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日处理40吨地埋式污水处理设备价格

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甲烷(CH4)是仅次于CO2的第2种重要的温室气体.如何减排温室气体CH4成为了全球关注的焦点.同时, 生物脱氮是当前废水处理领域的研究热点.污水处理厂中通常通过硝化和反硝化实现生物脱氮, 而目前城镇污水普遍存在C/N比低的问题, 导致在反硝化过程中往往需要大量的外加碳源.而在污水处理厂的厌氧处理过程中会产生大量的甲烷, 如能将这部分甲烷作为碳源进行利用, 既减少了甲烷的排放, 又节省了能源的消耗.反硝化型甲烷厌氧氧化反应(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation, DAMO)正是可以利用甲烷作为碳源完成反硝化脱氮的过程.DAMO过程是以甲烷为电子供体和唯一碳源, 以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的一种氧化还原反应.2006年, 该过程在实验室中得以证实(Raghoebarsing et al., 2006).在自然界中, 溶解于水中的甲烷主要靠甲烷氧化菌等通过生物作用得以消耗;现已发现在淡水系统、湿地系统、近海海洋生态系统中(Deutzmann et al., 2011;Luesken et al., 2011;Kojima et al., 2012;Wang et al., 2012;Han et al., 2013;Shen et al., 2013;Shen et al., 2014)均有存在可以耦合甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic Oxidation of Methane, AOM)和反硝化作用(Denitrification)的DAMO(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation, 反硝化型甲烷厌氧氧化)微生物.根据系统发育分析, 研究者检测到的DAMO细菌隶属于NC10门细菌;DAMO古菌则属于甲烷厌氧氧化古菌ANME-2(Raghoebarsing et al., 2006).2017年, Wang等(2017)提出了侧流式、主流式两种DAMO反应应用于污水处理厂的设想.

目前污水处理厂进水多为低碳高氮性质, 多种化工、制药废水及垃圾渗滤液等, 都含有较高浓度的氨氮, 而高浓度的氨氮会对活性污泥中的微生物起抑制作用(郑雄柳等, 2014), 并会影响系统微生物菌群结构.目前已有研究报道高浓度氨氮对活性污泥系统中硝化细菌、厌氧氨氧化细菌等微生物具有抑制作用(Zhou et al., 2011), 但对DAMO微生物的影响及机理鲜见报道.如欲将DAMO工艺应用于废水生物脱氮, 探明氨氮对该过程的影响显得尤为重要.因此, 本文利用已经成功富集的以DAMO细菌为优势菌种的系统(以下简称DAMO细菌系统)(楼菊青等, 2016)为研究对象, 通过短期和长期试验, 从宏观和微观两个层面, 研究氨氮对DAMO过程脱氮性能、微生物菌群结构的影响, 综合考察DAMO细菌对氨氮的应激性、耐受性, 并探索其抑制机理.为促进对DAMO微生物脱氮机理的研究和完善DAMO理论的发展添砖加瓦, 为该工艺向实际工程应用推进一步.　　2 试验材料与方法(Materials and methods)2.1 材料2.1.1 试验系统　　本文的试验系统是基于之前已成功富集的以DAMO细菌为优势菌种的混培物(楼菊青等, 2016).所得混培物是以淡水河道(西溪河)底泥、淡水湖泊(西湖)底泥及水稻农田土壤的混合物为接种污泥, 甲烷和亚硝酸盐为唯一碳氮源.至本试验止, 系统已稳定运行1392 d.　　2.1.2 试验装置　　试验装置为特制的直径为7.5 cm、高度为17 cm的500 mL厌氧反应器.　　2.2 试验方法2.2.1 短期试验方法　　① 不同浓度氨氮对DAMO细菌的影响：通过批式实验研究氨氮对以DAMO细菌为优势菌种系统(以下简称DAMO细菌系统)的短期影响, 设3个平行试验组和一个对照组, 试验时长7 d, 氨氮浓度梯度分别为50、250、500、750、1000、1250、1500 mg·L-1.每12 h取3 mL水样, 利用0.22 μm微孔滤膜过滤后进行三氮(氨氮NH4+-N、硝态氮NO3--N、亚硝态氮NO2--N)的测定.在最高氨氮梯度浓度试验后, 取泥水混合液10 mL进行扫描电镜分析实验.②不同pH体系下氨氮的影响：根据上述短期试验结果进行批式试验, 选取750 mg·L-1氨氮作为试验浓度.用0.1 mol·L-1 HCl或0.1 mol·L-1 NaOH分别将pH调节为6.5、6.8、7.0、7.5、7.8 5个浓度并利用pH计实时监控反应器内的pH值, 使其保持在相应的范围内, 每组试验持续7 d.取样与测定同①.当T = 27 ℃时, 不同pH体系对应的FA浓度可由公式(1)计算得到.　　式中, cFA为FA的浓度(mg·L-1);cNH4+为氨氮的浓度(mg·L-1);T为温度(℃)长期试验方法　　氨氮对DAMO细菌的长期影响试验以短期试验结果为依据, 将长期试验分为连续的4个阶段, 每个阶段7 d, 这4个阶段的氨氮浓度按照短期试验浓度依次递增(李媛, 2014), 浓度分别为500、750、1000、1250 mg·L-1, 在28 d后取样进行高分子通量测序.分析方法2.3.1 常规指标测定　　NO3--N、NO2--N、NH4+-N测定方法参考《水和废水监测分析方法》第四版(魏复盛, 2002).　　2.3.2 微生物微观形态结构分析　　利用扫描电镜对微生物微观形态进行特性分析.在每个阶段的短期试验过程中, 取10 mL样品, 在4000 r·min-1条件下离心5 min, 取上清液, 样品处理后用扫描电子显微镜SEM(SU8010, Hitachi)进行微生物微观形态的特性分析.

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