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文檔簡介
1、厭氧折流板反應器(ABR)是一類源于分階段多相厭氧反應器(StagedMulti-PhaseAnaerobicReactor,SMPA)理論的第三代新型厭氧反應器。它一經(jīng)問世便成為環(huán)境科研工作者的研究熱點。論文對7格室ABR反應系統(tǒng)的運行控制對策進行了研究,并借助于PCR-SSCP基因指紋分析技術,對此系統(tǒng)運行過程中微生物群落更迭和演替規(guī)律進行了分析,在此基礎上研發(fā)了高效的ABR反應設備,并成功將其應用到發(fā)酵法生物制氫技術及大豆蛋白生產(chǎn)
2、廢水的處理研究之中。
基于ABR系統(tǒng)對有機物降解過程及微生物生態(tài)學的研究,提出了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程是厭氧消化過程的第一限速步驟的學術觀點,并通過實驗證明了這一觀點的正確性,是對產(chǎn)甲烷段由于生存條件嚴格而必然成為第一限速步驟”這一傳統(tǒng)理論的重要補充。
在工程運行控制對策研究的基礎上,研制成功ABRⅢ型廢水處理設備(ZL200420063866.9),并在大豆蛋白生產(chǎn)廢水處理實驗中取得了理想效果。在接種好氧活性污泥(18.0
3、gVSS/L)、HRT48h、溫度35℃的條件下,當進水COD濃度由2000mg/L提高到10000mg/L的運行過程中,系統(tǒng)經(jīng)過93天的運行,COD去除率可以穩(wěn)定在97%以上,并在各個格室培養(yǎng)出成熟的顆粒污泥。
研發(fā)了ABRⅡ型發(fā)酵制氫反應設備(ZL200410044082.6),在運行條件相似的條件下,其產(chǎn)氫量、單位基質的氫氣轉化率均高于CSTR型反應器。在以好氧活性污泥為種泥,以稀釋糖蜜為原料,在進水COD濃度5000m
4、g/L、HRT13.5h、35℃的條件下,ABR的活性污泥的比產(chǎn)氫率為0.13L/gVSS·d,單位基質的比產(chǎn)氫率為0.13L/gCOD。二者均比相似條件下的CSTR類型反應系統(tǒng)高。ABRⅢ型反應設備的大豆蛋白生產(chǎn)廢水產(chǎn)氫試驗也獲得了較高的比產(chǎn)氫速率,說明ABR系統(tǒng)具有更好的運行穩(wěn)定性和微生物代謝活性。
利用PCR-SSCP技術揭示了7格室ABR系統(tǒng)內(nèi)微生物群落的演替規(guī)律,確定了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌(HPA)菌群的空間生態(tài)位。7格室反
5、應器在進水COD濃度為4000mg/L、HRT2d、進水ALK2000mg/L的條件下穩(wěn)定運行時,SSCP圖譜說明系統(tǒng)微生物群落結構不隨運行時間的延續(xù)而改變;1~7格室的微生物菌群更迭規(guī)律為:1~3格室主要以埃希氏菌屬(Escherichia)等水解發(fā)酵菌群和產(chǎn)酸菌群為主;4格室功能菌群表現(xiàn)出高度多樣性,是一個群落更迭的過渡區(qū)域;5格室由厭氧繩菌屬(Anaerolinea)為代表的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群形成頂級群落,同時存在較多的產(chǎn)甲烷菌;6~
6、7格室以產(chǎn)甲烷菌群為主,但各格室的群落結構存在差異,甲烷桿菌屬(Methanobacterium)的優(yōu)勢地位逐漸被生態(tài)位相對較寬的產(chǎn)甲烷菌屬(Methanogenium)所取代,同時出現(xiàn)了甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina);第5格室是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌(HPA)的功能格室,發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的同一空間生態(tài)位上,還存在較多的其他種類的功能菌群,具有良好的生物多樣性。同時,對SSCP圖譜中的條帶進行克隆測序,發(fā)現(xiàn)了3個未知真細菌和7
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