厭氧折流板反應(yīng)器應(yīng)用技術(shù)及微生物群落生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）是一類源于分階段多相厭氧反應(yīng)器（StagedMulti-PhaseAnaerobicReactor，SMPA）理論的第三代新型厭氧反應(yīng)器。它一經(jīng)問(wèn)世便成為環(huán)境科研工作者的研究熱點(diǎn)。論文對(duì)7格室ABR反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行控制對(duì)策進(jìn)行了研究，并借助于PCR-SSCP基因指紋分析技術(shù)，對(duì)此系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中微生物群落更迭和演替規(guī)律進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了高效的ABR反應(yīng)設(shè)備，并成功將其應(yīng)用到發(fā)酵法生物制氫技術(shù)及大豆蛋白生產(chǎn)

2、廢水的處理研究之中。
　　基于ABR系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物降解過(guò)程及微生物生態(tài)學(xué)的研究，提出了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程是厭氧消化過(guò)程的第一限速步驟的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了這一觀點(diǎn)的正確性，是對(duì)產(chǎn)甲烷段由于生存條件嚴(yán)格而必然成為第一限速步驟”這一傳統(tǒng)理論的重要補(bǔ)充。
　　在工程運(yùn)行控制對(duì)策研究的基礎(chǔ)上，研制成功ABRⅢ型廢水處理設(shè)備（ZL200420063866.9），并在大豆蛋白生產(chǎn)廢水處理實(shí)驗(yàn)中取得了理想效果。在接種好氧活性污泥（18.0

3、gVSS/L）、HRT48h、溫度35℃的條件下，當(dāng)進(jìn)水COD濃度由2000mg/L提高到10000mg/L的運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)93天的運(yùn)行，COD去除率可以穩(wěn)定在97％以上，并在各個(gè)格室培養(yǎng)出成熟的顆粒污泥。
　　研發(fā)了ABRⅡ型發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備（ZL200410044082.6），在運(yùn)行條件相似的條件下，其產(chǎn)氫量、單位基質(zhì)的氫氣轉(zhuǎn)化率均高于CSTR型反應(yīng)器。在以好氧活性污泥為種泥，以稀釋糖蜜為原料，在進(jìn)水COD濃度5000m

4、g/L、HRT13.5h、35℃的條件下，ABR的活性污泥的比產(chǎn)氫率為0.13L/gVSS·d，單位基質(zhì)的比產(chǎn)氫率為0.13L/gCOD。二者均比相似條件下的CSTR類型反應(yīng)系統(tǒng)高。ABRⅢ型反應(yīng)設(shè)備的大豆蛋白生產(chǎn)廢水產(chǎn)氫試驗(yàn)也獲得了較高的比產(chǎn)氫速率，說(shuō)明ABR系統(tǒng)具有更好的運(yùn)行穩(wěn)定性和微生物代謝活性。
　　利用PCR-SSCP技術(shù)揭示了7格室ABR系統(tǒng)內(nèi)微生物群落的演替規(guī)律，確定了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌（HPA）菌群的空間生態(tài)位。7格室反

5、應(yīng)器在進(jìn)水COD濃度為4000mg/L、HRT2d、進(jìn)水ALK2000mg/L的條件下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，SSCP圖譜說(shuō)明系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)不隨運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)而改變；1～7格室的微生物菌群更迭規(guī)律為：1～3格室主要以埃希氏菌屬（Escherichia）等水解發(fā)酵菌群和產(chǎn)酸菌群為主；4格室功能菌群表現(xiàn)出高度多樣性，是一個(gè)群落更迭的過(guò)渡區(qū)域；5格室由厭氧繩菌屬（Anaerolinea）為代表的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群形成頂級(jí)群落，同時(shí)存在較多的產(chǎn)甲烷菌；6～

6、7格室以產(chǎn)甲烷菌群為主，但各格室的群落結(jié)構(gòu)存在差異，甲烷桿菌屬（Methanobacterium）的優(yōu)勢(shì)地位逐漸被生態(tài)位相對(duì)較寬的產(chǎn)甲烷菌屬（Methanogenium）所取代，同時(shí)出現(xiàn)了甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）；第5格室是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌（HPA）的功能格室，發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的同一空間生態(tài)位上，還存在較多的其他種類的功能菌群，具有良好的生物多樣性。同時(shí)，對(duì)SSCP圖譜中的條帶進(jìn)行克隆測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了3個(gè)未知真細(xì)菌和7