ABR-氧化沟-BAF处理垃圾渗滤液的生物脱氮性能及微生物群落多样性

论文摘要

垃圾渗滤液是卫生填埋场产生的一种高浓度有机废水，若不对其进行妥善处理，会对环境造成严重的污染。目前垃圾渗滤液的处理尚没有一种技术先进、经济合理的典型处理工艺，2008年出台的新标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008增加了对渗滤液中TN的去除要求，使得垃圾渗滤液处理达标变得更加困难。本文在中试规模上采用ABR-一体化氧化沟-BAF工艺处理模拟早期垃圾渗滤液，在不外加碳源的条件下，考察不同氧化沟硝化液回流比及回流位置下系统及各个反应器的运行及生物脱氮性能；利用PCR-DGGE技术研究处理系统运行稳定期时各个反应器中污泥的微生物群落多样性。系统在进水TIN为310.5～1279.0mg/L时，出水TIN为23.5～223.1mg/L，实验后期TN去除率达81.3%～97.5%，部分出水TN＜40mg/L，最低达26.4mg/L，在进水NH4+-N为308.7～1278.1mg/L条件下，出水NH4+-N稳定在0.6～58.7mg/L；在进水COD为1335.1～8032.9mg/L时，出水COD稳定在20.5～197.1mg/L范围。ABR-一体化氧化沟-BAF是一种高效组合生物处理系统，在不外加碳源的条件下，采用大回流比和适宜回流位置的控制措施实现了生物脱氮及有机物降解的双重目的。ABR厌氧段在回流比为10，进水COD/NOx--N达到5.0以上时，生物脱氮效果接近完全；缺氧段在回流比为10，进水COD/NOx--N达4.0以上，生物脱氮进行较彻底，ABR最终出水NOx--N基本＜15.0mg/L。ABR-一体化氧化沟存在短程硝化反硝化，全程硝化反硝化及厌氧氨氧化脱氮途径的联合作用，BAF中存在同步硝化反硝化作用。实验后三个阶段，每个反应器中有其共同的微生物种属也有其各自独有的种属，在反应器中能高效地利用进水底物的微生物种群会逐渐演变为优势群落。总体上，回流比增大，ABR前两个隔室的微生物多样性变化不大，而后三个隔室、氧化沟及BAF微生物多样性降低。大回流比下，ABR前两个隔室相似性较高，后三个隔室相似性较高，后三个隔室与氧化沟及BAF的相似性高于其与前两个隔室的相似性。大回流比破坏了ABR沿程产酸菌和产甲烷菌的相分离，测序结果多为未经培养的菌种和Protebacteria纲。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 垃圾渗滤液的水质及组成
• 1.2.1 垃圾渗滤液的产生
• 1.2.2 垃圾渗滤液的水质及组成
• 1.3 垃圾渗滤液处理技术现状
• 1.3.1 垃圾渗滤液处理方法
• 1.3.2 渗滤液处理工艺的发展及问题
• 1.4 垃圾渗滤液生物脱氮技术研究进展
• 1.4.1 传统生物脱氮技术
• 1.4.2 短程硝化反硝化
• 1.4.3 同时硝化反硝化
• 1.4.4 厌氧氨氧化
• 1.5 PCR-DGGE 技术在废水生物处理微生物群落多样性分析中的应用
• 1.5.1 分子生物学技术概述
• 1.5.2 PCR-DGGE 技术在废水生物处理微生物群落结构分析中的应用
• 1.6 本研究目的、内容及技术路线
• 1.6.1 研究目的与意义
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 研究技术路线
• 第二章 实验装置、材料及方法
• 2.1 垃圾渗滤液高效生物脱氮工艺的确定
• 2.1.1 ABR
• 2.1.2 一体化氧化沟
• 2.1.3 BAF
• 2.2 实验流程及装置
• 2.2.1 实验工艺流程
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 模拟垃圾渗滤液
• 2.2.4 接种污泥
• 2.2.5 处理系统启动
• 2.2.6 ABR-氧化沟-BAF 处理渗滤液高效生物脱氮工艺运行试验
• 2.2.7 常规测试项目分析方法
• 2.3 PCR-DGGE 微生物群落多样性分析
• 2.3.1 污泥样品 DNA 提取
• 2.3.2 PCR 扩增
• 2.3.3 PCR 产物的 DGGE
• 2.3.4 微生物多样性分析
• 2.3.5 微生物相似性及聚类分析
• 2.3.6 DGGE 条带切胶测序和系统发育分析
• 2.4 实验设备及仪表
• 第三章 ABR-氧化沟-BAF 生物脱氮性能研究
• 3.1 处理系统硝化液回流比及回流位置的运行控制方式
• 3.2 系统的运行性能
• 3.2.1 系统的生物脱氮效果
• 3.2.2 系统对有机物的去除
• 3.3 ABR 的运行结果与讨论
• 3.3.1 ABR 反应器厌氧段及缺氧段的划分
• 3.3.2 ABR 对 COD 的去除效果及有机负荷与 HRT 的变化
• 3.3.3 ABR 各隔室的污泥性质
• 3.3.4 ABR 各隔室 pH 的变化
• 3.3.5 HRT 的影响
• 3.3.6 ABR 水力负荷的变化
• 3.3.7 ABR 的反硝化效果
• 3.4 氧化沟的处理效果与讨论
• 3.4.1 氧化沟对 COD 的去除
• 3.4.2 氧化沟对氨氮的去除
• 3.5 BAF 的深度处理结果与讨论
• 3.5.1 BAF 对 COD 的去除
• 3.5.2 BAF 的生物脱氮性能
• 3.6 小结
• 第四章 PCR-DGGE 技术分析处理系统高效生物脱氮微生物群落多样性
• 4.1 处理系统污泥样品的采集
• 4.2 DNA 提取结果
• 4.3 PCR 扩增结果
• 4.4 PCR 产物的 DGGE 分析
• 4.4.1 DGGE 条带图谱分析
• 4.4.2 微生物多样性指数分析
• 4.4.3 微生物种群相似性及聚类分析
• 4.4.4 测序结果与系统发育分析
• 4.5 小结
• 第五章 ABR-氧化沟-BAF 处理渗滤液高效生物脱氮机理初步分析
• 5.1 ABR 的生物脱氮途径
• 5.2 氧化沟亚硝酸积累机理
• 5.3 BAF 同步硝化反硝化机理
• 5.4 小结
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历