收藏本站
《华东师范大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

填埋场反应器厌氧氨氧化协同反硝化脱氮机理和优化策略研究

王晓媛  
【摘要】:生活垃圾在填埋处理过程中会产生污染性较高的渗滤液,并且填埋垃圾时间决定了渗滤液的化学组分,其中填埋后期产生的老龄渗滤液由于其高氨氮浓度、低C/N的特点,使用传统反硝化脱氮效果有限,而厌氧氨氧化在脱氮过程中无需碳源,脱氮过程中可以与反硝化形成互补,因此促进厌氧氨氧化和反硝化在填埋场反应器中协同脱氮有利于实现高效低耗的渗滤液处理工艺。但是,两者协同作用的影响因素尚缺乏研究,因此本研究通过构建填埋场反应器处理高氨氮、低碳氮比的老龄渗滤液,研究进水渗滤液有机负荷,BOD5/TN以及NO_2-N/NH_4-N等水质条件对反应器中反硝化和厌氧氨氧化联合脱氮的定量影响,同时结合Q-PCR,高通量测序和15N稳定同位素示踪技术解析两者协同作用的机理,以期对进水水质进行优化。在上述研究的基础上,提出了通过接种厌氧污泥提高反应器快速启动的有效策略。论文的主要结论如下:(1)进水水质优化策略:在本研究渗滤液进水有机负荷0.02~0.07 kg· m~(-3)·d~(-1),BOD5/TN0.05~0.2,NO_2-N/NH_4-N0.5~1.5范围条件下,出水总氮去除率在取值最适的进水水质条件下(0.04 kg · m~(-3) ·d~(-1),BOD5/TN0.2 和 NO_2-N/NH_4-N 1.0)可达到 90%以上。(2)厌氧氨氧化协同反硝化脱氮机理:反应器中氨氧化过程以硝化古菌(AOA)基因amoA为主,反硝化功能基因以nirK为优势。hzsA在脱氮效率较高的反应器中丰度较高,并与进水BOD5/TN成正比。高通量测序揭示填埋场反应器中的优势属为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%。其中具有亚硝化功能的Nitrosomonas的丰度与脱氮效率成反比,而厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenia的丰度与脱氮效率成正比。相关性分析说明进水中BOD5/TN与厌氧氨氧化功能微生物的丰度呈正相关性,同时NO_2-N/NH_4-N的比值与反硝化功能微生物的丰度正相关。实验结果表明在低有机负荷下,渗滤液中有机物的存在有助于反硝化和厌氧氨氧化的协同脱氮,当进水中的NO_2-N/NH_4-N的比值越接近厌氧氨氧化反应的理论值1.32时越有利于厌氧氨氧化脱氮途径的进行,脱氮功能微生物受水质的影响使得对脱氮的贡献率表现出差异,因此,调控进水水质可以显著提高反应器的脱氮效率。(3)接种污泥快速启动填埋场反应器:以6%的接种率接种厌氧污泥,结果显示接种加速了运行初期反应器的脱氮效率,同时可以缩短反应器达到高效稳定运行所用的时间,但对于反应器脱氮效率以及厌氧氨氧化脱氮贡献率没有提高。接种增加了反应器中反硝化功能微生物的数量,其中nirS功能基因数量的增加可能为Candidatus Kuenenia的代谢提供了氧化剂,因此提高了反应器中反硝化和厌氧氨氧化的脱氮效率。但厌氧氨氧化微生物数量最高的为对照组反应器,优化进水运行后对照组反应器中hzsA的丰度最高为30%左右,比正交实验反应器的hzeA的丰度提高近3倍左右,说明进水水质优化更能促进反应器中的厌氧氨氧化微生物的富集。(4)厌氧氨氧化脱氮贡献率:进水水质影响填埋场反应器中反硝化和厌氧氨氧化脱氮贡献率,当进水BOD5/TN的比值0.05时贡献率为9.43%,增大到0.2后贡献率增加为21.46%;同样当进水中NO_2-N/NH_4-N的比值为0.5时厌氧氨氧化的贡献率为10%左右,而1.0或1.5后的贡献率可达20.72%。接种组厌氧氨氧化的贡献率低于对照组,接种组贡献率最高为13%,而对照组中的贡献率最高为23%。综上,通过对填埋场反应器中反硝化和厌氧氨氧化协同作用机理的研究,为实际运行中渗滤液水质的优化提供了理论依据,研究结果验证了优化进水的调控策略可以有效地提高反应器的运行效率和厌氧氨氧化的贡献率。此外,接种污泥确实可以有效提高反应器启动的脱氮效率,但决定反应器中脱氮途径的主要还是微生物的种类和数量,因此选择合适的污泥源对调控反应器快速启动和脱氮效率的提高更为重要。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁文祥;陈善平;邰俊;程炬;宋立杰;;我国垃圾填埋场现状、问题及发展对策[J];环境卫生工程;2016年05期
2 朱春祎;黄雪彬;郭翠香;阎宁;张永明;;不同电子供体对厌氧系统生物脱氮效率及微生物群落分布状态的影响[J];上海师范大学学报(自然科学版);2016年01期
3 张正哲;金仁村;程雅菲;周煜璜;布阿依·谢姆古丽;;厌氧氨氧化工艺的应用进展[J];化工进展;2015年05期
4 刘正辉;李德豪;;氨氧化古菌及其对氮循环贡献的研究进展[J];微生物学通报;2015年04期
5 贾方旭;彭永臻;王衫允;王淑莹;杨庆;;厌氧氨氧化菌细胞的超微结构及功能[J];应用与环境生物学报;2014年05期
