富營(yíng)養(yǎng)化問題是當(dāng)今世界面臨的主要水污染問題之一,水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生及發(fā)展是多因素共同作用的結(jié)果,其中營(yíng)養(yǎng)鹽增加是發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素。本研究針對(duì)水體的氮污染,研究固定化脫氮菌群技術(shù),以實(shí)現(xiàn)污水脫氮目的,從而減少富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。本文首先從活性污泥、土壤等環(huán)境樣品中篩選氨化菌、異養(yǎng)亞硝酸菌、硝酸菌和反硝化菌,通過觀察菌株的菌落和菌體表觀形態(tài)、測(cè)試生理生化特征和16S rDNA序列分析,綜合以上特征對(duì)各菌株進(jìn)行鑒定。取具有四種不同功能菌株各一株,構(gòu)建脫氮菌群組合,篩選高效降低有機(jī)氮和氨氮濃度,且不積累亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的菌群組合。研究制備固定化脫氮菌群顆粒,優(yōu)化顆粒制備配方,同時(shí)對(duì)顆粒質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),并建立了評(píng)價(jià)方法。將固定化脫氮菌顆粒用于自行研制的污水處理反應(yīng)器中,研究其處理效果。本文匯集了脫氮菌群、微生物固定化和污水處理反應(yīng)器工藝,并將其有效結(jié)合,此技術(shù)具有高效凈化氮污染型富營(yíng)養(yǎng)化水或深度處理含氮污水的功能,為微生物處理含氮污水提供了理論依據(jù)和實(shí)際指導(dǎo)意義。本研究主要內(nèi)容及結(jié)果如下: 1.氨化菌、亞硝酸菌、硝酸菌和反硝化菌的篩選及菌種鑒定 本文從活性污泥、魚塘水和土壤等環(huán)境中,通過富集、初篩得到196株細(xì)菌,其中氨化菌112株、亞硝酸菌46株、硝酸菌25株和反硝化菌13株;通過復(fù)篩得到18株高效菌株,其中氨化菌5株、亞硝酸菌4株、硝酸菌4株和反硝化菌5株。對(duì)這些菌株進(jìn)行菌種鑒定,部分鑒定結(jié)果如下, A亞-C-3為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis),G硝-C-3為門多薩假單胞菌(Pseudomonas mendocina),M氨-4為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis),R反-5為類產(chǎn)堿假單胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)。 2.脫氮菌群的構(gòu)建 選取氨化、亞硝化、硝化和反硝化功能菌各一株組成脫氮菌群組合,共構(gòu)建72個(gè)組合。依據(jù)篩選高效降低有機(jī)氮和氨氮濃度,且不積累亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮菌群組合的原則,篩選獲得AMGR組合脫氮效率最高,此組合AGMR處理污水48h時(shí)總氮去除率為65.32%,96h時(shí)總氮去除率達(dá)95.27%。 3.固定化脫氮菌顆粒的制備、顆粒配方優(yōu)化及質(zhì)量評(píng)價(jià) 采用聚乙烯醇和海藻酸鈉包埋微生物,優(yōu)化顆粒制備配方,優(yōu)化結(jié)果為海藻酸鈉最適濃度0.25%,活性炭含量2%,PVA濃度12%,交聯(lián)時(shí)間為24h。以優(yōu)化后的配方制備固定化亞硝酸菌Bacillus subtilis A顆粒并測(cè)試其處理含氮污水的效果,結(jié)果表明碳源有利于包埋菌顆粒對(duì)氨氮的去除,包埋兩種不同濃度菌的顆粒除氨氮效果差異不顯著。此外,固定化脫氮菌群顆粒處理模擬富氮營(yíng)養(yǎng)水和模擬河水效果比固定化單菌顆粒好。本文提出了固定化微生物顆粒質(zhì)量評(píng)價(jià)方法,從物理、化學(xué)和微生物三方面評(píng)價(jià)顆粒的質(zhì)量。 4.固定化Bacillus subtilis A顆粒在固定床反應(yīng)器中處理氨氮污水效果研究 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固定化Bacillus subtilis A顆粒在固定床反應(yīng)器中運(yùn)行需經(jīng)一周的馴化期才能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在連續(xù)運(yùn)行中,將HRT控制為20min,氨氮去除率可達(dá)90%以上;高溶氧(42.3 - 58.7%)有利于氨氮的去除;污水中較合適的碳氮比為10。 5.固定化脫氮菌群顆粒在反應(yīng)器中處理含氮污水的研究 采用裝載固定化復(fù)合菌顆粒的反應(yīng)器系統(tǒng)分別以固定床和流化床方式處理含氮污水,研究不同條件參數(shù)對(duì)污水處理的影響,優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行方式。①采用固定床連續(xù)運(yùn)行方式,較合適的HRT為20min,當(dāng)溶氧為36.7 59.8%、碳氮比為20:1時(shí)總氮去除率可接近100%。②采用流化床間歇運(yùn)行方式,停留時(shí)間為140min,溶氧為56.8~71.6%時(shí),總氮去除率可接近100%。本反應(yīng)器系統(tǒng)適于處理初始氮濃度低于20mg/L的微污染水。③采用流化床連續(xù)運(yùn)行,停留時(shí)間為12h時(shí),溶氧為43.0~56.8%條件下,總氮的去除率可達(dá)78.12%-80.86%。此外,對(duì)流化床和固定床處理含氮污水的運(yùn)行效果進(jìn)行比較,流化床處理效率更高。 6.固定化脫氮菌顆粒處理含氮污水的機(jī)理探討 脫氮菌處理含氮污水過程中,氮的轉(zhuǎn)化脫除起主要作用;通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)固定化顆粒內(nèi)的脫氮菌經(jīng)馴化后會(huì)出現(xiàn)分布上的演替,主要分布在顆粒外層;初步探討脫氮菌群產(chǎn)氣成分以氮?dú)鉃橹鳌?br> 【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：X703

【引證文獻(xiàn)】

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1 呂文明;;固定化酶脫氮除污研究淺析[J];科技資訊;2011年35期

本文編號(hào)：2807831