磁強(qiáng)化好氧反硝化菌的生物脫氮機(jī)制與效能.pdf

1、氮素污染控制是當(dāng)今水污染防治領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)。傳統(tǒng)生物脫氮工藝在處理過程中存在弊端，亟待研發(fā)高效、穩(wěn)定、節(jié)省占地的新型生物脫氮工藝。
　　本論文將好氧反硝化和磁生物強(qiáng)化理論引入新型生物脫氮工藝的研發(fā)，研究高效好氧反硝化功能菌的篩選、鑒定、生理特性及脫氮效能；構(gòu)建基于好氧反硝化菌的新型強(qiáng)化生物脫氮系統(tǒng)，探討磁強(qiáng)化技術(shù)對(duì)功能菌效能和對(duì) SBR系統(tǒng)污水處理效果的強(qiáng)化作用；考察反應(yīng)系統(tǒng)中的微生物群落結(jié)構(gòu)演替規(guī)律，解析系統(tǒng)中的硝化功能菌群、反

2、硝化功能菌群間的生態(tài)學(xué)關(guān)系及動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，為現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的強(qiáng)化及同步脫氮機(jī)理提供進(jìn)一步參考。
　　定向篩選高效好氧反硝化菌，確定其最適生長(zhǎng)和反應(yīng)條件，結(jié)果表明：所篩選菌株T13(Pseudomonas sp.)為硝酸鹽去除率97.75％，總氮去除率89.74%的高效好氧反硝化菌。其適宜生長(zhǎng)和反硝化溫度范圍為25-35℃，μmax=0.3079 h-1，代時(shí)G=2.25 h。并在15℃的低溫下仍具有脫氮能力；適宜的pH為中性偏堿

3、；適宜的C/N為3-12；能夠利用硝酸鹽、亞硝酸鹽為電子受體進(jìn)行硝酸鹽呼吸，并實(shí)現(xiàn)90%以上的硝酸鹽、亞硝酸鹽去除率。
　　結(jié)合菌株微生物特性，探討磁場(chǎng)對(duì)好氧反硝化進(jìn)程的影響與機(jī)制，結(jié)果表明：磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁作用方式均對(duì)好氧反硝化功能菌的生理特性產(chǎn)生影響，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度150 mT時(shí)，T13的微生物生長(zhǎng)量、硝氮去除率、脫氫酶活性最佳，其中硝氮去除率、脫氫酶活性分別較未加磁場(chǎng)時(shí)提高了7.2%和2.38倍；投加磁粉后T13生長(zhǎng)顯著，T13加磁

4、粉的比生長(zhǎng)速率μ明顯高于其他兩組。磁粉投加量為2g/L時(shí)，硝氮去除率達(dá)到100%，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著分析，磁作用效果明顯。將高效好氧反硝化菌 T13接入 SBR系統(tǒng)，可見磁作用對(duì)硝氮和COD去除的明顯增強(qiáng)作用。功能菌蛋白凝膠分析推斷，磁致生物效應(yīng)主要為通過磁效應(yīng)對(duì)微生物的酶活性產(chǎn)生影響，進(jìn)而調(diào)控微生物反應(yīng)的進(jìn)行。
　　考察磁作用對(duì)污染物去除及污泥性質(zhì)的影響并優(yōu)化磁作用參數(shù)，結(jié)果表明：常溫條件下，綜合考慮氨氮和COD的去除效果，60-

5、90 mT磁場(chǎng)范圍能達(dá)到對(duì)污染物去除較佳。磁作用可以使污泥顆粒zeta電位降低，促進(jìn)了污泥的沉降速率的提高，活性污泥的脫氫酶活性隨著磁場(chǎng)梯度的增加呈現(xiàn)出較明顯的增加趨勢(shì)。
　　考察生物-磁復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)的低溫同步脫氮效能及穩(wěn)定性，結(jié)果表明：磁效應(yīng)可以縮短最佳停留時(shí)間，增大了 SND穩(wěn)定高效運(yùn)行 pH值的耐受范圍，增強(qiáng)了處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)污染物的高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放。低溫運(yùn)行期間，平均進(jìn)水COD377 mg/L、氨氮67 mg/L，MS

6、BR-SND(Magnetic-SBR-SND)出水平均氨氮去除率為95.76%，出水平均總氮去除率為60%，COD去除率為82％左右，出水氨氮濃度符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2002)一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn)，磁作用效果顯著。
　　基于PCR-DGGE技術(shù)，結(jié)合聚類分析與Shannon多樣性指數(shù)分析，結(jié)果表明，磁效應(yīng)導(dǎo)致適應(yīng)磁環(huán)境的細(xì)菌生物活性增強(qiáng)，使系統(tǒng)更快形成穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)HRT與DO改變時(shí)其微生物群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，p

7、H改變時(shí)群落結(jié)構(gòu)變化相對(duì)激烈，但外界條件對(duì)加磁系統(tǒng)微生物多樣性的影響均較小。系統(tǒng)中的反硝化菌群和硝化功能菌群結(jié)構(gòu)與多樣性的變化受上述條件影響，所篩選菌株 T13有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，所代表的條帶在整個(gè)運(yùn)行期間的DGGE圖譜上始終存在，為菌群中的優(yōu)勢(shì)種屬之一，從而保證了系統(tǒng)硝氮的穩(wěn)定去除。
　　通過上述研究，可以確定：磁效應(yīng)對(duì)好氧反硝化功能菌的生長(zhǎng)代謝與生態(tài)優(yōu)勢(shì)地位具有顯著促進(jìn)與穩(wěn)定作用，基于好氧反硝化菌的磁復(fù)合強(qiáng)化生物脫氮技術(shù)能夠有效