首页 > 88必威

多壁碳纳米管对活性污泥系统污水处理效果及其细菌群落结构的影响

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:48:57
热度:

多壁碳纳米管对活性污泥系统污水处理效果及其细菌群落结构的影响【摘要】:纳米材料所具有的特殊理化特性使其在各个领域得到广泛的应用,但在其生产、使用、处理等过程中,将不可避免的进入到水

【摘要】:纳米材料所具有的特殊理化特性使其在各个领域得到广泛的应用,但在其生产、使用、处理等过程中,将不可避免的进入到水环境中。虽然纳米材料对人体和环境的影响也得到人们越来越多的关注,但是,有关纳米材料对污水处理系统中活性污泥影响的研究仍然不足。本文集中研究了目前应用极为广泛的一种碳纳米材料一一多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes, MWCNTs)短期和长期作用对SBR中活性污泥污水处理效果及其细菌群落结构的影响。 研究1和20mg·L-1的MWCNTs短期作用(21d)和长期作用(180d)对活性污泥污水处理效果的影响,结果表明1和20mg·L-1r MWCNTs短期作用对污水处理效果并未产生影响。1mg.L-1的MWCNTs长期作用对活性污泥污水总氮(TN)去除率并无明显的影响,但在作用过程中导致反应器出现为期70d的NH4+-N去除效果恶化的过程。20mg·-1的MWCNTs长期作用明显的抑制活性污泥污水TN去除效果,TN去除率由83.50%降为71.97%,20mg·L-1的MWCNTs还导致SBR出水COD小幅增长(22.30mg.L-1左右增至42.85mg·L-1左右)。1和20mg.L-1的MWCNTs长期作用均明显的抑制活性污泥生物除磷效果,TP去除率分别由97.60%和98.04%降为51.40%和33.60%。MWCNTs对活性污泥3h呼吸抑制试验验证了MWCNTs对活性污泥活性的影响,同时,酶活性实验结果表明,20mg·L-1的MWCNTs对脱氮相关的氨单加氧酶和亚硝酸盐氧化酶的活性有抑制作用,1和20mg·L-1的MWCNTs对除磷相关的外切聚磷酸酶和多聚磷酸盐激酶均有抑制作用。 进一步研究中,采用MiSeq高通量测序技术,分析MWCNTs对活性污泥中细菌群落结构的影响。结果表明,1和20mg.L-1的MWCNTs均降低了活性污泥中的生物多样性,且20mg·L-1的抑制作用高于1mg.L-1。MWCNTs增加了活性污泥中泥中a-Proteobacteria和γ-Proteobacteria丰度,而降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度。1mg·L-1的MWCNTs长期作用后减少了具有氨氧化功能的Nitrosomonas的丰度,并导致活性污泥中两类聚糖菌(Defluviicoccus和Micropruina)丰度的增长。20mg·L-1的MWCNTs对Nitrosomonas的抑制作用较1mg·-1的MWCNTs更为显著,同时,降低了具有亚硝酸氧化功能的硝化螺菌属(Nitrospira)的丰度。另外,20mg·L-1的MWCNTs还降低了聚磷菌的总丰度。 【关键词】:活性污泥 多壁碳纳米管 污水处理 MiSeq测序 细菌群落结构
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:X703;X172
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-17
  • 第一章 绪论17-29
  • 1.1 纳米材料的背景介绍17-18
  • 1.1.1 纳米材料的定义17
  • 1.1.2 纳米材料的来源17
  • 1.1.3 纳米材料的应用17-18
  • 1.2 纳米材料对活性污泥系统影响的研究现状18-21
  • 1.2.1 金属纳米颗粒对活性污泥系统的影响18-19
  • 1.2.2 金属氧化物纳米颗粒对活性污泥系统的影响19-20
  • 1.2.3 碳纳米材料对活性污泥系统的影响20-21
  • 1.3 纳米材料对活性污泥系统影响机理21-24
  • 1.3.1 纳米材料对活性污泥系统污水处理效果作用机理21-22
  • 1.3.1.1 纳米材料对活性污泥污水有机物去效果作用机理研究21
  • 1.3.1.2 纳米材料对活性污泥系统生物脱氮除磷效果作用机理研究21-22
  • 1.3.2 纳米材料对活性污泥中微生物影响的机理研究22-24
  • 1.3.2.1 氧化损伤22-23
  • 1.3.2.2 对微生物细胞表面的作用23
  • 1.3.2.3 对微生物细胞内组分的作用23
  • 1.3.2.4 溶出离子对微生物的作用23-24
  • 1.4 活性污泥系统中细菌群落结构特征分析方法研究进展24-27
