收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

温度与碳源对生物除磷系统中PAO和GAO影响及除磷效能研究

姜涛  
【摘要】:磷是水体中藻类和其他光合微生物生长的重要元素,过量的磷能够导致水体富营养化。生物除磷工艺通过系统内富集的聚磷菌实现水中磷的去除,是缓解水体富氧氧化的重要途径。然而由于受环境和操作条件约束力强,生物除磷工艺经常面临运行稳定性差、甚至运行失败的问题,其中无除磷能力而与聚磷菌竞争碳源的聚糖菌的出现与富集是导致除磷效果降低的主要原因。在影响聚糖菌增殖的众多因素中,温度能够决定微生物的稳定性及催化效能,而碳源直接参与聚磷菌和聚糖菌的竞争,因此一直受到广泛关注并存在很多对立观点。基于此,本论文以富集培养的聚磷菌和聚糖菌为研究对象,从厌氧/好氧生化反应过程中代谢化学计量关系和反应动力学的角度深入研究温度和碳源种类对生物除磷系统中聚磷菌和聚糖菌的影响及除磷效能,并在此基础上进行温度和碳源复合因素对聚磷菌和聚糖菌影响的数值模拟计算,为深入理解不同温度及碳源与聚磷菌和聚糖菌的代谢过程、相互竞争、优势地位和除磷效能的关系提供参考。 利用常规与逐步限磷方式分别富集了以聚磷菌和聚糖菌为优势菌群的活性污泥系统,荧光原位杂交试验表明聚磷菌富集系统中聚磷菌(Accumulibacter)含量达到86%,而聚糖菌系统中聚糖菌(Competibacter)占78%。通过维持序批式试验温度为5、10、15、20、25和30℃,分别研究了不同温度对聚糖菌和聚磷菌厌氧/好氧反应过程的影响。厌氧序批式试验结果表明温度对聚磷菌厌氧代谢化学计量关系影响不大,与此相反,5和10℃时聚糖菌厌氧ΔPHAAn/ΔVFAAn和ΔGlyAn/ΔVFAAn明显降低,说明低温条件降低了聚糖菌的活性从而抑制了糖原水解能力,需通过其他方式获得能量完成厌氧代谢。温度对聚磷菌与聚糖菌厌氧反应动力学影响显著,聚磷菌和聚糖菌厌氧反应速率分别在20℃和25~30℃达到最高。相同条件下底物最大吸收速率和厌氧ATP维持系数对比结果显示,在温度低于20℃时聚磷菌和聚糖菌对底物的吸收速率差别不大,但聚磷菌自身维持代谢能需求低于聚糖菌,使其在与聚糖菌的代谢竞争中处于优势地位。好氧序批式试验结果表明,温度对聚磷菌好氧反应代谢化学计量关系影响很小,而30℃时聚糖菌好氧化学计量参数降低了约30%,同时温度对聚磷菌和聚糖菌好氧化学反应动力学影响显著。好氧化学反应过程温度系数与国际水协标准温度系数对比表明,聚磷菌和聚糖菌的好氧化学反应与温度属于中等相关关系。在25和30℃时,聚糖菌对底物的吸收速率远高于聚磷菌的吸收速率,但好氧阶段聚糖菌增殖速率始终低于聚磷菌增殖速率。 碳源类型对低温生物除磷系统聚糖菌和聚磷菌的影响显著。厌氧底物吸收试验表明,低温条件下聚磷菌厌氧吸收丙酸钠或乙酸钠无选择性,聚磷菌对乙酸钠或丙酸钠的吸收速率基本相同,且丙酸钠能够提高聚磷菌厌氧释磷量,而聚糖菌对丙酸钠的吸收速率仅为乙酸钠吸收量的31%;聚磷菌好氧吸磷试验表明,聚磷菌对好氧PHA组成变化的适应能力的降低导致底物为乙酸钠的聚磷菌好氧吸磷速率高于丙酸钠,主要原因是以丙酸钠为底物时厌氧合成聚羟基烷酸PHA组成成分由PHB转化为PHV和PH2MV。初步研究了碳源对低温反硝化除磷的影响,发现低温生物除磷工艺中含有一定量的的反硝化除磷菌,乙酸钠为碳源时厌氧释磷量与反硝除磷效率较高,但合成的PHA中以PHB为主,降低了反硝化吸磷过程中NO3--N的利用效率;当碳源为混合基质或丙酸钠为碳源时,厌氧释磷量与乙酸钠时接近,但细胞合成的PHA中PH2MV比例逐步增加,能够提高反硝化吸磷过程中NO3--N的利用率。 葡萄糖可以作为低温生物除磷的底物,但其启动策略和稳定运行维持方式更为复杂。通过延长厌氧反应时间和系统SRT、降低好氧区DO和反应时间能够实现较为稳定的除磷效果。葡萄糖为碳源时存在厌氧区糖原的合成情况,导致聚磷菌代谢能量来源转移为糖原的后续酵解,从而降低生物除磷系统的稳定性。与乙酸钠为底物时相比,葡萄糖为底物的生物除磷系统厌氧释磷量、PHA合成量均有所降低,厌氧合成PHA的结构由乙酸底物时的PHB为主转化为PHV为主要成分。 