)之間的相關性分析表明：Anammox菌與進水的BOD/TN極顯著相關,nirK,nosZ與NO2--N/NH4+-N存在顯著相關,而AOA與BOD/TN和NO2--N/NH4+-N存在負顯著相關。同時脫氮基因與脫氮效果之間的相關系分析表明：hzsA與氨氮、亞硝氮、總氮去除率顯著相關,顯示了Anammox菌進行厭氧氨氧化脫氮途徑在反應器脫氮中的重要作用。表明在填埋場反應器中厭氧氨氧化和反硝化具有協(xié)同脫氮作用。(3)接種污泥的填埋場生物反應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%,均為接種反應器。同時接種污泥后反應器中的nirS增加,為Candidatus Kuenenia stuttgartiensis進行厭氧氨氧化提供了氧化劑(NO)促進脫氮作用。(二)兩級A/O工藝脫氮系統(tǒng)(1)反應池中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個數(shù)量級。反硝化功能基因中nirS豐度最高,最高達19.62%,在反應池中皆呈現(xiàn)nits高于nirK,最高比例為26.25。nosZ基因最高豐度為1.76%。(2)受負荷沖擊影響時,反應池中AOB功能基因amoA在2.17×100-1.04x 10。copies/ngDNA范圍,最高增加了9.19%,反應池出水氨氮能穩(wěn)定達標。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。相對豐度最高減少10.89%,2.69%和1.35%,導致出水硝氮和總氮較高,達不到排放要求(高于60 mg/L)。綜上所述,通過調(diào)控水質(zhì),填埋場反應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。反應器中厭氧氨氧化細菌為單一的Candidatus Kuenenia stuttgartiensis o接種污泥可通過增加脫氮功能基因加快反應器啟動,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。
【關鍵詞】：垃圾滲濾液 填埋場生物反應器 A/O工藝 脫氮功能基因 Q-PCR
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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展14-17
• 2.1 生物脫氮反應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. 本文研究內(nèi)容及技術路線22-24
• 4.1 研究內(nèi)容22-23
• 4.2 研究技術路線23-24
• 第二章 進水水質(zhì)影響反應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 實驗裝置與工況運行24-25
• 2.2 樣品采集與測定25-26
• 2.3 填料土樣DNA提取26
• 2.4 功能基因PCR擴增26-30
• 2.5 克隆文庫測序30-31
• 3. 結(jié)果與討論31-40
• 3.1 反應器中脫氮功能基因特點31-34
• 3.2 反應器脫氮效果及機理分析34-39
• 3.3 Anammox菌克隆文庫39-40
• 4. 本章結(jié)論40-42
• 第三章 反應器快速啟動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 接種污泥及反應器運行42-43
• 2.2 樣品采集43
• 2.3 水質(zhì)和基因PCR檢測43
• 3. 結(jié)果與討論43-49
• 3.1 反應器中脫氮功能基因特點43-45
• 3.2 反應器脫氮效果及機理分析45-49
• 4. 本章總結(jié)49-50
• 第四章 兩級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52
• 3. 結(jié)果與討論52-58
• 3.1 A/O反應池脫氮功能基因豐度52-54
• 3.2 負荷沖擊后脫氮功能基因變化54-56
• 3.3 脫氮相關性分析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61-73
• 附錄73-75
• 致謝75

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本文編號：541897