應用聚二酸丁二醇酯進行固相反硝化的效果及機理研究.pdf

1、應用可生物降解聚合物(Biodegradablepolymers，BDPs)材料進行水體反硝化是一項新興技術，它能同時提供反硝化微生物所需要的附著生長載體和碳源，而且能避免液體碳源和其他類型固體碳源所帶來的二次污染問題，具有良好的發(fā)展前景和研究潛力。聚丁二酸丁二醇酯(poly(butylenesuccinate)，PBS)是可生物降解聚合物材料中的佼佼者。為了解PBS應用于循環(huán)養(yǎng)殖水體反硝化的效果和機理，本實驗進行了以下幾個方面的研究：

2、
　　 PBS用于淡水反硝化的效果及機理研究。以錐形瓶為反應容器，進行了淡水硝酸鹽廢水脫氮的靜態(tài)實驗研究，并利用聚合酶鏈式反應.變性梯度凝膠電泳技術(Polymerasechainreaction-denaturinggradientgelelectrophoresis，PCR-DGGE)，分析反應進行的不同階段(5天，10天，15天，20天)PBS顆粒表面生物膜中微生物群落的結構與變化。結果表明，實驗開始4天后NO3--N濃度

3、開始明顯降低，同時NO2--N濃度開始上升。之后NO3--N濃度一直在波動中降低，而NO2--N濃度出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象，中間有一段時間的積累(第4～20天)。20天后NO3--N濃度降到2mg/L以下，并保持穩(wěn)定。同時，從第21天起NO2--N濃度降低到檢測范圍以下。對DGGE圖譜的統(tǒng)計分析表明，隨反應的進行，細菌種群豐富度逐漸增加，且相鄰兩時期的相似性逐漸增大。微生物群落結構具有時序動態(tài)性，并隨系統(tǒng)的啟動運行逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，與

4、其脫氮效果出現(xiàn)協(xié)同變化特征。優(yōu)勢種群以β-變形菌綱(56.25％)和γ-變形菌綱(31.25％)細菌為主。
　　 PBS用于海水反硝化的效果及機理研究。以錐形瓶為反應容器，進行了海水硝酸鹽廢水脫氮的靜態(tài)實驗研究，并利用聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳技術(Polymerasechainreaction-denaturinggradientgelelectrophoresis，PCR-DGGE)，分析反應進行的不同階段(11天，2

5、1天，31天)PBS顆粒表面生物膜中微生物群落的結構與變化。結果表明，實驗開始7天后NO3--N濃度開始明顯降低，同時NO2--N濃度開始上升。之后NO3--N濃度一直平穩(wěn)降低，而NO2--N濃度出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象，中間有一段時間的積累(第7～20天)。21天后NO3--N濃度降到0.1mg/L以下，并保存穩(wěn)定。同時，從第21天起NO2--N濃度降低到檢測范圍以下。與淡水類似，對DGGE圖譜的統(tǒng)計分析表明，隨反應的進行，細菌種群豐富

6、度隨時間變化逐漸增加(0.476→0.571→0.667)，且相鄰兩時期的相似性逐漸增大(33.3→54.5→61.5)。微生物群落結構具有時序動態(tài)性，并隨系統(tǒng)的啟動運行逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，與其脫氮效果出現(xiàn)協(xié)同變化特征。優(yōu)勢種群以γ-變形菌綱細菌(66.67％)和α-變形菌綱細菌(16.67％)為主。
　　 用PBS構建連續(xù)式脫氮反應器進行反硝化的相關研究。以PBS作為反硝化微生物的碳源和附著生長載體構建連續(xù)式反應器，進行了反硝

7、化效果，填料消耗情況，不同高度微生物群落空間變化等的研究。結果表明，當HRT控制在8小時左右時，反應器運行2天后出水NO3--N濃度即開始明顯降低，并從第10天起穩(wěn)定在98％以上，其間僅在第16天由于進水NO3--N濃度加倍使當天去除率略有降低(96.03％)。反應器最佳硝氮去除率達到99.7％以上(第19，24天)。同時，反應器啟動后短時期內NO2--N濃度迅速升高，并有一段時間的積累(第1～8天)。從第9天起，出水NO2--N濃度降

8、至檢測范圍以下，并保持穩(wěn)定。與硝氮類似，僅在第16天出現(xiàn)暫時性上升。反應器運行30天后，位于反應器底部的PBS質量減少最多，為23.4％；其次為中部，為3.7％；上部的質量減少最小，僅為0.2％。反應器穩(wěn)定運行后，不同高度處的DGGE分離圖譜表明，反應器內微生物群落結構存在空間差異，為不同位置PBS的質量損耗差異提供了微生物層面的證明。反應器穩(wěn)定運行后，其填料顆粒表面的掃描電鏡照片表明，PBS外表面在降解菌體內酶的降解作用下，形成了多級