亚硝酸盐形态及浓度对厌氧氨氧化菌活性影响及恢复策略开题报告

 2022-03-04 20:21:00

1. 研究目的与意义

1977年奥地利理论化学家broda根据化学反应热力学理论(标准自由能)预测自然界中存在以nh4 -n作为电子供体,no2--n或者no3--n作为电子受体的反应。十余年后,mulder等人在生物流化床中发现一半以上的nh4 -n、no2--n不知去向,经过进一步研究推测存在broda所预言的反应。最终通过批式实验证实了,在厌氧条件下,存在以nh4 -n和no2--n为基质进行氧化还原反应的厌氧氨氧化菌。与传统的硝化/反硝化反应过程相比,厌氧氨氧化反应无需分子氧和有机物参与。这为废水生物脱氮提供了新途径,节省了大量能耗,便免了二次污染,同时也为自然界氮素循环产生了新的认识。

由于厌氧氨氧化反应在废水生物脱氮过程中显现出高效的脱氮效能和廉价的处理成本,而受到研究者广泛关注。近二十年来,研究者们对厌氧氨氧化反应及其作用菌进行了大量而又深入的研究。研究结果表明,厌氧氨氧化反应广泛存在于自然界中,包括:海洋、河流、湖泊、湿地等等。只要环境适宜,接种不同性质的活性污泥(普通活性污泥、甲烷化污泥、海洋底泥]等)均能成功驯化出以厌氧氨氧化反应为主导的厌氧氨氧化污泥。但是研究者在富集培养过程中发现,厌氧氨氧化菌倍增时间较长,生长环境严格,导致厌氧氨氧化菌的驯化需要较长时间,严重制约着其工程化的运用。为了尽可能地缩短驯化时间,研究者们对厌氧氨氧化菌反应机理及生长因子(温度、ph、do等等)进行了大量研究,寻求较短时间内尽快地富集更多厌氧氨氧化菌的控制参数,以便快速提高nh4 -n与no2--n反应速率。

no2--n是厌氧氨氧化菌的主要基质,但是过高的浓度又会对反应的稳定性产生影响,甚至会对生物活性产生完全抑制。一旦厌氧氨氧化菌活性受到抑制,一般需要较长的时间才能够得到恢复。目前虽有众多研究者发现并报道了过高no2--n浓度对厌氧氨氧化菌产生的抑制现象,但是产生抑制时no2--n值相差甚大。同时很少考虑温度、ph等参数与之联系,导致后人能够参考和利用的信息很少。因此本课题在综述众多研究者所报道现象的基础之上,从厌氧氨氧化反应机理介绍和剖析no2--n对厌氧氨氧化生化反应过程影响。旨在为今后厌氧氨氧化菌富集及高no2--n浓度下厌氧氨氧化反应稳定运行的控制参数选择及研究方向提供一点参考。

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2. 研究内容和预期目标

1.研究内容

1. 探究 no2--n对厌氧氨氧化的抑制形态及抑制规律;

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3. 研究的方法与步骤

实验用水

本实验所用进水均由人工配置,其中nh4 -n和no2--n反应基质分别由nh4cl和nano2提供,浓度按需配置,矿物质元素组成为:cacl2、nahco3按需投加;微量元素i组成(g·l-1)为:edta 5,feso4 5;微量元素ii组成(g·l-1)为:cuso4·5h2o 0.25,edta 5, naseo4·10h2o 0.2,znso4·7h2o 0.043,cocl2·6h2o 0.24,mncl2·4h2o 0.99,namoo4·2h2o 0.22,h3bo4 0.014。微量元素i 和 ii,浓度分别为 1.0 ml·l-1、1.25 ml·l-1。利用高纯氮气对进水进行30min曝气除氧。

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4. 参考文献

[1]李祥, 郑宇慧, 黄勇,等. 保存温度及时间对厌氧氨氧化污泥活性的影响[j]. 中国环境科学, 2011, 31(1):56-61.

[2]孙艳波, 周少奇, 李伙生,等. 氮素负荷及高温冲击对uasb-anammox反应器的运行影响[j]. 化工进展, 2009, 28(9):1672-1676.

[3]唐崇俭, 郑平, 汪彩华,等. 高负荷厌氧氨氧化egsb反应器的运行及其颗粒污泥的ecp特性[j]. 化工学报, 2010, 61(3):732-739.

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5. 计划与进度安排

2月15日-3月1日 完成英文文献的翻译工作,完成论文开题报告的撰写,确定实验方案

3月1日-5月30日 按实验方案,完成实验的运行与维护,完成日常数据的整理与分析

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