收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

DO对生物滤器脱氮性能影响及耐盐好氧反硝化菌特性研究

任纪龙  
【摘要】:循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture System,RAS)具有集约、高效、环保等优势,是未来水产养殖业发展的重要趋势。生物滤池作为循环水养殖系统水处理核心单元,主要依赖附着于填料表面的生物膜,可以控制水质,对实现循环水系统的集约化高密度养殖具有重要作用。循环水养殖系统,需要维持高溶氧状态以实现高密度养殖生产,因此,溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度成为影响生物滤器性能,进而影响循环水养殖系统水处理效能的关键因素。而且,传统的生物滤器可以有效去除养殖水体中对养殖生物危害较大的氨氮(NH_4~+-N),亚硝态氮(NO_2~--N),但却无法有效去除硝态氮(NO_3~--N),造成水产养殖水体中NO_3~--N大量累积,给循环水养殖系统的稳定运行和养殖生物的生长发育造成严重危害。因此,研究DO浓度对生物滤器脱氮性能及微生物群落结构影响,同时寻求新型生物脱氮技术,对提高生物滤器脱氮性能,解决硝酸盐累积的问题,进而提高工厂化循环水养殖系统的效能具有非常重要的意义。本文通过设置三种不同DO条件(HDO:10~12 mg·L~(-1),MDO:6~8 mg·L~(-1),LDO:0~2 mg·L~(-1)),运行30d,探究不同DO浓度对生物滤器脱氮性能及微生物群落结构的影响,并筛选得到一株高效耐盐好氧反硝化菌,研究其在高盐度环境条件下的好氧反硝化性能、氮平衡分析、好氧反硝化功能基因等。主要研究结果如下:(1)DO浓度对生物滤器脱氮性能影响:系统运行期间,3个不同DO处理组均可实现NH_4~+-N的有效去除,去除率均在60%以上。其中,HDO处理组(DO:10-12mg·L~(-1))NH_4~+-N去除率最高,NH_4~+-N去除率在系统运行期间可维持在80%以上,而LDO处理组(DO:0-2 mg·L~(-1)),NH_4~+-N去除率最低。该结果说明较高的DO浓度促进了氨氧化细菌(AOB)的生长及硝化反应的进行。三个处理组中,NO_2~--N和NO_3~--N浓度均出现先上升后下降,最后趋于平稳的趋势。对于不同DO浓度处理组,呈现DO浓度越高,NO_2~--N积累越高的趋势,NO_2~--N和NO_3~--N氮积累速率低于HDO和MDO两个处理组。LDO处理组在系统运行初始阶段(0d-15d),系统中AOB占优势,将NH_4~+-N转化为NO_2~--N,而系统中DO浓度较低,亚硝酸盐氧化细菌(NOB)生长滞后,NO_2~--N氧化速率较慢,故出现NO_2~--N逐步积累现象。在系统运行28 d后,NO_2~--N浓度开始下降,NO_3~--N浓度增加。(2)DO浓度对微生物群落结构影响:OTU聚类分析表明3组样品共有的OTU数量为558,占所有OTU数目的91.6%。其中,MDO处理组OTUs最多,约占OTUs总数的94.9%,且特有OTUs数量最多。由Alpha多样性指数分析结果可知,MDO处理组物种丰度较低但物种多样性最高。PCA多样性分析结果可知不同DO浓度对微生物的群落组成产生了影响,使得物种组成差别较大。微生物群落结果分析结果可知,3个不同DO浓度处理组微生物主要分布在10个门,不同处理组细菌群落结构在组成上具有一定的相似性,但各类细菌菌群所占的相对丰度存在差异性。3个处理组中,变形菌门(Proteobacteria)在不同处理组生物膜样品中均占主导地位(53–62%),其它相对丰度较高的细菌门有俭菌总门(Parcubacteria)(7-14%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(2-8%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(6-12%),浮霉菌门(Planctomycetes)(7-10%),其中,硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)与系统硝化及反硝化作用有关,在高DO处理组相对丰度较大,在LDO处理组中相对丰度较低。因为Nitrospirae主要作用是可将NO_2~--N氧化成NO_3~--N,是系统中亚硝化作用主要功能菌群,推测可能与HDO处理组NH_4~+-N去除效果相对较好有关。(3)耐盐好氧反硝化菌反硝化特性研究:从海水循环水养殖系统(RASs)中分离得到一株新型高效耐盐好氧反硝化细菌。通过形态学观察及16SrDNA同源性分析,鉴定其为盐单胞菌(Halomonas sp.),并命名为Halomonas sp.AD9。研究该菌株在不同条件下的好氧反硝化性能,氮平衡分析及napA和narG功能基因的检测。结果显示:该菌株最佳培养条件为摇速150 rpm,温度30℃,C/N=10。最佳培养条件下,该菌株在NO_3~--N(初始浓度101.9 mg·L~(-1))作为唯一氮源时,24h NO_3~--N去除率可达到94.6%,48h总氮去除率为74.2%。氮平衡分析显示:21.7%NO_3~--N转化为细胞胞内氮,3.3%NO_3~--N转化为其他硝化产物(NO_2~--N,NH_4~+-N,有机氮)。功能基因的鉴定结果显示:菌株AD9含有napA基因,并不具有narG基因,这表明该菌株具有好氧反硝化能力。该好氧反硝化细菌Halomonas sp.AD9将为海水工业化循环水养殖系统解决NO_3~--N积累提供一定的帮助。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 柴同志;谢小龙;乔新明;;DO对同步硝化反硝化的影响[J];绿色科技;2014年01期
