本文關(guān)鍵詞：填埋場(chǎng)反應(yīng)器厭氧氨氧化協(xié)同反硝化脫氮機(jī)理和優(yōu)化策略研究

  更多相關(guān)文章： 填埋場(chǎng)反應(yīng)器 滲濾液 厭氧氨氧化 反硝化 脫氮功能微生物 快速啟動(dòng) ~(15)N 穩(wěn)定同位素示蹤

【摘要】：生活垃圾在填埋處理過程中會(huì)產(chǎn)生污染性較高的滲濾液,并且填埋垃圾時(shí)間決定了滲濾液的化學(xué)組分,其中填埋后期產(chǎn)生的老齡滲濾液由于其高氨氮濃度、低C/N的特點(diǎn),使用傳統(tǒng)反硝化脫氮效果有限,而厭氧氨氧化在脫氮過程中無需碳源,脫氮過程中可以與反硝化形成互補(bǔ),因此促進(jìn)厭氧氨氧化和反硝化在填埋場(chǎng)反應(yīng)器中協(xié)同脫氮有利于實(shí)現(xiàn)高效低耗的滲濾液處理工藝。但是,兩者協(xié)同作用的影響因素尚缺乏研究,因此本研究通過構(gòu)建填埋場(chǎng)反應(yīng)器處理高氨氮、低碳氮比的老齡滲濾液,研究進(jìn)水滲濾液有機(jī)負(fù)荷,BOD5/TN以及NO_2-N/NH_4-N等水質(zhì)條件對(duì)反應(yīng)器中反硝化和厭氧氨氧化聯(lián)合脫氮的定量影響,同時(shí)結(jié)合Q-PCR,高通量測(cè)序和15N穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)解析兩者協(xié)同作用的機(jī)理,以期對(duì)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。在上述研究的基礎(chǔ)上,提出了通過接種厭氧污泥提高反應(yīng)器快速啟動(dòng)的有效策略。論文的主要結(jié)論如下:(1)進(jìn)水水質(zhì)優(yōu)化策略:在本研究滲濾液進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷0.02～0.07 kg· m~(-3)·d~(-1),BOD5/TN0.05～0.2,NO_2-N/NH_4-N0.5～1.5范圍條件下,出水總氮去除率在取值最適的進(jìn)水水質(zhì)條件下(0.04 kg · m~(-3) ·d~(-1),BOD5/TN0.2 和 NO_2-N/NH_4-N 1.0)可達(dá)到 90%以上。(2)厭氧氨氧化協(xié)同反硝化脫氮機(jī)理:反應(yīng)器中氨氧化過程以硝化古菌(AOA)基因amoA為主,反硝化功能基因以nirK為優(yōu)勢(shì)。hzsA在脫氮效率較高的反應(yīng)器中豐度較高,并與進(jìn)水BOD5/TN成正比。高通量測(cè)序揭示填埋場(chǎng)反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)屬為Pseudomonas 1.4～2.5%,Dechloromonly 1.3～2.2%,Comamonas 0.05～2.0%,Nitrosomonas 0.4～1.6%,Candidatus Kueneia 0.05～1.8%and Limnobacter 0.7～1.3%。其中具有亞硝化功能的Nitrosomonas的豐度與脫氮效率成反比,而厭氧氨氧化菌Candidatus Kuenia的豐度與脫氮效率成正比。相關(guān)性分析說明進(jìn)水中BOD5/TN與厭氧氨氧化功能微生物的豐度呈正相關(guān)性,同時(shí)NO_2-N/NH_4-N的比值與反硝化功能微生物的豐度正相關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在低有機(jī)負(fù)荷下,滲濾液中有機(jī)物的存在有助于反硝化和厭氧氨氧化的協(xié)同脫氮,當(dāng)進(jìn)水中的NO_2-N/NH_4-N的比值越接近厭氧氨氧化反應(yīng)的理論值1.32時(shí)越有利于厭氧氨氧化脫氮途徑的進(jìn)行,脫氮功能微生物受水質(zhì)的影響使得對(duì)脫氮的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)出差異,因此,調(diào)控進(jìn)水水質(zhì)可以顯著提高反應(yīng)器的脫氮效率。(3)接種污泥快速啟動(dòng)填埋場(chǎng)反應(yīng)器:以6%的接種率接種厭氧污泥,結(jié)果顯示接種加速了運(yùn)行初期反應(yīng)器的脫氮效率,同時(shí)可以縮短反應(yīng)器達(dá)到高效穩(wěn)定運(yùn)行所用的時(shí)間,但對(duì)于反應(yīng)器脫氮效率以及厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率沒有提高。接種增加了反應(yīng)器中反硝化功能微生物的數(shù)量,其中nirS功能基因數(shù)量的增加可能為Candidatus Kuenenia的代謝提供了氧化劑,因此提高了反應(yīng)器中反硝化和厭氧氨氧化的脫氮效率。但厭氧氨氧化微生物數(shù)量最高的為對(duì)照組反應(yīng)器,優(yōu)化進(jìn)水運(yùn)行后對(duì)照組反應(yīng)器中hzsA的豐度最高為30%左右,比正交實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的hzeA的豐度提高近3倍左右,說明進(jìn)水水質(zhì)優(yōu)化更能促進(jìn)反應(yīng)器中的厭氧氨氧化微生物的富集。(4)厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率:進(jìn)水水質(zhì)影響填埋場(chǎng)反應(yīng)器中反硝化和厭氧氨氧化脫氮貢獻(xiàn)率,當(dāng)進(jìn)水BOD5/TN的比值0.05時(shí)貢獻(xiàn)率為9.43%,增大到0.2后貢獻(xiàn)率增加為21.46%;同樣當(dāng)進(jìn)水中NO_2-N/NH_4-N的比值為0.5時(shí)厭氧氨氧化的貢獻(xiàn)率為10%左右,而1.0或1.5后的貢獻(xiàn)率可達(dá)20.72%。接種組厭氧氨氧化的貢獻(xiàn)率低于對(duì)照組,接種組貢獻(xiàn)率最高為13%,而對(duì)照組中的貢獻(xiàn)率最高為23%。綜上,通過對(duì)填埋場(chǎng)反應(yīng)器中反硝化和厭氧氨氧化協(xié)同作用機(jī)理的研究,為實(shí)際運(yùn)行中滲濾液水質(zhì)的優(yōu)化提供了理論依據(jù),研究結(jié)果驗(yàn)證了優(yōu)化進(jìn)水的調(diào)控策略可以有效地提高反應(yīng)器的運(yùn)行效率和厭氧氨氧化的貢獻(xiàn)率。此外,接種污泥確實(shí)可以有效提高反應(yīng)器啟動(dòng)的脫氮效率,但決定反應(yīng)器中脫氮途徑的主要還是微生物的種類和數(shù)量,因此選擇合適的污泥源對(duì)調(diào)控反應(yīng)器快速啟動(dòng)和脫氮效率的提高更為重要。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁文祥;陳善平;邰俊;程炬;宋立杰;;我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)現(xiàn)狀、問題及發(fā)展對(duì)策[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2016年05期

