MABR脫氮除碳效能及微生物膜特性研究.pdf

1、無泡曝氣膜生物反應(yīng)器（MABR）是一種新型的具有廣泛應(yīng)用前景的有機(jī)廢水處理技術(shù)。本研究將傳統(tǒng)污水檢測手段與通量測序技術(shù)相結(jié)合，重點(diǎn)以MABR生物膜為主要研究對象，系統(tǒng)地考察其在不同工況條件下對生活污水中碳氮等污染物的去除特征，揭示細(xì)菌和古菌生物群落結(jié)構(gòu)的演替規(guī)律、評析功能菌群與運(yùn)行效能之間的關(guān)系，探究生物膜內(nèi)微生物群落的構(gòu)建和調(diào)控機(jī)制，為高效MABR的研制奠定基礎(chǔ)。
　　本論文實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在批量進(jìn)水、HRT為24 h以及可生

2、化性接近100％的前提下，MABR生物膜在生活污水處理過程中對有機(jī)質(zhì)具有快速的吸附和氧化能力，且不易受到低溫、高鹽、低供氧壓力、水流沖擊和高進(jìn)水COD和NH4-N濃度等環(huán)境的消極影響；而NH4-N的去除易遭受低溫、低供氧壓力和高NH4-N濃度的抑制；TN與NH4-N的脫除基本保持同步，但在一定程度上會受到高鹽度的脅迫和削弱。然而，TN和COD的去除并不同步，寡營養(yǎng)階段微生物的內(nèi)源呼吸以及部分死亡菌體充當(dāng)了反硝化所需碳源，促進(jìn)了TN的去除

3、。同時，反應(yīng)器普遍出現(xiàn)好氧反硝化現(xiàn)象。在進(jìn)水COD和NH4-N分別為200-400和30-40 mg/L時，反應(yīng)器普遍地獲得了高于90%的碳氮去除率。
　　生物膜中具備脫氮除碳功能的的優(yōu)勢菌群包括Anaerolineae、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Candidatus Nitrososphaera等，運(yùn)行參數(shù)主要改變這些菌群的比例分配，以至

4、于影響了生物膜的污水處理效能。
　　生物膜可以容納多種氨氧化菌和反硝化菌。氨氧化菌包括細(xì)菌Nitrosomonas和古菌Candidatus Nitrososphaera，其中，Nitrosomonas易受低溫、高鹽和低供氧壓力等環(huán)境的脅迫和抑制，而Candidatus Nitrososphaera則具備較強(qiáng)的耐受能力，甚至更適宜在這些生境中棲息，其在氨氮氧化方面的作用可能強(qiáng)于氨氧化細(xì)菌；反硝化菌主要包括厭氧反硝化菌 Hydrog

5、enophaga、好氧反硝化菌Hyphomicrobium和光能反硝化菌 Rhodobacter；脫氮功能菌群的多樣性強(qiáng)化了MABR高效的脫氮性能。
　　MABR微生物群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化是工況條件等確定性因素和生態(tài)漂變等隨機(jī)性因素共同作用的結(jié)果。而工況條件主導(dǎo)了頂級群落的結(jié)構(gòu)組成和分布。通過改變工況參數(shù)可以有效地調(diào)控主要菌群的分配比例，優(yōu)化運(yùn)行效能。
　　同一工況參數(shù)對生物膜中細(xì)菌和古菌群落結(jié)構(gòu)的影響程度并不相同；不同工況變