2 陈丹;;基于语料库的中国英语学习者虚化动词do习得研究[J];英语教师;2020年04期
3 张明义;杨坤;陈铮;王永欣;张嘉振;;DO_(22)相间反相畴界成分演化的微观相场模拟[J];有色金属工程;2012年04期
4 熊光武;;污水处理中基于仿人智能的DO参数控制策略分析[J];门窗;2013年09期
5 徐士信;;控制系统DO卡与电磁阀的选配[J];石油化工自动化;2009年01期
6 李祥;黄勇;袁怡;;DO在厌氧序批式生物膜反应器中对厌氧氨氧化反应启动的影响[J];环境污染与防治;2009年10期
7 陈超;徐国勋;曾林慧;吴晓坤;;DO对膜生物反应器中同步硝化反硝化的影响[J];上海理工大学学报;2009年06期
8 章志元;张莉;刘新;况武;陈昆柏;;活性污泥培养初期溶解氧(DO)的控制[J];环境工程;2008年S1期
9 周国胜;刘年丰;姚瑞珍;张杰;王琪;;低DO下同步硝化反硝化现象新形式探讨[J];环境科学与技术;2007年02期
10 范彩安,彭永臻,潘力军,李利生;利用DO在线监测与判断制药废水毒性[J];给水排水;2003年08期
11 林金銮;张可方;方茜;张朝升;;DO对同步硝化反硝化协同除磷的影响[J];化工环保;2009年02期
12 徐伟锋,孙力平,古建国,郑先强;DO对同步硝化反硝化影响及动力学[J];城市环境与城市生态;2003年01期
13 焦安英;李永峰;李玉文;史乃鉴;于彬;;阿维菌素发酵培养过程中对DO的影响因素分析[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2007年06期
14 黄国华;关于缺陷密度DO的研究[J];微电子技术;1998年03期
15 张小玲,李斌,杨永哲,王磊,王志盈;低DO下的短程硝化及同步硝化反硝化[J];中国给水排水;2004年05期
16 董苗苗;陈垚;蒋彬;喻钢;;有机负荷及DO对高盐好氧颗粒污泥稳定性的影响[J];水处理技术;2015年06期
17 郝春明,李福勤,宋英豪,何绪文;低DO浓度下短程硝化试验研究[J];能源环境保护;2005年03期
18 林源;朱传琪;;测试任一嵌套DO循环置换合法性的阻碍矩阵算法[J];计算机工程与科学;1996年04期
19 贾文平 ,杜光辉;DO型氧化淀粉粘合剂的研制[J];大同高等专科学校学报;1997年04期
20 吴意云;刘晔;朱希伟;;产业集群发展与企业生产效率——基于拓展DO指数的分析[J];浙江学刊;2020年05期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 赵勇;李鹏;;中国电信1x/DO双网协同无线网络优化[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集(上册)[C];2009年
2 张素香;;长江口溶解氧(DO)分布特征研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
3 杨臣杰;钱玉芬;杨育生;梁赟;张勇;;DO治疗过宽牙槽突裂的初步探讨[A];第十三次全国口腔正畸学术会议(2014年会)论文集[C];2014年
4 侯娅丽;苏国生;张沅;;丹麦荷斯坦牛繁殖性状ICF和DO遗传分析模型准确性研究[A];中国动物遗传育种研究进展——第十五次全国动物遗传育种学术讨论会论文集[C];2009年
5 范举红;刘锐;李昌湖;李荧;陈吕军;;同步脱氮除磷工程系统中DO浓度控制探讨[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 刘坚;于广平;李健;;基于DO曲线特征的废水毒性诊断技术在印染废水处理中的应用[A];《环境工程》2019年全国学术年会论文集(下册)[C];2019年
7 袁星;杨敏;罗南;樊耀波;;一体式A2/O-MBR内的DO分布模拟及影响因素研究[A];第二届膜法城镇新水源技术研讨会论文集[C];2015年
8 石川云;何建文;;DO和pH在线式分析仪在污水处理中的应用[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
9 文博;;cdma2000 1xEV—DO关键技术及网络性能研究[A];河南省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 曾庆梅;司文攻;李志强;靳靖;吴聪;魏春燕;黄博英;;一株高效好氧反硝化菌的选育、鉴定及其脱氮特性[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
11 王攀;陈湖星;李丹丹;李娜;王金龙;袁永泽;熊丽;刘德立;;一株好氧反硝化菌的分离鉴定及特性研究[A];2012年鄂粤微生物学学术年会——湖北省暨武汉微生物学会成立六十年庆祝大会论文集[C];2012年
12 童庆;毛志伟;孙礼明;;SBR法处理垃圾渗滤液过程中DO、pH值变化规律[A];全国水环境污染治理设施运营管理技术交流研讨会论文集[C];2006年
