無泡曝氣膜生物反應器（MABR）是一種新型的具有廣泛應用前景的有機廢水處理技術(shù)。本研究將傳統(tǒng)污水檢測手段與通量測序技術(shù)相結(jié)合,重點以MABR生物膜為主要研究對象,系統(tǒng)地考察其在不同工況條件下對生活污水中碳氮等污染物的去除特征,揭示細菌和古菌生物群落結(jié)構(gòu)的演替規(guī)律、評析功能菌群與運行效能之間的關系,探究生物膜內(nèi)微生物群落的構(gòu)建和調(diào)控機制,為高效MABR的研制奠定基礎。本論文實驗研究結(jié)果表明,在批量進水、HRT為24 h以及可生化性接近100%的前提下,MABR生物膜在生活污水處理過程中對有機質(zhì)具有快速的吸附和氧化能力,且不易受到低溫、高鹽、低供氧壓力、水流沖擊和高進水COD和NH4-N濃度等環(huán)境的消極影響;而NH4-N的去除易遭受低溫、低供氧壓力和高NH4-N濃度的抑制;TN與NH4-N的脫除基本保持同步,但在一定程度上會受到高鹽度的脅迫和削弱。然而,TN和COD的去除并不同步,寡營養(yǎng)階段微生物的內(nèi)源呼吸以及部分死亡菌體充當了反硝化所需碳源,促進了TN的去除。同時,反應器普遍出現(xiàn)好氧反硝化現(xiàn)象。在進水COD和NH4-N分別為200-400和30-40 mg/L時,反應器普遍地獲得了高于9... 

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 污水處理技術(shù)概述
        1.2.1 物理化學法
        1.2.2 生物處理法
    1.3 膜曝氣生物膜反應器研究進展
        1.3.1 膜曝氣生物膜反應器的起源與發(fā)展
        1.3.2 膜曝氣生物膜反應器的構(gòu)造和原理
        1.3.3 膜曝氣生物膜反應器的脫氮除碳技術(shù)研究進展
    1.4 污水處理過程中的微生物脫氮機理
    1.5 宏基因組測序技術(shù)在微生物群落結(jié)構(gòu)解析中的應用
    1.6 微生物群落生態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的分析方法
        1.6.1 生物多樣性分析
        1.6.2 排序分析
    1.7 本課題的研究目的、意義以及研究內(nèi)容
        1.7.1 研究目的與意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
        1.7.3 研究方案
        1.7.4 課題來源
第二章 材料與方法
    2.1 實驗裝置與設備
        2.1.1 MABR裝置流程
        2.1.2 主要儀器設備
    2.2 MABR的啟動和運行
        2.2.1 批量進水
        2.2.2 掛膜方法
        2.2.3 生物膜的馴化
        2.2.4 反應器運行的工況條件
    2.3 污泥以及生物膜樣品的取樣
    2.4 16S r DNA樣品的制備
        2.4.1 宏基因組DNA的提取
        2.4.2 16S rDNA的聚合酶鏈式反應擴增（PCR）
        2.4.3 PCR純化步驟
        2.4.4 瓊脂糖凝膠電泳
    2.5 測序與數(shù)據(jù)分析
        2.5.1 454-焦磷酸通量測序技術(shù)的應用步驟
        2.5.2 測序數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析
    2.6 檢測項目與分析方法
        2.6.1 水質(zhì)分析檢測
        2.6.2 水流流速
        2.6.3 生物膜厚度
        2.6.4 生物膜密度
第三章 液相流速、進水COD和NH_4-N濃度對MABR生活污水處理性能及其生物膜結(jié)構(gòu)的影響
    3.1 引言
    3.2 長期運行效果
    3.3 短期水質(zhì)跟蹤分析
    3.4 生物膜物化性質(zhì)分析
    3.5 生物膜微生物群落多樣性分析
        3.5.1 α-多樣性指數(shù)
        3.5.2 β-多樣性指數(shù)
    3.6 生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        3.6.1 細菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        3.6.2 古菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
    3.7 進水負荷、微生物以及效能之間的關聯(lián)
        3.7.1 進水負荷、細菌和運行效能三者之間的關系
        3.7.2 進水負荷、古菌和運行效能三者之間的關系
    3.8 本章小結(jié)
第四章 鹽度對MABR生活污水處理性能及其生物膜結(jié)構(gòu)的影響
