氮素污染已危及人類健康和生態(tài)安全,為了控制氮素污染,環(huán)保工作者求知?jiǎng)?chuàng)新,不辱使命,推出了眾多新型廢水脫氮技術(shù)。其中,厭氧氨氧化技術(shù)具有高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),一經(jīng)問(wèn)世便博得大家青睞。然而,厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢,工程啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng),嚴(yán)重制約了推廣應(yīng)用。根據(jù)電子受體的不同,厭氧氨氧化可分為亞硝酸鹽型厭氧氨氧化(NH_4~++N0O_2~-→N_2+H_2O,N-anammox)和硫酸鹽型厭氧氨氧化(NH_4~++SO_4~(-2)→N_2+S+H_2O,S-anammox)。對(duì)于亞硝酸鹽型厭氧氨氧化,本課題從優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)條件和改進(jìn)反應(yīng)器構(gòu)型著手,攻堅(jiān)克難,實(shí)現(xiàn)了對(duì)菌體的“開(kāi)源截流”(促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng),高效持留菌體)。對(duì)于硫酸鹽型厭氧氨氧化,本課題從創(chuàng)建自養(yǎng)條件切入,開(kāi)拓進(jìn)取,證實(shí)了硫酸鹽型厭氧氨氧化的存在,為氮、硫地球生物化學(xué)循環(huán)提供了新的認(rèn)識(shí)。主要研究結(jié)果如下: 1)發(fā)明了亞硝酸鹽型厭氧氨氧化生物膜膨脹床反應(yīng)器。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):①以反硝化污泥啟動(dòng)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化工藝,可依次呈現(xiàn)菌體自溶階段、活性停滯階段和活性提高階段。②反應(yīng)器容積總氮去除率可高達(dá)3.02 kgN·m~(-3)·d~(-1)。③反應(yīng)器內(nèi)的接種污泥逐漸從深黃色絮狀污泥轉(zhuǎn)變成棕灰色顆粒污泥,再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成紅色顆粒污泥。④紅色顆粒污泥中的優(yōu)勢(shì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌為“Candidatus Brocadia”,它是反應(yīng)器亞硝酸鹽型厭氧氨氧化功能的主要承載者。 2)探明了亞鐵和高鐵離子對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):①亞鐵和高鐵離子對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的基質(zhì)轉(zhuǎn)化具有促進(jìn)作用,這種促進(jìn)作用隨亞鐵或高鐵離子濃度升高而增強(qiáng);當(dāng)Fe~(2+)離子濃度和Fe~(3+)離子濃度分別為4.60 mg·L~(-1)時(shí),試驗(yàn)反應(yīng)器對(duì)NH_4~+-N和NO_2~--N的去除速率分別為對(duì)照反應(yīng)器的1.95倍和1.71倍以及2.18倍和2.84倍。②Fe~(2+)離子和Fe~(3+)離子能夠緩解基質(zhì)亞硝酸對(duì)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的抑制作用。③常用的亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌培養(yǎng)基中鐵離子含量不足,提高亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌培養(yǎng)基中Fe~(2+)離子或Fe~(3+)離子濃度,可促進(jìn)亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌生長(zhǎng);在高濃度亞鐵作用下,試驗(yàn)反應(yīng)器的VS和ATP分別是對(duì)照反應(yīng)器的2.16倍和3.53倍;在高濃度高鐵作用下,試驗(yàn)反應(yīng)器的VS和ATP依次是對(duì)照反應(yīng)器的4.15倍和3.37倍。④提高鐵離子濃度可增大亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌對(duì)總?cè)芙庑澡F的轉(zhuǎn)化量,改變亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌鐵和血紅素含量;提高Fe~(2+)離子濃度,亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的鐵含量和血紅素C含量同時(shí)增加;提高Fe~(3+)離子濃度,亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的鐵含量增加,血紅素C含量下降。⑤高濃度Fe~(2+)離子的長(zhǎng)期作用可改變亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生不明灰色區(qū)域;但高濃度Fe~(3+)離子的長(zhǎng)期作用不影響亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)。