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ASBR处理水热改性污泥的微生物学特性研究

作　者: 李怀
导　师: 关卫省；王伟
学　校: 长安大学
专　业: 环境工程
关键词: 水热改性污泥 ASBR DGGE 微生物特性 微生物群落结构
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本文对中温、高温ASBR（厌氧序批式反应器）处理水热改性污泥进行了试验研究,探讨了启动阶段和典型负荷下两种ASBR的运行效果,并采用“DGGE（变性梯度凝胶电泳）技术”作为主要分析手段研究了反应器中细菌及古菌的群落结构及变化。对中温、高温ASBR处理水热改性污泥的快速启动研究结果表明:（1）采用序批式运行方式,能在52d内实现中温ASBR的快速启动。在稳定期,中温ASBR对水热改性污泥的TCOD和SCOD平均去除率分别为94.2%和89.2%。SEM（扫描电镜）和DGGE结果表明,在中温ASBR启动过程中反应器中的微生物形态和种类均发生了变化,稳定期有4种优势细菌和4种优势古菌,主要为球菌、杆菌。（2）采用序批式运行方式,梯度升温法能在131d内较快地启动高温ASBR反应器。在稳定期,高温ASBR对水热改性污泥的TCOD和SCOD平均去除率分别为63.8%和83.3%。SEM和DGGE结果表明,高温ASBR启动过程中反应器中的微生物形态和种类也都发生了变化。稳定期有3种优势细菌和5种优势古菌,主要为球菌、杆菌,其中甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）是主要的优势菌种之一。逐步提高中温、高温ASBR的有机负荷,分别为1.050kgCOD/m3·d、2.098kgCOD/m3·d、4.196kgCOD/m3·d和7.762kgCOD/m3·d,研究各负荷下反应器内的微生物特性。结果表明:（1）长期运行后,高温ASBR中的微生物形态比较单一,主要呈现杆状,尤其以短杆菌为主;而中温ASBR中的微生物形态相对丰富,有球菌、杆菌、丝状菌和螺旋菌等。（2） DGGE结果表明,中温、高温ASBR各有3种优势细菌。甲烷八叠球菌是中温和高温ASBR反应器中的优势古菌之一;高温ASBR中的优势短杆菌为热自养甲烷热杆菌。（3）随着负荷逐渐增大,中温、高温ASBR污泥EPS（胞外聚合物）含量都有所增加,变化幅度均大于50mg/l,且EPS成分的比例发生了变化,同时中温、高温ASBR污泥活性也分别提高了1.1倍和1.2倍。同时采用T-RFLP、FISH分子生物学手段研究了中温、高温ASBR在有机负荷为7.762 kg·m-3·d-1的条件下反应器内微生物的群落结构。结果表明:中温ASBR比高温ASBR生物量多、物种丰富度大。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 引言  11-39
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 文献综述  12-37
    1.2.1 污泥的处理处置技术  12
    1.2.2 国内外污泥处理处置技术发展状况  12-15
      1.2.2.1 国外污泥处理处置技术的发展  12-14
      1.2.2.2 我国污泥处理处置技术  14-15
    1.2.3 污泥的厌氧消化  15-17
    1.2.4 ASBR的研究进展  17-29
      1.2.4.1 ASBR的运行原理  17-18
      1.2.4.2 ASBR的特点  18-19
      1.2.4.3 ASBR运行影响因素(操作条件)  19-23
      1.2.4.4 ASBR运行效果监测指标  23-26
      1.2.4.5 ASBR的应用研究  26-29
    1.2.5 环境微生物群落结构解析技术研究进展  29-37
      1.2.5.1 传统培养分离方法  29
      1.2.5.2 群落水平生理学指纹方法(CLPP)  29-30
      1.2.5.3 生物标记物方法  30-32
      1.2.5.4 现代分子生物学方法  32-34
      1.2.5.5 FISH技术  34-37
  1.3 研究目的与意义  37
  1.4 研究内容  37-38
  1.5 技术路线  38-39
第2章 16S rDNA的PCR-DGGE群落结构解析方法的建立  39-49
  2.1 材料与方法  39-45
    2.1.1 试验药品及设备  39-41
      2.1.1.1 试验药品  39-40
      2.1.1.2 试验设备  40-41
    2.1.2 试验方法  41-45
      2.1.2.1 DNA提取  41-42
      2.1.2.2 PCR扩增反应  42-44
      2.1.2.3 变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法  44-45
  2.2 结论与讨论  45-48
    2.2.1 DGGE条件的优化  45-48
    2.2.2 PCR-DGGE群落结构解析方法的重现性  48
  2.3 本章小结  48-49
第3章 ASBR处理水热改性污泥启动阶段的微生物特性  49-70
  3.1 试验部分  49-50
    3.1.1 试验装置  49
    3.1.2 常规分析项目及方法  49-50
  3.2 中温ASBR的快速启动方法与特性  50-58
    3.2.1 污泥性质  50
    3.2.2 中温ASBR的序批式启动方法  50-51
    3.2.3 产气量  51-52
    3.2.4 pH值和碱度  52-53
    3.2.5 反应器出泥COD  53
    3.2.6 微生物形态  53-54
    3.2.7 微生物种群结构  54-58
  3.3 高温ASBR的快速启动方法与特性  58-68
    3.3.1 污泥性质  58-59
    3.3.2 高温ASBR的梯度升温启动方法  59
    3.3.3 产气量  59-60
    3.3.4 pH值与碱度  60-61
    3.3.5 反应器出泥COD  61
    3.3.6 微生物形态  61-62
    3.3.7 微生物种群结构  62-68
  3.4 本章小结  68-70
第4章 ASBR处理水热改性污泥典型负荷下的微生物特性  70-89
  4.1 典型工艺特性下ASBR处理效率  70-72
  4.2 微生物形态的比较  72-75
  4.3 微生物种群结构分析  75-80
    4.3.1 真细菌的种群结构分析  75-77
    4.3.2 古细菌的种群结构分析  77-80
  4.4 污泥内层和外层胞外聚合物  80-87
    4.4.1 实验样品  81
    4.4.2 测定方法  81-83
      4.4.2.1 LB-EPS和TB-EPS的提取方法  81
      4.4.2.2 多糖的测定  81-82
      4.4.2.3 蛋白质和腐殖酸的测定  82-83
    4.4.3 结果讨论  83-87
      4.4.3.1 污泥负荷对胞外聚合物的影响研究  83-85
      4.4.3.2 污泥负荷对LB-EPS和TB-EPS的影响研究  85-87
  4.5 污泥活性  87-88
  4.6 本章小结  88-89
第5章 ASBR微生物群落的T-RFLP、FISH方法解析  89-99
  5.1 试验材料  89
  5.2 试验方法  89-94
    5.2.1 T-RFLP分析方法  89-91
      5.2.1.1 DNA提取(详见第二章)  89
      5.2.1.2 PCR扩增反应(详见第二章)  89
      5.2.1.3 酶切  89
      5.2.1.4 脱盐纯化  89-90
      5.2.1.5 毛细管电泳及检测  90-91
    5.2.2 FISH分析方法  91-94
      5.2.2.1 FISH探针  91
      5.2.2.2 玻片处理及药品配制  91-93
      5.2.2.3 杂交步骤  93-94
  5.3 结论与讨论  94-97
    5.3.1 样品的T-RFLP图谱分析  94-96
    5.3.2 FISH技术监测  96-97
  5.4 本章小结  97-99
结论和建议  99-102
  结论  99-101
  建议  101-102
参考文献  102-107
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  107-108
致谢  108

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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