  • 1.4.1 传统培养法及其研究的局限性24
  • 1.4.2 现代分子生物学方法研究进展24-27
  • 1.4.2.1 核酸杂交技术24-25
  • 1.4.2.2 核酸指纹图谱技术25-26
  • 1.4.2.3 高通量测序26-27
  • 1.5 研究创新点、内容和意义27-29
  • 第二章 材料和方法29-37
  • 2.1 材料29-30
  • 2.1.1 MWCNTs29
  • 2.1.2 试剂29
  • 2.1.3 反应器设计29-30
  • 2.2 方法30-37
  • 2.2.1 反应器启动30
  • 2.2.2 MWCNTs母液的配制30
  • 2.2.3 MWCNTs对活性污泥短期作用及长期作用试验30-31
  • 2.2.3.1 MWCNTs短期作用试验研究31
  • 2.2.3.2 MWCNTs长期作用试验研究31
  • 2.2.4 活性污泥呼吸抑制试验31-33
  • 2.2.5 酶活性试验33-34
  • 2.2.5.1 AMO和NOR活性测定33
  • 2.2.5.2 NAR和NIR活性测性33
  • 2.2.5.3 PPX和PPK活性测定33-34
  • 2.2.6 活性污泥中细菌群落结构分析34-35
  • 2.2.6.1 泥样收集34
  • 2.2.6.2 DNA 提取34
  • 2.2.6.3 PCR扩增和提纯34-35
  • 2.2.6.4 Miseq测序和序列分析35
  • 2.2.7 试验水质分析方法35
  • 2.2.8 细菌群落数据分析方法35-37
  • 第三章 MWCNTs对活性污泥系统污水处理效果的影响37-53
  • 3.1 MWCNTs短期作用对活性污泥系统污水处理效果的影响37-41
  • 3.1.1 MWCNTs短期作用对SBR脱氮除磷效果的影响37
  • 3.1.2 短期作用后一个反应周期内水质参数的变化37-41
  • 3.1.2.1 周期内NH_4~+-N浓度变化38-39
  • 3.1.2.2 周期内NO_2~--N和NO_3~--N浓度变化39-40
  • 3.1.2.3 周期内TP浓度变化40-41
  • 3.2 MWCNTs长期作用对活性污泥系统污水处理效果的影响41-48
  • 3.2.1 MWCNTs长期作用对SBR COD去除效率的影响41-42
  • 3.2.2 MWCNTs长期作用对SBR脱氮除磷效果的影响42-45
  • 3.2.3 长期作用后一个反应周期内水质参数的变化45-48
  • 3.2.3.1 周期内NH_4~+-N浓度变化45
  • 3.2.3.2 周期内NO_2~--N和NO_3~--N浓度变化45-47
  • 3.2.3.3 周期内TP浓度变化47-48
  • 3.3 MWCNTs活性污泥呼吸抑制试验48-49
  • 3.4 MWCNTs对酶活性的影响49-51
  • 3.4.1 对脱氮相关酶活性的影响49-50
  • 3.4.2 对除磷相关酶活性的影响50-51
  • 3.5 小结51-53
  • 第四章 MWCNTs对活性污泥中细菌群落结构的影响53-73
  • 4.1 活性污泥样品DNA提取及测序序列统计53-56
  • 4.1.1 活性污泥DNA提取液的纯度和浓度及PCR扩增53-54
  • 4.1.2 各样品测序序列统计54-56
  • 4.2 MWCNTs对活性污泥中细菌群落多样性的影响56-59
  • 4.3 MWCNTs对活性污泥中细菌群落组成的影响59-67
  • 4.3.1 活性污泥中细菌门类丰度的变化59-61
  • 4.3.2 活性污泥中主要门中各纲的丰度变化61-62
  • 4.3.3 活性污泥中主要属的丰度变化62-67
  • 4.3.3.1 各泥样中共享的主要属的丰度变化62-65
  • 4.3.3.2 组间存在明显差异的属丰度变化65-67
  • 4.4 MWCNTs对活性污泥中与脱氮除磷相关细菌丰度的影响67-70
  • 4.4.1 MWCNTs对活性污泥中与脱氮相关细菌的影响67-69
  • 4.4.1.1 MWCNTs长期作用后对AOB的影响67-68
  • 4.4.1.2 MWCNTs长期作用后对NOB的影响68
  • 4.4.1.3 MWCNTs长期作用后对反硝化细菌的影响68-69
  • 4.4.2 MWCNTs对活性污泥中与除磷相关细菌的影响69-70
  • 4.5 活性污泥中群落结构相似性分析70-71
  • 4.6 MWCNTs对群落作用显著性检验71-72
  • 4.7 小结72-73
  • 第五章 结论与展望73-75
  • 5.1 结论73-74
  • 5.2 展望74-75
  • 参考文献75-81
  • 致谢81-83
  • 研究成果及发表的学术论文83-84
  • 附件84-85