⑥Fe~(2+)離子和Fe~(3+)離子的長(zhǎng)期作用可改變反應(yīng)器內(nèi)的微生物菌群結(jié)構(gòu),其中許多微生物屬于非培養(yǎng)細(xì)菌,潛在菌源豐富。 3)證明了自養(yǎng)型硫酸鹽型厭氧氨氧化的存在。NH_4~+和SO_4~(2-)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,兩者間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在厭氧反應(yīng)器中接種厭氧消化污泥,利用含有NH_4~+和SO_4~(2-)的無(wú)機(jī)培養(yǎng)基可馴化厭氧消化污泥,使其產(chǎn)生硫酸鹽型厭氧氨氧化功能。在高基質(zhì)濃度下,NH_4~+-N和SO_4~(2-)-S濃度平均降低71.67 mg·L~(-1和18.94 mg·L~(-1)。高基質(zhì)濃度和低氧化還原電位可促進(jìn)硫酸鹽型厭氧氨氧化。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
致謝
序言
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 引言
    1.1 氮素的污染及危害
    1.2 脫氮技術(shù)
        1.2.1 物理化學(xué)法
        1.2.2 傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)
        1.2.3 新型生物脫氮技術(shù)
    1.3 厭氧氨氧化原理
        1.3.1 亞硝酸鹽型厭氧氨氧化菌的形態(tài)和生理學(xué)特征
        1.3.2 厭氧氨氧化菌的類群和生態(tài)學(xué)特征
    1.4 厭氧氨氧化及其組合工藝
        1.4.1 短程硝化-厭氧氨氧化工藝
        1.4.2 CANON工藝
        1.4.3 硫酸鹽型厭氧氨氧化工藝
    1.5 厭氧氨氧化工藝?yán)追治黾案倪M(jìn)對(duì)策
    1.6 本課題的研究意義與內(nèi)容
第2章 亞硝酸鹽型厭氧氨氧化（N-ANAMMOX）工藝性能的研究
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗(yàn)裝置和工作條件
        2.1.2 接種污泥和模擬廢水
        2.1.3 污泥活性測(cè)定
        2.1.4 樣品電鏡觀察
        2.1.5 SN-anammox菌的鑒定
        2.1.6 測(cè)定項(xiàng)目和方法
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 反應(yīng)器的啟動(dòng)性能
        2.2.2 反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)性能
        2.2.3 反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的生物學(xué)性能
    2.3 小結(jié)
第3章 亞鐵、高鐵離子對(duì)N-ANAMMOX菌影響的研究
    3.1 材料與方法
        3.1.1 接種污泥
        3.1.2 連續(xù)流試驗(yàn)
        3.1.3 分批試驗(yàn)
        3.1.4 其他化學(xué)測(cè)定項(xiàng)目和方法
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 連續(xù)流試驗(yàn)
        3.2.2 分批試驗(yàn)
    3.3 小結(jié)
第4章 硫酸鹽型厭氧氨氧化（S-ANAMMOX）工藝性能的研究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)
        4.1.2 生物反應(yīng)試驗(yàn)
        4.1.3 污泥樣品電鏡觀察
        4.1.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 化學(xué)反應(yīng)性能
        4.2.2 生物反應(yīng)性能
        4.2.3 生物相電鏡觀察
    4.3 小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷
主要論文發(fā)表情況
獲得專利情況
獲得獎(jiǎng)勵(lì)

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 唐崇儉;厭氧氨氧化工藝特性與控制技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 陳婷婷;厭氧氨氧化工藝運(yùn)行性能及微生物特性研究[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉洪濤;部分亞硝化—厭氧氨氧化組合工藝脫氮性能研究[D];沈陽(yáng)建筑大學(xué);2013年

2 張曉寧;SBR亞硝化—復(fù)合式UASB厭氧氨氧化工藝脫氮性能研究[D];沈陽(yáng)建筑大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2873213