【摘要】：苯并噻唑(Benzothiazole,BTH)是包含苯環(huán)和噻唑環(huán)的極性化合物,是有機(jī)物合成的先導(dǎo)骨架和母體,具有極高的生物活性,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和工業(yè)領(lǐng)域。BTH生物降解率低,對(duì)微生物有潛在毒性和突變作用,會(huì)抑制微生物的活性,從而影響廢水處理效率。利用厭氧膜生物反應(yīng)器處理含BTH廢水不但能夠產(chǎn)生大量的能源型氣體甲烷,更重要的是能夠降低轉(zhuǎn)移到其它水體環(huán)境中的抗性微生物和抗性基因。本研究采用改進(jìn)型厭氧顆粒污泥膜生物反應(yīng)器處理含BTH合成廢水。反應(yīng)器啟動(dòng)成功后,考察污泥馴化過(guò)程、水力停留時(shí)間(Hydraulic retention time,HRT)和溫度變化對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效能、膜污染及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,同時(shí)通過(guò)批次實(shí)驗(yàn)考察BTH去除方式和去除動(dòng)力學(xué)。以提高污泥對(duì)有機(jī)物的去除能力為目的,在35°C、HRT為24 h,進(jìn)水COD為3151±162 mg/L條件下,完成反應(yīng)器的啟動(dòng)和污泥的馴化。經(jīng)過(guò)58 d的運(yùn)行,反應(yīng)器啟動(dòng)成功,COD去除率為95.6±0.4%,揮發(fā)酸積累量為10.86±2.09 mg/L,氣體產(chǎn)量為12.74±0.40 L/d,甲烷含量為69.3±0.9%,膜污染周期為5.9 d。采取逐步提高BTH濃度的方式馴化厭氧顆粒污泥。經(jīng)過(guò)127 d馴化完成,COD去除率為93.6±0.6%,BTH去除率為97.6±0.5%,揮發(fā)酸積累量為57.83±13.81 mg/L,氣體產(chǎn)量為10.74±0.40 L/d,甲烷濃度為70.9±0.7%,膜污染周期為5.3 d。批次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,BTH的主要去除方式是生物去除,去除過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(R2=0.9898)。污泥馴化過(guò)程使BTH生物去除率從27.8%提高到98.1%。啟動(dòng)和馴化階段完成后,考察HRT(24 h,18 h和12 h)和溫度變化(35°C,25°C和15°C)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效能及膜污染的影響,并找到反應(yīng)器運(yùn)行的最佳參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,HRT為24 h,溫度為35°C時(shí)反應(yīng)器運(yùn)行效能最佳。HRT縮短對(duì)BTH去除率和膜污染周期的影響較為顯著,對(duì)甲烷產(chǎn)率的影響較小。隨著HRT的縮短,COD去除率從93.6±0.6%下降到90.9±0.9%,BTH去除率從97.6±0.5%下降到82.3±3.7%,揮發(fā)酸積累量從57.83±13.81 mg/L上升到171.05±10.89 mg/L,氣體產(chǎn)量從10.74±0.40 L/d上升到21.49±1.26 L/d,甲烷含量在69.3±1.6~73.5±2.1%之間波動(dòng),甲烷產(chǎn)率穩(wěn)定在0.309±0.014~0.327±0.028 m3CH4/kg CODremoval之間,膜污染周期從5.3 d下降到3.2 d。溫度降低對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效能和膜污染產(chǎn)生不利影響。隨著溫度的降低,COD去除率從93.4±0.9%下降到86.0±1.5%,BTH去除率從97.6±0.5%下降到48.4±4.0%,揮發(fā)酸積累量從57.57±11.11 mg/L上升到283.23±27.96 mg/L,氣體產(chǎn)量從11.24±0.83 L/d下降到7.64±0.76 L/d,甲烷含量從72.4±1.7%下降到48.2±4.1%,甲烷產(chǎn)率從0.302±0.026 m3CH4/kg CODremoval下降到0.184±0.024 m3CH4/kg CODremoval,膜污染周期從5.2 d下降到2.5 d。根據(jù)反應(yīng)器運(yùn)行的不同階段,分組對(duì)比微生物群落結(jié)構(gòu)。啟動(dòng)期和馴化期的群落結(jié)構(gòu)有較大差異。啟動(dòng)期和馴化期的優(yōu)勢(shì)菌門都是Firmicutes(后壁菌門),相對(duì)豐度分別是67.3%和41.4%。優(yōu)勢(shì)菌屬?gòu)膯?dòng)期的Trichococcus(43.1%)轉(zhuǎn)變成馴化期的Clostridium(23.9%)。古菌的優(yōu)勢(shì)菌屬始終為Methanosaeta,相對(duì)豐度為90.3%和80.8%。不同HRT條件下,細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)菌門都是Firmicutes(后壁菌門),相對(duì)豐度分別為41.4%(HRT 24 h)、27.8%(HRT 18 h)和28.5%(HRT 12 h)。優(yōu)勢(shì)菌屬是Clostridium,相對(duì)豐度分別是23.9%(HRT 24 h),16.4%(HRT 18 h)和15.3%(HRT 12 h)。古菌優(yōu)勢(shì)菌屬是Methanosaeta,相對(duì)豐度分別是80.6%(HRT 24 h),91.9%(HRT 18 h)和91.2%(HRT 12 h)。溫度變化對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。35°C和15°C條件下,細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門是Firmicutes(后壁菌門),相對(duì)豐度分別是33.4%和49.5%。25°C時(shí)的優(yōu)勢(shì)菌門是Chloroflexi(綠彎菌門),相對(duì)豐度為26.6%。35°、25°C和15°C的優(yōu)勢(shì)菌屬分別是Clostridium,Levilinea及Lactococcus,相對(duì)豐度分別是10.8%、15.2%和17.9%。古菌優(yōu)勢(shì)菌屬是Methanosaeta,相對(duì)豐度分別是94.2%(35°C),83.1%(25°C)和98.3%(15°C)。
【圖文】：

苯并噻唑及其衍生物Fig.1-1Benzothiazoleandbezothiazolederivative

第 1 章 緒 論染不斷加劇及能源危機(jī)的出現(xiàn)，研究人員意識(shí)到厭氧生物處理展開(kāi)比較全面和深入的研究，并于 20 世的進(jìn)展，，使厭氧生物處理技術(shù)成為具有廣闊應(yīng)用前術(shù)革新外，國(guó)家相關(guān)政策的發(fā)布極大地推廣了厭氧應(yīng)用。我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始推廣農(nóng)村沼氣計(jì)劃地區(qū)。荷蘭政府大力推廣厭氧消化技術(shù)用于農(nóng)業(yè)廢棄業(yè)廢棄物都是通過(guò)厭氧消化來(lái)處理完成的[45]。氧生物處理氧生物處理概述生物處理是指在厭氧條件下多種微生物共同作用，使二氧化碳的過(guò)程[46]。隨著人們對(duì)厭氧生物處理技術(shù)處理分為“兩階段理論”、“三階段理論”和“四階”為例，厭氧消化過(guò)程如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

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1 李s

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