13 童庆;毛志伟;王浩明;孙礼明;;SBR法处理垃圾渗滤液过程中DO、pH值变化规律[A];中国硅酸盐学会环保学术年会论文集[C];2007年
14 陈仕涛;汪永进;;北半球DO事件海气快速耦合的石笋证据[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
15 朱云;龚望宝;余德光;王广军;谢骏;张凯;李志斐;郁二蒙;田晶晶;;草鱼“零排放”池塘好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮性能研究[A];2018年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2018年
16 吴朕君;穆剑楠;单润涛;李晓凯;杜亚飞;;基于DO和ORP的短程硝化-反硝化SBR快速启动和控制研究[A];2018中国环境科学学会科学技术年会论文集(第二卷)[C];2018年
17 战培荣;刘伟;卢玲;;流化床生物滤器的设计与循环水养鱼应用研究[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
18 刘旭佳;黄国强;彭银辉;;溶解氧对鲻鱼生长、能量代谢和氧化应激的影响[A];2014年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2014年
19 战培荣;刘伟;卢玲;;循环水养鱼高效水处理技术研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
20 张春菊;吴军良;叶代启;;活性碳纤维的低温等离子体处理及其对脱氮性能的影响[A];第四届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 文前军;梗阻性DO逼尿肌细胞兴奋性变化及其离子通道机制研究[D];第三军医大学;2007年
2 吴志昊;Fe(Ⅱ)、DO含量对养殖大菱鲆幼鱼生理学性状影响的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
3 邓天星;HCN通道在DO大鼠膀胱ICC细胞上的表达和电生理特性研究[D];第三军医大学;2015年
4 黄思妺;口腔乳酸杆菌的分离鉴定及其益生功能的研究[D];军事科学院;2018年
5 梁炜;好氧反硝化菌用于高温生物滴滤系统脱除NOx的性能分析[D];华南理工大学;2012年
6 刘玉香;两株异养硝化—好氧反硝化菌的分离鉴定和脱氮性能研究[D];太原理工大学;2012年
7 丁颖;生物滤器处理恶臭气体及其微生物生态研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 任纪龙;DO对生物滤器脱氮性能影响及耐盐好氧反硝化菌特性研究[D];大连海洋大学;2020年
2 王荣;分段进水A/O工艺在低DO下处理高氨氮生活污水试验研究[D];郑州大学;2014年
3 聂顺;英语加Do规则的历时研究[D];山东农业大学;2017年
4 蒋跃绒;补肾壮骨胶囊对DO大鼠骨吸收-形成解耦联的调节机制研究[D];成都中医药大学;2002年
5 窦元;DO浓度对全程自养脱氮颗粒污泥脱氮效能的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 谢占川;污水处理曝气池中DO的影响因素和模型预测[D];青海师范大学;2013年
7 王江宽;控制DO和SRT条件下短程硝化反硝化及系统稳定性研究[D];青岛大学;2011年
8 谢晴;中DO条件SBR畜禽废水系统中亚硝化细菌群落多样性研究[D];四川农业大学;2008年
9 陈华;CARROUSEL2000氧化沟DO运行控制的研究[D];贵州大学;2007年
10 董刚;肝细胞生长因子在牵张成骨(DO)过程中表达的实验研究[D];青岛大学;2011年
11 许贵生;污水处理过程中DO的模糊神经网络控制研究[D];东北大学;2009年
12 胡立萍;微生物青贮剂制备中酵母菌发酵过程DO的预测控制[D];江南大学;2005年
13 陈安威;腺病毒介导的人骨形成蛋白2(Ad-hBMP2)基因转染促进兔下颌牵张成骨(DO)的实验研究[D];山东大学;2005年
14 姜磊;好氧反硝化菌的筛选及其反硝化特性研究[D];辽宁大学;2012年
15 石小彤;两株耐盐好氧反硝化菌分离鉴定及在水体净化中的初步应用[D];河北大学;2013年
16 周娜;贫营养好氧反硝化菌的筛选、鉴定及脱氮性能研究[D];西安建筑科技大学;2014年
17 周楠楠;颤蚓生物扰动对水体沉积物中pH和DO分布的影响[D];吉林大学;2013年
18 辛志东;水处理过程中DO值控制的研究[D];大连理工大学;2006年
19 蔡叶;中国英语专业学生与本族语者口语中高频动词Do的比较研究[D];扬州大学;2010年
20 高珊珊;好氧反硝化菌的筛选及反硝化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 山西省临汾市尧都区临钢小学校 贾海青;《Do you like meat?》的教学案例[N];发展导报;2018年
2 程盟超;炒家们的“JUST DO IT”[N];中国青年报;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978