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

金属和氧化物纳米颗粒对细菌毒性的研究进展    王大力;郁建桥;高雅;朱丽华;林志芬;尹大强;

聚磷菌生物除磷机理研究进展    朱德锐;贲亚琍;韩睿;刘德立;

生物除磷过程中活性污泥聚磷酶活性的变化    南亚萍;袁林江;何志仙;王晓昌;

环境微生物分子生物学研究方法初探    余郭龙;罗清;于穗丰;

纳米材料的环境行为与生物毒性    林道辉;冀静;田小利;刘妮;杨坤;吴丰昌;王震宇;

PCR-DGGE技术分析浸矿体系细菌群落结构的实验优化    林连兵;张兰兰;丁丽娜;季秀玲;魏云林;

污水生物除磷原理及其生化反应机制研究进展    毕学军;赵桂芹;毕海峰;

强化生物除磷动态模型研究进展    张立成;王利平;孙健;

FISH在产前羊水细胞染色体数目异常诊断中的应用观察    张艳丽;李华锋;高刚;

DNA测序技术的发展历史与最新进展    解增言;林俊华;谭军;舒坤贤;

人工湿地生态系统污水净化研究进展    王飞宇;洪剑明;靖德兵;阮晶晶;姜冰冰;

地下渗滤系统基质的筛选    戴强;张卫民;艾林芳;

纳米银对原代培养海马神经细胞凋亡的研究    王燕;张伟;李恺;滕安娜;王辉;徐五通;刘元敏;顾希;

金属和氧化物纳米颗粒对细菌毒性的研究进展    王大力;郁建桥;高雅;朱丽华;林志芬;尹大强;

反硝化微生物在污水脱氮中的研究及应用进展    肖晶晶;郭萍;霍炜洁;于江;朱昌雄;

人工湿地基质对氮磷的吸附特性研究    李林锋;

A~2O工艺问题分析与改进措施    李培;潘杨;张同祺;

DNA提取方法对苎麻脱胶菌群PCR-DGGE结果偏移的影响    黄鹏;陈洪高;饶维桥;曾庆福;

海洋致病菌全基因组测序研究进展    张河林;刘晓斐;胡成进;

DNA测序技术及其应用研究进展    刘朋虎;林冬梅;林占熺;李晶;

纳米碳管对蛋白核小球藻的毒性效应及其机理    龙志峰;陈佳俊;林道辉;

表面活性剂悬浮纳米碳管在石英砂柱中的迁移性能及影响因素    陆吟盈;许小攀;林道辉;

浅析微生物净水新技术在流动水体修复中的应用    刘青;袁观洁;

潜流人工湿地对生活污水除磷效果试验研究    李丽;王全金;李忠卫;

宏基因组学及其在骆驼胃肠道微生物研究中的应用    斯日古楞;特木伦;明亮;伊丽;吉日木图;