6 赵永强;夏永秋;李博伦;颜晓元;;利用膜进样质谱同时测定河流沉积物反硝化和厌氧氨氧化[J];农业环境科学学报;2014年04期
7 厉巍;郑平;谢作甫;王茹;张萌;;反硝化过程特性探析[J];科技通报;2013年11期
8 丛岩;黄晓丽;王小龙;高大文;;厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成[J];化工学报;2014年02期
9 王衫允;祝贵兵;曲冬梅;尹澄清;;白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响[J];生态学报;2012年21期
10 卢俊平;杜兵;刘廷玺;张岩;;应用SBR实现有机废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究[J];中国给水排水;2012年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张文丽;程方;丁小洋;任婧;马蓉蓉;张文精;;曝气压力对MABR中同步硝化反硝化脱氮的影响[J];环境工程;2017年10期
2 赖政钢;褚淑祎;崔灵周;肖继波;;限制自养硝化反硝化工艺脱氮机制及强化研究进展[J];浙江农林大学学报;2017年05期
3 梁沪莲;郭小雅;刘洋;刘传丽;宋志文;徐爱玲;;基于高通量测序的4种硝化细菌富集培养物微生物群落结构分析[J];微生物学通报;2017年09期
4 徐敏;高大文;;基于丙氨酸为底物的厌氧氨氧化过程研究[J];中国环境科学;2017年09期
5 张泽文;李冬;张杰;郭跃洲;李帅;;接种单一/混合污泥对厌氧氨氧化反应器快速启动的影响[J];环境科学;2017年12期
6 闾刚;李田;徐乐中;沈耀良;吴鹏;张婷;Samwine Thomas;;基于不同接种污泥复合型厌氧氨氧化反应器的快速启动特征[J];环境科学;2017年10期
7 宋振辉;胡筱敏;王宇佳;;反应器类型及接种污泥对厌氧氨氧化工艺启动阶段的影响[J];环境工程;2017年05期
8 郎秀璐;宋志文;徐爱玲;郭明月;;基于细菌群落结构和病原菌定量检测的尾水环境安全研究[J];青岛理工大学学报;2017年02期
9 孙延芳;韩晓宇;张树军;李星;曹相生;;CANON颗粒污泥工艺的启动与负荷提高策略[J];环境科学;2017年08期
10 黄晓丽;陈中祥;汤施展;吴松;;淡水养殖环境中氨氧化微生物的研究进展[J];水产学杂志;2017年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李辉;;城市垃圾:现状与出路[J];生态经济;2014年04期
2 别如山;宋兴飞;纪晓瑜;陈佩;刘茜茜;;国内外生活垃圾处理现状及政策[J];中国资源综合利用;2013年09期
3 李晓波;夏永秋;郎漫;颜晓元;;N_2:Ar法直接测定淹水环境反硝化产物N_2的产生速率[J];农业环境科学学报;2013年06期
4 王衫允;祝贵兵;曲冬梅;尹澄清;;白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响[J];生态学报;2012年21期
5 彭厦;高大文;黄晓丽;;金属离子对厌氧氨氧化反应器效能的影响[J];中国给水排水;2012年21期
6 刘涛;李冬;曾辉平;张杰;;常温下CANON反应器中功能微生物的沿程分布[J];哈尔滨工业大学学报;2012年10期
7 张波;杜应旸;陈宇炜;张路;;太湖流域典型河流沉积物的反硝化作用[J];环境科学学报;2012年08期
8 刘冬英;刘奕;门学慧;郭群群;郭荣波;邱艳玲;;浮霉菌门严格厌氧产氢细菌(Thermopirellula anaerolimosa)的分离及其生理特性[J];微生物学报;2012年08期
9 于英翠;高大文;陶彧;陈春宏;;利用序批式生物膜反应器启动厌氧氨氧化研究[J];中国环境科学;2012年05期
10 张丽梅;贺纪正;;一个新的古菌类群——奇古菌门(Thaumarchaeota)[J];微生物学报;2012年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任宏洋;张代钧;丛丽影;蔡庆;;一种未见报道的厌氧氨氧化菌分子生物学鉴定[J];环境工程学报;2008年03期
2 李祥;袁怡;黄勇;王勇;;厌氧氨氧化微生物研究进展[J];环境科技;2009年02期
3 郑平;张蕾;;厌氧氨氧化菌的特性与分类[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2009年05期
4 唐崇俭;郑平;;厌氧氨氧化技术应用的挑战与对策[J];中国给水排水;2010年04期
5 孙文汗;杨继刚;;厌氧氨氧化的启动与影响因素[J];辽宁化工;2013年06期
6 王静;郝建安;张爱君;杨波;姜天翔;张雨山;;厌氧氨氧化反应研究进展[J];水处理技术;2014年03期
7 胡细全,刘大银,蔡鹤生;厌氧氨氧化的微生物研究进展[J];上海环境科学;2003年S2期
8 王燕舞,刘康怀;厌氧氨氧化工艺及其应用前景[J];矿产与地质;2004年01期
