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《浙江大学》 2010年
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胞外多聚物对好氧颗粒污泥形成与结构稳定化的影响研究

田志娟  
【摘要】: 好氧颗粒污泥是一种特殊的生物聚集体,因具有沉降性能优异、多功能微生物分区定殖、抗污染负荷能力强等特点,在高浓度有机废水处理,脱氮除磷及有毒物质降解等方面具有极大的应用潜力。然而,目前好氧颗粒污泥的形成机制尚不清楚,且在长期运行过程中结构易失稳,一定程度上限制了该技术的工程化应用。本论文鉴于胞外多聚物(EPS)在生物聚集体的形成与结构维持中的重要作用,重点研究好氧颗粒污泥形成过程EPS的变化规律,并在此基础上解析不同水力剪切条件下EPS对好氧颗粒污泥结构稳定性的影响,主要结果如下: 1、通过综合比较6种不同的物理、化学提取方法的EPS提取效率及对细胞的破坏程度发现,甲酰胺、甲醛等化学提取方法对EPS组分及TOC含量测定干扰较大;热碱提取法可获得较高的EPS提取量,但其对细胞的破坏程度最大,相应EPS定量及定性分析误差大;相比60℃水浴30min,80℃水浴60min可提取较多的EPS,然而其造成的细胞破坏程度显著增加。为此,最终优选60℃水浴30min污泥EPS提取方法。此外,比较不同提取方法下获得的两种污泥样品EPS主要成分胞外蛋白(PN)和胞外多糖(PS)发现,好氧颗粒污泥的EPS含量高于活性污泥,且PN是其EPS中的优势组分。 2、低水力剪切条件下启动序批式气提生物反应器(SABR),有机污染物得到完全去除,但SABR运行半个月后发生污泥膨胀;通过有机负荷及水力剪切条件的联合调控,污泥膨胀得以有效控制,最终反应器实现完全颗粒化,污泥浓度明显增加、沉降性能有效改善。 在好氧颗粒污泥增殖阶段(阶段Ⅲ),EPS各组分含量均显著增加,尤其是PN由61.8 mg·gVSS~(-1)增至147.7 mg·gVSS~(-1),同时SDS-PAGE结果表明污泥EPS的PN条带明显增多;在之后的阶段Ⅳ,EPS中PS含量相对增加,PN/PS比值最终稳定在1.0~1.4。推测污泥EPS中PN含量与种类的增加可能对好氧颗粒污泥初期形成具有重要作用,而合适的PN/PS比通过影响微生物表面电荷与疏水性,调控微生物的聚集状态,促进好氧污泥颗粒化进程与维持其聚集性结构。 3、水力剪切力对好氧颗粒污泥结构稳定性与EPS产生的影响研究表明,低水力剪切条件(表面气速为0.5 cm·s~(-1))下启动的R1反应器在运行期间污泥PS含量下降,而PN含量与PN/PS(最高达3.01)比明显增加,随之颗粒污泥迅速瓦解;而在较高水力剪切条件(1.5 cm·s~(-1)和3.5 cm·s~(-1))下启动的R2、R3反应器,运行过程污泥PN、PS均有所增加,但PN/PS比相对稳定在1.39~1.81和1.15~1.39,其颗粒污泥的结构也较为稳定;相比而言,更高水力剪切条件下获得的低PN/PS比值更有利于好氧颗粒污泥的结构稳定性。周期内EPS监测结果表明,高水力剪切条件下基质消耗较快,产生的PS在相对较长的饥饿期内被微生物代谢利用,最终获得的适当PN/PS比有利于维持颗粒污泥的结构稳定性。颗粒污泥原位荧光染色结果进一步揭示,PS主要分布在颗粒污泥的菌胶团之间,而PN在整个颗粒污泥中均有分布,推测污泥EPS中PN、PS共同构建了好氧颗粒污泥框架结构,控制合适的PN/PS比有利于颗粒污泥结构的维持。 对3组反应器内污泥进行PCR-DGGE分析发现,不同水力剪切运行条件下微生物群落演替显著,微生物分属Betaproteobacteria,Alphaproteobacteria、Flavobacteriales等类群,其中低水力剪切条件与高水力剪切条件下污泥优势菌分别与Chryseobacteriumsp.和Balneimonas sp.具有较高的同源性,分析认为不同菌株直接影响EPS组分含量,进而影响污泥的絮凝性能与好氧颗粒污泥的结构特性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 罗刚;唐霞;肖先念;雷芳;宋爽;;城市污水处理厂污泥调质絮凝剂的优选[A];全国排水委员会2012年年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐京;受污染饮用水源水固定化生物膜工艺强化脱氮除磷研究[D];浙江大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁洋;宋志伟;;好氧颗粒污泥的国内外研究进展[J];环境科学与管理;2007年11期
2 艾石基;解庆林;马丽丽;游少鸿;纪宏达;容小清;;好氧颗粒污泥颗粒化影响因素及应用现状[J];环境科学与管理;2009年05期
3 孙飞云;杨成永;李久义;;SBR中不同基质对好氧颗粒污泥的性状影响研究[J];北京交通大学学报;2007年01期
4 赵保国;刘玉存;耿鹏印;罗文浩;蒋红琰;;超临界水氧化HMX废水的动力学研究[J];火炸药学报;2008年03期
5 王芳;杨凤林;张兴文;刘毅慧;张捍民;;SBAR中培养条件对好氧颗粒污泥特性影响[J];大连理工大学学报;2005年06期
6 王新华;张捍民;杨凤林;王永飞;高明明;;解体好氧颗粒污泥修复[J];大连理工大学学报;2010年02期