2 朱春yN;黃雪彬;郭翠香;閻寧;張永明;;不同電子供體對(duì)厭氧系統(tǒng)生物脫氮效率及微生物群落分布狀態(tài)的影響[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年01期

3 張正哲;金仁村;程雅菲;周煜璜;布阿依·謝姆古麗;;厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2015年05期

4 劉正輝;李德豪;;氨氧化古菌及其對(duì)氮循環(huán)貢獻(xiàn)的研究進(jìn)展[J];微生物學(xué)通報(bào);2015年04期

5 賈方旭;彭永臻;王衫允;王淑瑩;楊慶;;厭氧氨氧化菌細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)及功能[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2014年05期

6 趙永強(qiáng);夏永秋;李博倫;顏曉元;;利用膜進(jìn)樣質(zhì)譜同時(shí)測(cè)定河流沉積物反硝化和厭氧氨氧化[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

7 厲巍;鄭平;謝作甫;王茹;張萌;;反硝化過程特性探析[J];科技通報(bào);2013年11期

8 叢巖;黃曉麗;王小龍;高大文;;厭氧氨氧化顆粒污泥的快速形成[J];化工學(xué)報(bào);2014年02期

9 王衫允;祝貴兵;曲冬梅;尹澄清;;白洋淀富營(yíng)養(yǎng)化湖泊濕地厭氧氨氧化菌的分布及對(duì)氮循環(huán)的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2012年21期

10 盧俊平;杜兵;劉廷璽;張巖;;應(yīng)用SBR實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水厭氧氨氧化生物脫氮的研究[J];中國(guó)給水排水;2012年07期

，

本文編號(hào)：1288103