Alcaligenes faecalis strain NR動(dòng)力學(xué)特性及其連續(xù)流反應(yīng)器運(yùn)行性能的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著社會(huì)工業(yè)的迅猛發(fā)展，人類向水體環(huán)境中排放的含氮化合物急劇增加。進(jìn)入水體中的氮素給水環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重污染，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、威脅人類和水生動(dòng)物的健康、增加水處理成本等諸多問題。因此，污廢水的脫氮一直以來(lái)都為水處理關(guān)注的熱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)脫氮工藝存在著不足，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者致力于開發(fā)新型脫氮技術(shù)與工藝，而其中異養(yǎng)脫氮技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。
　　本課題通過對(duì)異養(yǎng)脫氮菌株Alcaligenes faecalis strain NR的生

2、長(zhǎng)及底物降解進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合，并獲得相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，使得能更加清晰得了解菌株NR的生理特性。在搖瓶批次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，采用菌株NR建立連續(xù)流反應(yīng)器。通過設(shè)置不同的C/N、水力停留時(shí)間（HRT）及進(jìn)水的NH4+-N濃度等考察反應(yīng)器處理人工配水的性能。同時(shí)，反應(yīng)器采用開放體系，利用MiSeq測(cè)序技術(shù)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)各個(gè)工況下的生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得反應(yīng)器內(nèi)微生物菌屬的分布情況。
　　對(duì)菌株NR的生長(zhǎng)及底物降解進(jìn)行動(dòng)力學(xué)探究，獲得相關(guān)的動(dòng)力

3、學(xué)參數(shù)。菌株NR的生長(zhǎng)被劃分為5個(gè)階段：延遲期，加速生長(zhǎng)期，指數(shù)生長(zhǎng)期，減速生長(zhǎng)期，穩(wěn)定期。在比較了多個(gè)動(dòng)力學(xué)模型之后，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示當(dāng)同時(shí)以NH4+-N和TOC作為菌株NR的限制性底物時(shí)，Contois-Contois和Teissier–Contois模型最適合描述菌株NR的生長(zhǎng)過程。對(duì)于Contois-Contois模型而言，最大比生長(zhǎng)速率μmax=0.16h-1，BC=0.61g TOC/g biomass，BN=0.018g

4、NH4+-N/g biomass；而對(duì)Teissier–Contois模型而言，最大比生長(zhǎng)速率μmax=0.16h-1，BC=0.64g TOC/g biomass，KN=17.95mg/L。底物降解的相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)如下：最大理論得率YG(X/C)=0.99g biomass/g TOC，YG(X/N)=15.98g biomass/g NH4+-N。對(duì)于TOC和NH4+-N維持系數(shù)分別為0.0021g TOC/g biomass/h，

5、0.00004g NH4+-N/g biomass/h。
　　將菌株NR投加入連續(xù)流反應(yīng)器，考察其對(duì)于反應(yīng)器內(nèi)的底物去除能力。在進(jìn)水NH4+-N濃度為80mg/L的階段（A、B階段的穩(wěn)定期），反應(yīng)器表現(xiàn)出高效的去除底物的能力，對(duì)NH4+-N及TOC的去除率分別都達(dá)到78％及95%左右。此時(shí)，同化去除的NH4+-N約占30%。在進(jìn)水NH4+-N濃度為150mg/L及300mg/L的階段（C、D階段的穩(wěn)定期），反應(yīng)器依然能保持高效的去

6、除底物的能力，NH4+-N和TOC的去除率都達(dá)到90%左右，而同化去除NH4+-N的比例上升至60%以上。在進(jìn)水NH4+-N濃度為500mg/L的階段（E階段的穩(wěn)定期），受高濃度NH4+-N對(duì)微生物的毒害影響，NH4+-N及TOC的去除率分別下降至75%和70%，而該階段的同化去除NH4+-N的比例又下降至40%左右。
　　在開放體系下對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行過程中的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。反應(yīng)器經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)菌屬：Achromo