9 张少辉,王天玖,郑平;厌氧氨氧化研究进展[J];中国沼气;2004年02期
10 胡细全,刘大银,蔡鹤生;厌氧氨氧化的研究及其应用[J];环境污染治理技术与设备;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路青;张振贤;付秋爽;徐伟涛;党酉胜;;厌氧氨氧化工艺研究进展[A];上海(第二届)水业热点论坛论文集[C];2010年
2 林琳;;含氨废水生物处理-厌氧氨氧化技术启动研究进展[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第五章)[C];2014年
3 鲍林林;李刚强;李冬;;常温低基质浓度下磷酸盐对厌氧氨氧化过程的影响[A];河南省化学会2012年学术年会论文摘要集[C];2012年
4 姜昕;马鸣超;李俊;钟佐燊;;污水人工快速渗滤系统中厌氧氨氧化菌的分子生态学分析[A];微生物与人类健康科技论坛论文汇编[C];2009年
5 廖桃红;王栎雯;严博;龙飞;刘康怀;Kenji Furukawa;;厌氧氨氧化工艺处理高浓度含氮废水的研究[A];全国排水委员会2012年年会论文集[C];2012年
6 王丽娇;钟玉鸣;贾晓珊;;葡萄糖条件下厌氧氨氧化微生物利用硝酸盐作电子受体的反应特性[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
7 赵宗升;朱霞;李小月;;与厌氧氨氧化相匹配的部分亚硝化工艺控制条件研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
8 沈李东;杜萍;曾江宁;徐向阳;郑平;胡宝兰;;化工污染物对椒江口潮间带沉积物厌氧氨氧化菌生态分布的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 刘秀红;谷鹏超;黄思婷;冯红利;李健伟;杨庆;;厌氧氨氧化生物滤池脱氮性能及微生物特性[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第五章)[C];2014年
10 林琳;曹宏斌;李玉平;;厌氧氨氧化反应器启动研究进展[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 生态洁环保科技股份有限公司 魏隆基 阮淑杰;厌氧氨氧化及其新工艺简介[N];中国环境报;2012年
2 柯维;宜居北京 美丽的家[N];科技日报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶彧;厌氧处理系统微生物群落结构与生态网络研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 任玉辉;低基质亚硝化与厌氧氨氧化脱氮效能及微生物特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 白轩;内电解—短程硝化—厌氧氨氧化—芬顿氧化处理垃圾渗滤液研究[D];东北大学;2013年
4 姚宗豹;Anammox新体系:外加N_2H_4的影响、NO的脱出和Fe(Ⅲ)氧化NH_4~+[D];重庆大学;2015年
5 王晓媛;填埋场反应器厌氧氨氧化协同反硝化脱氮机理和优化策略研究[D];华东师范大学;2017年
6 朱刚利;厌氧氨氧化混培物包埋固定化特性的研究[D];华南理工大学;2010年
7 张蕾;厌氧氨氧化性能的研究[D];浙江大学;2009年
8 张少辉;厌氧氨氧化工艺研究[D];浙江大学;2004年
9 汪涛;厌氧氨氧化工艺快速启动及菌群特性研究[D];大连理工大学;2012年
10 丁爽;厌氧氨氧化关键技术及其机理的研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 欧阳海;部分亚硝化耦合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液研究[D];华南理工大学;2015年
2 杜华超;大连地区主要入海河流河口潮间带沉积物及邻近土壤碳、氮特性[D];大连交通大学;2015年
3 刘丹;厌氧氨氧化—膜生物反应器污水脱氮技术研究[D];大连交通大学;2015年
4 任龙飞;厌氧氨氧化反应器的启动优化和过程调控研究[D];山东大学;2015年
5 魏启航;电絮凝—半短程硝化—厌氧氨氧化处理裂化催化剂生产废水试验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 姬玉欣;高温厌氧氨氧化菌的富集培养及条件优化研究[D];杭州师范大学;2015年
7 陈辉;厌氧氨氧化工艺优化及反硝化颗粒污泥培养策略的研究[D];杭州师范大学;2015年
8 刘怡心;厌氧氨氧化UASB运行过程的紫外与荧光光谱分析[D];安徽建筑大学;2015年
9 李晶;氟喹诺酮抗生素对厌氧氨氧化菌活性抑制研究[D];大连理工大学;2015年
10 彭锦玉;厌氧氨氧化塔式生物滤池脱除NO研究[D];大连理工大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026