A~2SBR反硝化除磷系统稳定运行及菌剂处理效果研究

论文摘要

近年来,氮、磷污染成为水污染防治范畴关注的核心。反硝化除磷技术能够解决传统脱氮除磷工艺固有的矛盾,实现了“一碳两用”,降低了污泥产量,缩短了反应时间,同时达到除磷脱氮的双重目的。本课题以活性污泥为基质NO3--N作为电子受体快速富集反硝化聚磷菌,分析系统运行最佳工艺条件及影响因子;从微生物学角度出发,研究了反硝化聚磷菌的筛选、鉴定、生理生化指标及反硝化除磷脱氮特性,通过紫外诱变得到一株新菌株NG2,运用16S rDNA测序手段对菌株进行鉴定并构建系统发育树;研究了微生物菌剂制备并将菌剂与活性污泥脱氮除磷效能进行对比,探讨了投加微生物菌剂强化反应器处理人工配制生活污水的效果,为反硝化除磷技术在实际工程上的应用提供理论依据。利用人工配水通过两阶段驯化法以周期培养的方式考察了 A2SBR反应器的启动并成功富集了 DPAO。结果表明,经过36 d的驯化,反应器的启动完成,反硝化聚磷污泥在缺氧阶段可以发生典型的同步脱氮除磷过程,以NO3--N作为电子受体过量摄取环境中的磷酸盐,除磷率由第1天的44.92%增加至第36天的96.72%。通过静态反应器进行单因素试验,对碳源浓度、碳源类型、污泥龄、温度及pH值等影响因素考察后,发现当反应器以乙酸钠为碳源,进水COD浓度为200 mg/L左右,SRT设定为15 d,温度为24℃,厌氧段pH为8.0,缺氧段pH为7.5时反硝化除磷脱氮效果最佳。在稳定运行的A2SBR反应器中通过利用专性培养基作为基质对聚磷菌和反硝化菌进行分离,共得到14株菌。辅以硝酸盐还原性产气试验、好氧吸磷试验及吸磷/释磷试验于稳定运行A2SBR反应器中分离出3株具有同步脱氮除磷能力的菌株N4、P4和P5,其中菌株N4反硝化除磷脱氮能力最高,在24 h 后除磷率和脱氮率分别达到77.13%和83.74%。采用紫外诱变法对菌株N4进行诱变处理,得到一株具有高效除磷脱氮能力的菌株NG2。试验结果显示,菌株NG2较N4除磷率和脱氮率分别提高12.33%和7.94%。并且菌株NG2具有更好的生长优势。通过16S rDNA测序结合同源性分析,确定菌株NG2的分类学地位（序列号:KC905050）,菌株NG2最终鉴定为戈登氏菌属（Gordonia Terrae）。将菌株NG2在特定的载体上通过发酵扩大培养制备成微生物菌剂,制备成功的菌剂呈土黄色,有效活菌数>108CFU/g,具有同驯化后的反硝化聚磷污泥相当的除磷脱氮性能。考察了投菌量,载体配比、发酵液用量和发酵液pH值等影响因素对菌剂性能的影响,试验表明投菌量为20 mL,载体配比W麦麸:W玉米粉=85:15,发酵液用量为20 mL,发酵液和2 mL PAM培养液混合液的pH值控制在6.5时,微生物菌剂处理效果最佳。该菌剂稳定性强,25±5℃条件下可以保存40 d左右仍保持较高的除磷脱氮能力。通过比较投加不同质量的微生物菌剂对模拟生活污水的处理效果得知,投菌量为0.33g/L时,系统具有较高的除磷脱氮效率,相较于未投菌系统除磷脱氮效率分别提升了 12.06%和11.52%,且投菌系统相较于未投菌的系统更利于快速富集反硝化聚磷菌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题背景
•   1.2 传统生物脱氮除磷机理及工艺技术发展
•     1.2.1 传统生物除磷原理
•     1.2.2 传统生物除磷工艺
•   1.3 反硝化脱氮除磷机理及工艺技术发展
•     1.3.1 反硝化脱氮除磷原理
•     1.3.2 反硝化脱氮除磷工艺
•   1.4 反硝化聚磷菌群在系统中的影响因素
•     1.4.1 碳源
•     1.4.2 pH值
• 3^-和NO₂^-的质量浓度'>    1.4.3 NO₃^-和NO₂^-的质量浓度
•     1.4.4 污泥龄
•     1.4.5 聚糖菌（GAOs）
•   1.5 反硝化除磷微生物的研究
•   1.6 生物强化技术
•     1.6.1 生物强化技术的作用机理
•     1.6.2 生物强化技术在废水处理中的应用
•   1.7 课题研究的意义及内容