    4.1 引言
    4.2 長期運行效果
    4.3 短期水質(zhì)跟蹤分析
    4.4 生物膜微生物群落多樣性分析
        4.4.1 α-指數(shù)分析
        4.4.2 β-指數(shù)和主成分分析
    4.5 生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        4.5.1 細菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        4.5.2 古菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
    4.6 鹽度、運行效能與微生物群落之間的相關性
    4.7 本章小結(jié)
第五章 溫度對MABR生活污水處理性能及其生物膜結(jié)構(gòu)的影響
    5.1 引言
    5.2 長期運行效果
    5.3 短期水質(zhì)跟蹤分析
    5.4 生物膜微生物群落多樣性分析
        5.4.1 α-指數(shù)分析
        5.4.2 β-指數(shù)和主成分分析
    5.5 生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        5.5.1 細菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        5.5.2 古菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
    5.6 本章小結(jié)
第六章 供氧壓力對MABR生活污水處理性能及其生物膜結(jié)構(gòu)的影響
    6.1 引言
    6.2 長期運行效果
    6.3 短期水質(zhì)跟蹤分析
    6.4 生物膜微生物群落多樣性分析
        6.4.1 α-指數(shù)分析
        6.4.2 β-指數(shù)和主成分分析
    6.5 生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        6.5.1 細菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
        6.5.2 古菌群落結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律
    6.6 供氧壓力、運行效能與細菌、古菌群落之間的相關性
    6.7 本章小結(jié)
第七章 MABR生物膜的群落構(gòu)建機制初探
    7.1 引言
    7.2 空白實驗微生物群落結(jié)構(gòu)簡析
    7.3 MABR微生物群落構(gòu)建機制探討
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 主要研究結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]“十二五”污染減排面臨的形勢和政策措施[J]. 于飛.  環(huán)境保護. 2012(19)
[2]鹽度沖擊對活性污泥系統(tǒng)性能影響的研究[J]. 周鵬.  環(huán)境科學與技術(shù). 2011(05)
[3]Application of immobilized psychrotrophs in ICCBR to treat domestic wastewater and its microbiological investigation[J]. BEN Yue, CHEN ZhongLin, XU ZhenZhen & JIANG AnXi State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China.  Chinese Science Bulletin. 2009(09)
[4]低溫生活污水處理系統(tǒng)中耐冷菌的篩選及動力學研究[J]. 賁岳,陳忠林,徐貞貞,齊飛,葉苗苗,沈吉敏,姜安璽.  環(huán)境科學. 2008(11)
[5]萃取膜生物反應器處理苯酚廢水的試驗研究[J]. 戴寧,張晟禹,張鳳君,李隋,趙文生.  環(huán)境科學. 2008(08)
[6]NaCl鹽度對活性污泥系統(tǒng)脫氮性能的影響[J]. 王淑瑩,唐冰,葉柳,彭永臻.  北京工業(yè)大學學報. 2008(06)
[7]無泡曝氣膜生物反應器去除高氨氮廢水的試驗研究[J]. 劉鵬飛,朱文亭,劉旦玉,李盈利.  給水排水. 2006(08)
[8]無泡曝氣硅橡膠平板膜生物反應器處理生活污水研究[J]. 蔣柏泉,劉小兵.  南昌大學學報(工科版). 2005(04)
[9]運行溫度對活性污泥特性的影響[J]. 吳成強,楊金翠,楊敏,呂文洲.  中國給水排水. 2003(09)
[10]無泡曝氣膜生物反應器處理生活污水的研究[J]. 張雪琴,蔣柏泉.  南昌大學學報(工科版). 2003(02)



本文編號：3652875