进行了温度和碳源复合因素对聚糖菌和聚磷菌影响的数值模拟计算,计算结果对生物除磷系统运行状况的预测效果良好;同时不同条件下聚磷菌或聚糖菌生物占有量模拟计算结果表明低温条件下原水碳源为乙酸或丙酸对聚磷菌生物占有量影响不大,低温条件是决定聚磷菌优势地位的主要因素。在中温条件原水碳源为乙酸或乙酸/丙酸混合物时,聚磷菌和聚糖菌共同存在于生物除磷系统内,而碳源为丙酸时为聚磷菌生物占有量达到76%。在高温且原水碳源为乙酸或乙酸/丙酸混合物时,聚糖菌在系统内生物占有量高于聚磷菌,当碳源转化为丙酸时,聚磷菌为系统的优势菌群,聚磷菌和聚糖菌的生物占有量分别为45%和24%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 张兰河;李德生;王旭明;张海丰;;不同温度下碳源对AOA-SBR工艺PAO与GAO竞争释磷的影响[J];硅酸盐通报;2015年08期
2 王瑶瑶;庞艳红;;美国GAO跟踪审计实践对我国政策跟踪审计的启示[J];审计月刊;2016年02期
3 马腾;夏延秋;曹正锋;;茂铁PAO为基础油制备聚脲润滑脂[J];润滑油;2016年04期
4 周美慧;;东北方言词gao的用法探究[J];人生十六七;2017年23期
5 张君涛;候晓英;李坤武;梁生荣;张景河;;Ⅳ类基础油PAO的使用现状及其生产工艺简析[J];西安石油大学学报(自然科学版);2007年05期
6 周在孝;丁洪生;;α-烯烃齐聚制PAO催化剂的研究进展[J];安徽化工;2009年03期
7 宋晓明,杨健,王萍;废水除磷研究进展[J];福建环境;2003年06期
8 吴浩;王菁;;α-烯烃合成PAO中本体聚合与溶液聚合的对比研究[J];山东化工;2015年18期
9 赵玉贞,宗明;矿物油和国产PAO对抗氧剂感受性的研究[J];合成润滑材料;2001年02期
10 韩玮;袁林江;陆林雨;;碳源吸收与PHA合成对PAO除磷能力的影响[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2013年01期
11 金树余;丁洪生;张冬梅;赵春明;王丽;;α-烯烃齐聚制PAO催化剂的研究进展[J];应用化工;2011年11期
12 吴浩;李惠萍;胡子昭;马建梅;;合成PAO的过程中各因素对粘均分子量的影响[J];当代化工;2011年11期
13 郑来昌;胡正厚;王如文;杨小辉;;PAO合成润滑油装置提高产品收率的对策研究[J];化学工程师;2012年07期
14 史程飞;付洪瑞;王本力;刘淑真;;酯类油对PAO基础油黏温性能的影响[J];润滑与密封;2012年07期
15 刘宏伟,姜冰,万新,吴光勇,刘运生;大鼠局灶性脑缺血再灌注后PAO活性和多胺含量变化及意义[J];中南大学学报(医学版);2005年04期
16 杨奔奔;付洪瑞;王本力;;PAO基础油与不同防锈添加剂配合时的油效应[J];材料保护;2014年11期
17 钱伯章;;埃克森美孚化学公司扩增PAO供应量[J];润滑油与燃料;2010年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张超;陈银广;;混合酸对增强生物除磷系统厌氧代谢的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
2 任源;韦朝海;龙妮;;不同碳源的生物除磷效率及合成PHAs结构分析[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
3 沈雨;黄勇;李大鹏;潘杨;;强化生物除磷系统中主要微生物关系的研究进展[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
4 邹华;院文权;陈坚;;乙酸纳为碳源时进水COD和总磷浓度对生物除磷的影响[A];中国生物工程学会第三次全国会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2001年
5 王智;许雷;;生物除磷微生物中磷代谢功能基因和调控基因的克隆及分析[A];中国生物化学与分子生物学会农业生物化学与分子生物学分会第八次学术研讨会论文集[C];2008年