碳纳米管的悬浮及其对抗生素类药物的吸附机理研究    于晓冬

两株鳗弧菌全基因组序列测定及转录组比较分析    李贵阳

DNA序列二维可视化研究    张柱金

罗汉果二倍体及四倍体遗传变异研究    付伟

海带线粒体及部分核基因组结构特征研究    张静

人工快速渗滤系统污染物去除机理及动力学研究    许文来

利用母体血浆游离的胎儿DNA通过缺失断裂点内父源SNP的检测进行纯合α~0-地中海贫血的无创伤性产前排除诊断    严提珍

奶牛子宫内膜炎真菌病原nest PCR-DGGE检测方法建立及临床应用效果研究    王永生

托盘和真空包装冷却猪肉冷藏过程中菌相变化规律研究    江芸

应用超高压技术延长低温火腿的货架期    韩衍青

纳米氧化锌颗粒诱导BEAS-2B细胞IL-8基因表达的机制    徐磊

A~2/O、倒置A~2/O和前置缺氧A~2/O工艺处理城市污水比较研究    侯亚辉

UCT工艺脱氮除磷运行优化试验与研究    郭姣

玉米秸秆腐解复合菌系CSS-1的构建、菌群组成及腐解特性研究    刘尧

家蚕丝胶蛋白、羽毛角蛋白降解细菌的分离与角蛋白酶发酵培养基的优化    张莎莎

产生Ⅱ型聚酮类化合物的放线菌活性菌株筛选    李晶

旁侧化学除磷-SBR工艺处理小城镇污水工艺的研究    罗彦章

KMTS处理生活污水工程的脱氮除磷研究    张丽红

人工湿地植物根际微生物遗传多样性分析与功能鉴定    张珍妮

脱氮除磷菌的驯化分离及其性能优化研究    魏俊虎

废水除磷技术及进展分析    夏宏生;向欣;

亚硝酸根作为电子受体的反硝化吸磷特性    李相昆;周业剑;高美玲;王立军;焦中志;黄荣新;刘冬峰;

纳米银对大肠杆菌的抗菌作用及其机制    谢小保;李文茹;曾海燕;欧阳友生;陈仪本;

Antibacterial Characterization of Silver Nanoparticles against E.Coli ATCC-15224    M.Raffi;F.Hussain;T.M.Bhatti;J.I.Akhter;A.Hameed;M.M.Hasan;

纳米材料对生物体及环境的影响    冯晶;肖冰;陈敬超;

纳米银抗菌活性和细胞毒性评价(英文)    李新平;李胜利;张淼涛;张文龙;李创宏;

荧光原位杂交法检测环境硝化细菌实验条件优化及应用    朱琳,尹立红,浦跃朴,吕锡武,李先宁

好氧颗粒污泥在生物强化除磷中的应用    吕娟;陈银广;顾国维;

磷对云龙湖富营养化优势藻及混合藻生长的影响    单爱琴;郭小品;郝红艳;程伟;纪振;

污水处理厂污泥中磷的回收    郭杰;曾光明;张盼月;蒋剑虹;

活性污泥系统微型动物群落特征及其与水温、溶氧的关系    周可新;许木启;曹宏;

用微型动物预测保定鲁岗污水处理厂活性污泥系统理化参数    周可新;许木启;曹宏;

活性污泥系统原生动物多样性动态及其与运转效能的关系    周可新;许木启;曹宏;刘标;

原生动物在活性污泥系统中的重要作用    蔡琳娜;

海水冲厕应用与研究进展    马颖;郭华宇;孙国周;王志腾;

活性污泥系统处理苯酚废水的生物强化效果    朱永光;冯栩;廖银章;李旭东;

添加霍甫水丝蚓对活性污泥系统运转效能及微型动物群落结构的影响    管越强;杨秀芬;张娜;周可新;

序批式活性污泥系统神经网络水质模型    牛林;张伟成;

抗生素废水生物处理的试验研究    买文宁

环境因素对铜离子毒性的影响    荣宏伟;李健中;张可方;

活性污泥系统辐流式二沉地高度计算    孙力平;王蕾;

关于需氧转换系数的讨论    廖文贵;廖钧;袁琳;

低溶解氧对活性污泥系统降解有机物和脱氮性能的影响    梁祝;

利用原生动物群落监测城市污水厂的水质净化效能    陈声贵;许木启;杨向平;甘一萍;

基于ToxTell生物传感器的Cu~(2+)/Zn~(2+)冲击活性污泥系统分析    王鑫;王学江;

化工污水工艺处理流程的实验与分析    山东东明石化集团 胡海生 张大伟

基于计算智能方法的活性污泥系统的模拟、评价和优化    方芳

水中纳米TiO_2特性及对SBR活性污泥系统稳定性的影响研究    杨晓南

城市污水厂污泥水处理及生物添加强化脱氮中试研究    万琼

活性污泥系统模型应用研究    杨晓明

模糊控制理论在活性污泥系统中的应用与优化    张博

氮磷缺乏对活性污泥系统的影响    于振波

活性污泥系统的计算机模拟    周振

活性污泥系统水力—生物耦合模型建立及其应用研究    宋英琦

不同价态铬在活性污泥系统中固、液相分配规律及其对系统影响的研究    李玉胜

活性污泥系统运行异常的快速诊断与功能修复技术研究    戴兴春

有硝化功能活性污泥系统能量代谢动力学方程应用研究    全晓泉

城市污水活性污泥系统模拟    李志颖

城市污水生物脱氮除磷活性污泥系统微生物多样性研究    李鹏

Baidu
map