•     1.7.1 课题研究的意义
•     1.7.2 课题研究的内容
• 2 试验材料和方法
•   2.1 SBR反硝化除磷系统实验装置及方法
•     2.1.1 SBR反应器装置
•     2.1.2 试验用水与种泥来源
•     2.1.3 运行方式
•     2.1.4 检测方法
•   2.2 SBR静态试验装置
•   2.3 反硝化聚磷菌的分离筛选
•     2.3.1 菌株来源
•     2.3.2 培养基
•     2.3.3 菌种的分离纯化
•     2.3.4 菌种筛选
•   2.4 菌株的生长特性及吸磷性能
•     2.4.1 生长曲线的测定
•     2.4.2 吸磷/释磷效能
•   2.5 反硝化聚磷菌的紫外诱变
•     2.5.1 菌悬液的制备
•     2.5.2 紫外光致死效应测定
•     2.5.3 紫外诱变及优势菌株除磷效能测定
•   2.6 菌株的鉴定
•     2.6.1 菌落形态特征
•     2.6.2 生理生化试验
•     2.6.3 16S rDNA编码基因的序列分析
•   2.7 微生物菌剂的制备
•     2.7.1 菌种来源
•     2.7.2 培养基
•     2.7.3 微生物菌剂制备方法
•     2.7.4 微生物菌剂制备条件优化
•     2.7.5 菌剂稳定性试验
•   2.8 投加菌剂强化SBR反应器处理效果研究
•     2.8.1 菌剂
•     2.8.2 投菌与反应器运行方法
• 3 反硝化聚磷菌的富集及影响因素研究
•   3.1 反硝化聚磷菌的富集
•     3.1.1 第一阶段运行结果分析
•     3.1.2 第二阶段运行结果分析
•     3.1.3 系统典型周期运行结果
•   3.2 反硝化除磷工艺的影响因素研究
•     3.2.1 碳源浓度对反硝化除磷工艺的影响
•     3.2.2 碳源类型对反硝化除磷工艺的影响
•     3.2.3 SRT对反硝化除磷工艺的影响
•     3.2.4 温度对反硝化除磷工艺的影响
•     3.2.5 pH对反硝化除磷工艺的影响
•   3.3 小结
• 4 反硝化聚磷菌微生物特性研究
•   4.1 反硝化聚磷菌的分离纯化
•   4.2 反硝化功能的测定
•   4.3 好氧吸磷能力的测定
•   4.4 菌株释磷/吸磷效能
•   4.5 菌株的紫外诱变育种
•     4.5.1 诱变条件的确定
•     4.5.2 优势突变菌株的筛选
•     4.5.3 生长曲线
•   4.6 菌株NG2的鉴定结果
•     4.6.1 形态及特征
•     4.6.2 生理生化特征
•     4.6.3 16S rDNA基因测序及发育树构建
•   4.7 小结
• 5 微生物菌剂的制备及处理效果研究
•   5.1 微生物菌剂制备工艺条件的优化
•     5.1.1 载体配比对菌剂处理效果的影响
•     5.1.2 投菌量对菌剂处理效果的影响
•     5.1.3 发酵液用量对菌剂处理效果的影响
•     5.1.4 发酵液的pH值对菌剂处理效果的影响
•   5.2 微生物菌剂基本特性
•   5.3 微生物菌剂与活性污泥性能比较
•   5.4 微生物菌剂稳定性
•   5.5 投加菌剂强化SBR反应器投菌量及处理效果研究
•   5.6 小结
• 6 结论和展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙慧智

导师: 魏炜

关键词: 反硝化聚磷菌,戈登氏菌属,除磷脱氮,微生物菌剂

来源: 沈阳建筑大学

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: 沈阳建筑大学

分类号: X703;X172

DOI: 10.27809/d.cnki.gsjgc.2019.000041

总页数: 96

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