6 施二铁;;PAG、PAO合成润滑油粘度的影响因素分析[A];创新驱动,加快战略性新兴产业发展——吉林省第七届科学技术学术年会论文集(上)[C];2012年
7 邱慎初;;生物除磷系统中一个尚未明确的问题——厌氧稳定[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
8 高歌;任鑫;熊焰;;使用GAO—YONG方程组对可压湍流边界层的数值模拟[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
9 冯生华;刘延华;;污水生物除磷的糖控制(CHC)工艺[A];中国水污染防治技术装备论文集(第五期)[C];1999年
10 沈志强;谭蕾蕾;刘佳;周岳溪;曹蓉;陈学民;伏小勇;;固体碳源反硝化氧化亚氮累积特性研究[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜涛;温度与碳源对生物除磷系统中PAO和GAO影响及除磷效能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 郑蓓;交替式曝气生物滤池组合系统生物除磷试验研究[D];重庆大学;2007年
3 葛艳辉;强化生物除磷系统除磷效果及微生物群落结构分析[D];天津大学;2014年
4 张南;水动力数值模拟系统(Hydroinfo)开发及应用研究[D];大连理工大学;2018年
5 涂三山;无单元法及其在阴极保护数值模拟中的应用研究[D];大连理工大学;2018年
6 Peter Robert Williams;星系的数值模拟[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2004年
7 张立文;数值模拟技术在金属材料固态加工中的应用[D];大连理工大学;2004年
8 曹玉春;流化床垃圾焚烧炉内流动和燃烧污染物生成数值模拟研究[D];浙江大学;2005年
9 杨坚;缝洞型碳酸盐岩油藏缝洞单元数值模拟理论与方法研究[D];中国石油大学;2007年
10 张冬娟;板料冲压成形回弹理论及有限元数值模拟研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李登;α-烯烃合成PAO润滑油基础油新技术研究[D];华东理工大学;2014年
2 卫鹏;负载型催化剂制备低粘度PAO基础油的研究[D];华东理工大学;2012年
3 石利斌;液体石蜡蒸汽裂解制α-烯烃及PAO基础油合成技术研究[D];华东理工大学;2016年
4 段梦婕;聚α-烯烃基础油(PAO)的合成与性能研究[D];山东大学;2012年
5 李楠;生物除磷影响因素的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 全桂军;Fe~(2+)协同生物除磷过程中细胞内外磷的代谢及微生物学机制[D];安徽建筑大学;2018年
7 孙剑;重金属镍(Ⅱ)对强化生物除磷系统中污泥的理化性质及其除磷性能的影响[D];湖南大学;2017年
8 袁春华;低温条件下生物除磷系统的强化启动和运行试验研究[D];重庆大学;2004年
9 郑丽;青瓯柑PAO基因的克隆及分析[D];华中农业大学;2013年
10 雪小峰;茂金属催化体系用于1-癸烯聚合制超高粘度PAO的研究[D];华东理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 李雪林;万元GDP净碳源量不断下降[N];文汇报;2007年
2 首席记者 王少勇;深地动力学重点实验室聘任首届学术委员[N];中国自然资源报;2018年
3 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
4 物化;大连物化所光解动力学研究出成果[N];中国化工报;2003年
5 特约记者 马璟;宇航动力学研究步入新阶段[N];解放军报;2009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