【摘 要】
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厌氧氨氧化(anammox)是一种高效节能的脱氮工艺,目前已被广泛应用于去除各种含盐废水中的氮。然而,厌氧氨氧化处理含盐废水存在许多不确定性。本文通过文献数据分析和实验验证,揭示了盐度对厌氧氨氧化脱氮过程的影响。具体来说可以分为两部分,即anammox的脱氮过程对盐度响应效应分析和机理分析。响应效应分析包括以下四部分。(1)首先利用统计学分析来研究淡水厌氧氨氧化菌(FAB)和海洋厌氧氨氧化菌(MA
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厌氧氨氧化(anammox)是一种高效节能的脱氮工艺,目前已被广泛应用于去除各种含盐废水中的氮。然而,厌氧氨氧化处理含盐废水存在许多不确定性。本文通过文献数据分析和实验验证,揭示了盐度对厌氧氨氧化脱氮过程的影响。具体来说可以分为两部分,即anammox的脱氮过程对盐度响应效应分析和机理分析。响应效应分析包括以下四部分。(1)首先利用统计学分析来研究淡水厌氧氨氧化菌(FAB)和海洋厌氧氨氧化菌(MAB)的脱氮效能(NRR)以及比厌氧氨氧化活性(SAA)的变化。结果发现在1.5%盐度时,FAB的脱氮效果最好,当盐度为5%时FAB的活性受到显著抑制,但MAB能适应较高的盐度(7.5%)。(2)接下来用动力学模型对收集到的数据进行了模拟,发现Edwards模型能较好地描述盐度对厌氧氨氧化过程的影响(R~2大于0.90),且NRRmax在0.079到4.189 kg/(m~3·d)之间。(3)然后利用SVM模型、ANN模型和GPR模型来进行盐度对厌氧氨氧化过程影响的模拟和预测分析,发现ANN模型最优,其次是GPR模型,SVM模型最差。输入变量不同,模型的效果也会存在差异,变量应考虑全面。(4)最后我们制备了两种anammox生物载体(生物膜和凝胶膜),用这两种载体进行了序批试验,发现随着盐度的增加,脱氮效果明显变差,凝胶膜的脱氮效果强于生物膜,同时验证了Edwards模型和ANN模型能较好拟合实验数据。机理分析主要包含Spearman相关分析、基因分析、菌属分析以及氮通路计算。首先是利用SPSS软件进行了Spearman相关性,对比MAB和FAB的NRR与其它因素的相关性,其次是分析了主要脱氮功能菌与盐度的相关性,然后是利用RDA分析讨论了盐度与主要功能基因之间的关系,最后利用计算的参数来进行氮通路分析。结果表明:对于FAB系统,1.5%的盐度会促进AOB基因amo A和anammox菌基因hzs A的活性,对部分硝化和厌氧氨氧化过程都有一定的促进作用,但盐度对淡水环境下的NOB影响不大。MAB系统与FAB系统有所不同,AOB基因amo A和厌氧氨氧化基因hzs A在盐度(3%-7.5%)条件下的活性影响不大。但NOB基因nxr B在盐度条件下的活性增加。总之,通过本课题的数学建模和试验验证,阐明了两种不同类型anammox菌的脱氮过程对盐度的响应效应和机理,为含盐废水的低能耗脱氮提供了科学依据和理论指导。
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