缺氧好氧生物脫氮過程中NO2釋放的減量化研究.pdf

1、N2O是大氣中的一種重要的溫室氣體，其溫室效應約為CO2的310倍。另外，N2O是目前造成臭氧層破壞的主要原因，其在大氣中的存在還能形成酸雨。已有研究表明，污水處理的生物脫氮過程是N2O的主要來源之一。因此，研究污水生物脫氮過程中N2O的產(chǎn)生機理，提出有效可行的N2O減量化控制策略具有積極意義。
　　 本論文以缺氧-好氧SBR生物反應器為研究對象，根據(jù)本課題組對缺氧-好氧生物脫氮過程N2O產(chǎn)生機理的前期研究，提出了4種切實可行的

2、N2O減量化控制策略:添加反硝化污泥、添加硝化細菌、外加碳源和分段進水，并對各減量化策略的污染物去除效果及N2O減排效果做出了評價，確定有效的減量化策略;同時采用分子生物學手段分析各減量化策略運行下系統(tǒng)中與N2O釋放相關的微生物群落結構及種群數(shù)量的變化，驗證了各減量化策略對微生物種群結構的調控，并結合其與N2O釋放的相關性，解釋各減量化策略調控微生物種群結構對N2O釋放的影響。
　　 實驗結果表明，在四種N2O減量化控制策略的運

3、行方式下COD、氨氮、總磷的去除效果均較好，不同策略對污染物去除效果影響不大，但對總氮的去除效果有明顯差異，外加碳源和添加反硝化細菌對總氮的去除效果較好，分別達到76.45％和68.69％。采用添加反硝化污泥及分段進水減量化策略運行的系統(tǒng)中，N2O的釋放量分別降低25.21％和28.82％，N2O轉化率下降幅度分別為39.78％和46.24％;外加碳源系統(tǒng)中N2O釋放量上升了6.97％，但總氮去除效果好，N2O轉化率降低16.2％;添加

4、硝化細菌的策略下，N2O的釋放量及轉化率均上升，其上升幅度分別為13.80％和5.38％。因此，添加反硝化污泥、外加碳源及分段進水均是可行的N2O減量化策略。
　　 典型周期內，不同N2O減量化控制策略運行方式下，N2O的釋放均主要產(chǎn)生于好氧段，缺氧段中N2O釋放不明顯。好氧段中N2O釋放速率與系統(tǒng)中NO2-濃度成高度顯著的正相關性，表明好氧段中N2O的釋放源為反硝化作用。采用分子生物學技術，以功能性基因amoA和nosZ為分子

5、標記對不同減量化策略運行方式下系統(tǒng)中微生物群落結構變化進行了分析。結果顯示，各系統(tǒng)中反硝化細菌群落結構無明顯差異，僅各群落豐度略有變化;添加硝化細菌使得系統(tǒng)中氨氧化細菌種群多樣性明顯升高，Nitrosomonas屬細菌得到富集;外加碳源策略使氨氧化細菌群落結構多樣性減少，作為優(yōu)勢菌群的Nitrosomonas屬細菌大量富集;分段進水和添加反硝化污泥對氨氧化菌群落結構影響不大;結合N2O釋放差異綜合分析確定，微生物群落結構的改變對N2O釋