7 王芳;杨凤林;张兴文;张捍民;刘毅慧;周军;;好氧颗粒污泥稳定性影响因素分析[J];环境科学与技术;2006年01期
8 宋志伟;梁洋;任南琪;;有机负荷对SBAR中好氧颗粒污泥特性影响的研究[J];环境科学与技术;2008年10期
9 刘凤阁;王志平;周江亚;李昕;蔡伟民;;真菌对好氧颗粒污泥稳定性的影响[J];环境科学与技术;2009年05期
10 郑忆枫;陈群;曹长青;王敏;汪永辉;;γ-射线对不同含水率剩余污泥的影响[J];环境科学与技术;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 袁向娟;好氧颗粒污泥长期储存及活性恢复研究[D];东北林业大学;2011年
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5 汪皓东;低温条件下好氧颗粒污泥快速培养及其稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 宋福强,田兴军,李重奇,杨昌林,郝杰杰;丝状真菌对不同底物的分解及种群数量的变化[J];东北林业大学学报;2004年04期
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【相似文献】
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1 艾石基;解庆林;马丽丽;游少鸿;纪宏达;容小清;;好氧颗粒污泥颗粒化影响因素及应用现状[J];环境科学与管理;2009年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 陈光;张颖;郝延强;;好氧颗粒污泥培养的影响因素及其应用[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
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8 王景峰;王暄;卢姗;季民;刘卫华;杨造燕;;序批式颗粒污泥MBR中有机物去除及脱氮特性[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前6条
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3 本报记者 王繁泓;化工标准物质需要应有“地位”[N];中国化工报;2005年
4 本报记者 刘树铎 夏金彪;松花江流域污染治理亟须全盘协调[N];中国经济时报;2005年
5 薛书增;人和新型建材污泥处置新技术通过鉴定[N];中国建材报;2011年
6 佛山日报记者 冯强;花木场“堆肥” 污染了地下水?[N];佛山日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉兰;好氧颗粒污泥-膜组合工艺低温条件下脱氮除磷效能[D];哈尔滨工业大学;2010年
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3 黄宇;颗粒污泥用于污水生物除磷及剩余污泥中磷回收技术研究[D];天津大学;2010年
4 王电站;好氧颗粒污泥处理硝基苯/苯胺废水的特性研究[D];南京农业大学;2009年
5 苏彩丽;SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究[D];河南农业大学;2010年
6 NGUYEN DINH TRUNG;好氧颗粒污泥对Pb (Ⅱ)、Cu (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的研究[D];昆明理工大学;2012年
7 杨麒;好氧颗粒污泥快速培养及其去除生物营养物特性的研究[D];湖南大学;2008年
8 杨新萍;污水处理中脱氮功能微生物特性及固定化应用研究[D];南京农业大学;2009年
9 陈洪雷;制浆造纸废水的生物强化处理及废弃物发酵生物沼气的研究[D];华南理工大学;2011年
10 陈芳媛;序批式间歇反应系统(SBR)好氧颗粒污泥脱氮研究[D];昆明理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田志娟;胞外多聚物对好氧颗粒污泥形成与结构稳定化的影响研究[D];浙江大学;2010年
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4 岳瑞校;屠宰废水培养好氧颗粒污泥及其除污效果的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 李艳艳;钕改性好氧颗粒污泥的性能研究[D];山东大学;2012年
6 谭周权;温度对好氧颗粒污泥形成和稳定的影响[D];西安建筑科技大学;2010年
7 何青;好氧颗粒污泥快速培养及处理味精废水效果研究[D];郑州大学;2011年
8 刘孟媛;连续流气提式流化床中好氧颗粒污泥的形成与性质研究[D];吉林大学;2012年
9 袁向娟;好氧颗粒污泥长期储存及活性恢复研究[D];东北林业大学;2011年
10 梅子鲲;处理城市污水好氧颗粒污泥的培养与性能研究[D];安徽建筑工业学院;2010年
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