膜曝气-生物膜反应器生物强化处理阿特拉津废水长期运行性能

摘要

本研究利用含有降解-示踪功能质粒的阿特拉津降解基因工程菌，在疏水SPG（Shirasu porous glass）膜表面形成基因工程菌生物膜，构建SPG膜曝气-生物膜反应器(MABR)生物强化处理阿特拉津废水，在MABR反应器长期运行过程中，考察SPG膜孔径、气压和水力停留时间对MABR反应器中阿特拉津降解效率及COD、氨氮去除效果的影响，并检测基因工程菌生物膜微生物相的变化。
　　研究结果表明，增大SPG膜孔径和曝气压力，能够提高曝气供氧能力，改善COD和阿特拉津生物强化去除效能。在相同条件下，SPG膜膜孔径为1.5μm的疏水膜MABR反应器对污染物的去除效果优于膜孔径为0.8μm和0.6μm的MABR反应器。1.5μm疏水SPG膜膜曝气的最大供氧能力约为22.4 g·(m2·d)-1。在曝气气压为70 KPa、水力停留时间(HRT)为1.5h时，1.5μm膜孔径MABR反应器COD平均去除率为80.1％，平均去除负荷为1.86 kg·(m3·d)-1;阿特拉津平均去除率为62.5％，平均去除负荷为0.18 kg·(m3·d)-1。进一步缩短HRT、增加进水负荷后，MABR反应器DO浓度显著下降，COD和阿特拉津去除效率大幅降低。DO浓度对阿特拉津去除的影响更为显著。在MABR反应器长期运行中，基因工程菌生物膜中会逐渐有其他球菌的出现，并且数量会逐渐增大;通过荧光原位杂交(FISH)技术检测生物膜样品中atzA基因的分布情况发现，其在MABR反应器长期的运行过程中相对丰度变化不大;基因工程菌的绿色荧光效应会随着反应器的持续运行降低;在SPG膜表面的生物膜中存在原生动物。SPG膜表面单一基因工程菌生物膜逐渐演化为复杂微生物群落，但基因工程菌可以较好的存在于生物膜内，进而保持阿特拉津生物强化去除能力。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 MABR反应器的现状和研究进展

1．1．1 MABR反应器的原理

1．1．2 MABR反应器的优点

1．1．3 膜材料的分类

1．1．4 MABR反应器的研究进展

1．2 阿特拉津的性质和危害

1．2．1 阿特拉津的结构和理化性质

1．2．2 阿特拉津的应用和危害

1．2．3 阿特拉津的治理

1．3 基因工程菌的生物强化作用

1．3．1 基因工程菌的简介

1．3．2 生物强化技术

1．4 本课题研究的内容和意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

第2章 实验材料和实验方法

2．1 菌株和菌悬液的制备

2．2 实验仪器和装置

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验装置

2．3 SPG-MABR反应器运行

2．4 实验检测方法

2．4．1 生物膜微生物相的观察

2．4．2 污染物的检测方法

2．5 统计分析

第3章 膜孔径对MABR反应器的影晌

3．1 膜孔径为O．6μm的撇BR反应器运行状况

3．1．1 DO的变化

3．1．2 COD的去除效果

3．1．3 阿特拉津的去除效果

3．1．4 氨氮的去除效果

3．2 膜孔径为0．8μm的MABR反应器运行状况

3．2．1 DO的变化

3．2．2 COD的去除效果

3．2．3 阿特拉津的去除效果

3．2．4 氨氮的去除效果

3．3 膜孔径为1．5μm的MABR反应器运行状况

3．3．1 D0的变化

3．3．2 COD的去除效果

3．3．3 阿特拉津的去除效果

3．3．4 氨氮的去除效果

3．4 SPG膜膜孔径的综合对比

3．4．1 进出水DO浓度的比较

3．4．2 COD去除率和去除负荷的比较

3．4．3 阿特拉津去除率和去除负荷的比较

3．5 本章小结

第4章 水力停留时间对MABR反应器的影响

4．1 DO浓度的变化

4．2 COD去除效果的变化

4．3 阿特拉津去除效果的变化

4．4 氨氮去除效果的变化

4．5 本章小结

第5章 基因工程菌微生物相的观察

5．1 SPG膜表面的宏观变化

5．2 生物膜扫描电镜的观察

5．3 生物膜绿色荧光效应的观察

5．4 生物膜atzA基因FISH检测

5．5 生物膜中原生动物的发现

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