氮负荷冲击下海洋厌氧氨氧化菌的脱氮性能及微生物群落结构研究

论文摘要

海洋厌氧氨氧化菌（MAB）在海洋氮循环过程中发挥着至关重要的作用。MAB耐高盐和低温,适用于处理低温环境下的高盐含氮废水。本试验接种了来自胶州湾潮间带的污泥富集培养MAB,研究分析了氮负荷冲击下MAB的脱氮性能以及Fe（Ⅲ）对MAB处理高盐含氮废水的影响。用ASBR接种来自胶州湾潮间带的污泥,经149天成功富集培养了MAB。富集培养过程可分为菌体自溶期、活性迟滞期、活性提高期和活性稳定期。富集成功后NH4+-N和NO2--N的去除率分别达到了100%和83.03%。将富集成功后的MAB污泥进行高通量测序,反应器内存在的厌氧氨氧化菌为Candidatus Scalindua（MAB）和Candidatus Kuenenia,相对丰度分别10.21%和3.21%。MAB的富集培养过程中反应器内的污泥由黑色泥状变为红色颗粒状。采用ASBR来研究氮负荷冲击下MAB处理高盐含氮废水的脱氮特性。当氨氮容积负荷（ALR）与亚硝酸盐容积负荷（NLR）分别为0.681和0.888 kg/（m3·d）时,氨氮去除速率（ARR）和亚硝酸盐去除速率（NRR）达到了0.527和0.572 kg/（m3·d）。Candidatus Scalindua能够忍受高盐度环境并在反应器占据主导,其相对丰度为17.07%。Marinicella可以利用MAB生成的硝酸盐与MAB协同作用,可以达到更高的总氮去除效果。当进水亚硝酸盐浓度超过224.4 mg/L时,MAB的脱氮性能受到影响,ARR和NRR分别降至0.358和0.310 kg/（m3·d）。然而,亚硝酸盐对MAB的影响是可逆的,通过降低进水NH4+-N和NO2--N的浓度,MAB的活性恢复。Luong模型适于描述亚硝酸对MAB的抑制作用,修正的Aiba模型可以预测氮负荷冲击与高盐度环境下的NRRmax。氮负荷冲击下,研究了Fe（Ⅲ）强化MAB处理高盐含氮废水的脱氮效能。在本试验中,Fe（Ⅲ）的投加量为5 mg/L。ALR和NLR分别从0.03和0.04逐渐增加到0.68和0.89 kg/（m3·d）。当ALR和NLR分别为0.68和0.89 kg/（m3·d）时,ARR和NRR分别达到了最高值0.56和0.60 kg/（m3·d）。由于海洋Feammox反应的存在,ΔNO2--N/ΔNH4+-N比值低于化学计量比。在高盐度环境下,Fe（Ⅲ）可以加速MAB的生长。反应器内MAB为优势菌种,其相对丰度为27.70%。除此之外,MAB与Marinicella、Caldithrix在反应器内通过协同作用达到更高的总氮去除。Haldane模型适合用来分析氮负荷冲击和Fe（Ⅲ）投加下亚硝酸对MAB的影响。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 中英文对照缩略词表
• 第一章 绪论
•   1.1 厌氧氨氧化工艺简介
•   1.2 海洋厌氧氨氧化简介
•     1.2.1 海洋厌氧氨氧化菌的分布
•     1.2.2 海洋厌氧氨氧化的研究现状
•   1.3 高盐与低温对厌氧氨氧化的影响
•   1.4 氮负荷对厌氧氨氧化菌的影响
•   1.5 金属元素对厌氧氨氧化菌的影响
•     1.5.1 铁对厌氧氨氧化活性及脱氮效能的影响
•     1.5.2 铜对厌氧氨氧化活性及脱氮效能的影响
•     1.5.3 锌对厌氧氨氧化活性及脱氮效能的影响
•   1.6 本课题的研究意义及内容
•     1.6.1 研究意义
•     1.6.2 主要研究内容
• 第二章 试验材料与方法
•   2.1 试验装置
•   2.2 污泥接种
•   2.3 试验废水
•   2.4 废水监测方法
•   2.5 高通量测序
•   2.6 动力学模型
• 第三章 海洋厌氧氨氧化菌的富集培养研究
•   3.1 海洋厌氧氨氧化富集培养过程
•     3.1.1 菌体自溶期
•     3.1.2 活性迟滞期
•     3.1.3 活性提高期
•     3.1.4 活性稳定期
•   3.2 微生物群落结构
•   3.3 富集培养过程中污泥性状的变化
•   3.4 本章小结
• 第四章 氮负荷冲击下海洋厌氧氨氧化菌处理高盐含氮废水特性研究
•   4.1 氮负荷冲击下海洋厌氧氨氧化菌的脱氮特性
•     4.1.1 氮负荷冲击
•     4.1.2 FA和FNA
•     4.1.3 pH
•   4.2 氮负荷冲击下微生物群落特性
•   4.3 亚硝酸盐抑制动力学
•   4.4 污泥特性
•   4.5 本章小结
• 第五章 Fe（Ⅲ）强化海洋厌氧氨氧化菌处理高盐含氮废水脱氮性能的研究
•   5.1 Fe（Ⅲ）强化下海洋厌氧氨氧化菌的脱氮特性
•   5.2 微生物群落分析
•   5.3 抑制动力学分析
•   5.4 本章小节
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 创新点
•   6.3 不足与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 尹淑燕

导师: 李津

关键词: 海洋厌氧氨氧化菌,富集培养,负荷冲击,微生物群落结构

来源: 青岛大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 青岛大学

分类号: X703;X172

DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.000727

总页数: 59

文件大小: 3216K

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