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工业水处理 2024年第1期44卷 96-102页

作者：王锌针张哲罗娜孙晨熊川懿王圣智万瀚宇陈建新李昆鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学资源与环境学院江西南昌330031

猪场沼液高色高浊、氮磷浓度高,采用藻菌共生体可同步高效去除碳氮磷、节能降耗、资源回收,符合新时代对污水处理的需求。从污染物去除、微生物生长等角度对光照强度、曝气量和藻菌接种比例这3个参数进行优选发现,曝气量对氮去除的影响... 详细信息

猪场沼液高色高浊、氮磷浓度高,采用藻菌共生体可同步高效去除碳氮磷、节能降耗、资源回收,符合新时代对污水处理的需求。从污染物去除、微生物生长等角度对光照强度、曝气量和藻菌接种比例这3个参数进行优选发现,曝气量对氮去除的影响最大,而3个参数对碳、磷去除的影响较小。经加权评价得出三因素排序:曝气量>光照强度>藻菌接种比例,最优参数组合:光照强度为550μmol/(m^(2)·s),曝气量为0.2 L/min,藻菌接种比例为1∶1。最优组的TP、COD、TN、NH_(4)^(+)-N分别为0.48、219.2、125.2、64 mg/L,TP、COD、TN、NH_(4)^(+)-N去除率分别为95.46%、88.58%、61.58%、80.21%。各组中藻菌絮体粒径均呈增大趋势,且随藻菌接种比例的增大而减小。

关键词：猪场沼液藻菌共生体参数优化脱氮除磷

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养殖废水中Fe^(3+)累积对藻菌共生体EPS分泌及膜污染特征的影响

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工业水处理 2024年第10期44卷 60-67页

作者：田茂芝丁梓尧孙晨周玮钰王圣智万瀚宇李昆南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

通过在养殖废水中分别投加不同浓度的Fe^(3+)进行藻菌共生体的培养,探究Fe^(3+)对藻菌共生体胞外聚合物(EPS)分泌的影响,并将提取的EPS各组分拆分,结合膜污染测试实验考察藻菌共生体混合液和其各组分导致的膜污染特征变化情况。实验结... 详细信息

通过在养殖废水中分别投加不同浓度的Fe^(3+)进行藻菌共生体的培养,探究Fe^(3+)对藻菌共生体胞外聚合物(EPS)分泌的影响,并将提取的EPS各组分拆分,结合膜污染测试实验考察藻菌共生体混合液和其各组分导致的膜污染特征变化情况。实验结果表明,Fe^(3+)的加入通过影响EPS各组分的含量可有效减缓膜污染,在其投加质量浓度为150 mg/L时,膜污染最轻。采用Hermia经典模型对膜通量衰减过程进行拟合分析,结果发现,滤饼层的形成是膜污染形成的主要原因之一,此外Fe^(3+)增加会引起微生物絮体粒径变化,进而对膜污染产生显著影响。膜面污染物成分分析发现,其主要组成成分为色氨酸类蛋白质、酪氨酸类蛋白质和微生物代谢副产物。

关键词：藻菌共生体胞外聚合物养殖废水 Fe^(3+) 膜污染

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电场预处理对养猪废水处理中藻菌共生体膜污染的影响研究

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水处理技术 2024年第8期50卷 56-61,69页

作者：周玮钰卓梦琼王圣智田茂芝万瀚宇李昆南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

将电场预处理与藻菌共生膜生物反应器相结合可以有效提高养猪废水处理的效果和生物质产量。然而,电场预处理对微生物分泌的胞外聚合物及其在超滤过程中膜污染的影响和作用机制还需要进一步研究。本研究通过设置多组实验对比分析来考察... 详细信息

将电场预处理与藻菌共生膜生物反应器相结合可以有效提高养猪废水处理的效果和生物质产量。然而,电场预处理对微生物分泌的胞外聚合物及其在超滤过程中膜污染的影响和作用机制还需要进一步研究。本研究通过设置多组实验对比分析来考察经过电场预处理和未经电场处理的废水在藻菌共生体处理后,EPS组分的通量衰减特征和膜污染模型的变化趋势。同时,利用多种表征手段对各EPS组分在超滤膜污染方面的贡献和作用进行对比分析,以探究电场对藻菌共生体膜污染的影响和作用机制。研究结果显示,相比未经电场处理组,电场预处理组的膜污染程度明显较轻,电场预处理能够显著影响微生物分泌的EPS,并有效地延缓膜污染的发生。进一步的过滤实验揭示了不同EPS组分对膜污染的贡献,SMP对膜污染的贡献最大,其次是LB-EPS和TB-EPS。同时,膜面污染物成分的测定结果表明,多糖和蛋白质类物质是造成膜污染的主要成分。在EPS各组分中,蛋白质、多糖和腐殖酸的含量在SMP中最高。因此,合理调控SMP在EPS中的比重是控制膜污染的关键因素。

关键词：电场预处理藻菌共生体养猪废水胞外聚合物膜污染

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三价铁对藻菌共生体在养殖废水处理中膜污染的影响

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中国给水排水 2023年第17期39卷 18-25页

作者：孙晨高梦嘉陈姝灿丁梓尧罗娜王锌针熊川懿田茂芝李昆南昌大学资源与环境学院、鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

将电场预处理与藻菌共生-膜耦合技术用于畜禽养殖废水处理可实现对碳、氮、磷的高效去除,但膜污染是制约其应用的主要因素之一。基于电场预处理残留铁离子对藻菌共生体膜污染的影响展开研究,通过在藻菌共生体及其分泌的胞外聚合物(EPS)... 详细信息

将电场预处理与藻菌共生-膜耦合技术用于畜禽养殖废水处理可实现对碳、氮、磷的高效去除,但膜污染是制约其应用的主要因素之一。基于电场预处理残留铁离子对藻菌共生体膜污染的影响展开研究,通过在藻菌共生体及其分泌的胞外聚合物(EPS)拆分的各组分中加入铁离子使其浓度分别达到15、40、60、150 mg/L,分析铁离子与EPS各组分相互作用对膜污染的贡献和作用机制。结果表明,铁离子对膜污染的影响存在临界点,当铁离子浓度低于临界点时膜污染减轻,反之则膜污染加剧,推测铁离子浓度临界值在40~60 mg/L之间。造成膜污染的是EPS的主要成分酪氨酸类蛋白质,且对膜污染贡献组分最大的是溶解性微生物产物(SMP),SMP与铁离子的结合能力强于其他组分,是EPS膜污染的主要贡献者。铁离子的加入对SMP、微生物絮体(MFR)的完全堵塞模型拟合度影响最大,其拟合R2值变化高达0.3241和0.3711。而在松散附着型胞外聚合物(LBEPS)、紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)中则是对完全堵塞和标准堵塞影响最大,同时也对膜面污染物的分布产生了影响。

关键词：铁离子藻菌共生体膜污染胞外聚合物畜禽养殖废水

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Fe3+对藻菌共生体在养殖废水处理中的EPS分泌及膜污染影响研究

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工业水处理 2024年

作者：田茂芝丁梓尧孙晨周玮钰王圣智万瀚宇李昆南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室

通过在模拟养殖废水中分别投加不同质量浓度的Fe3+（F～J组：0、15、40、60、150 mg/L），对藻菌共生体进行共培养，来探究不同质量浓度Fe3+对藻菌共生体胞外聚合物（EPS）分泌的影响，进一步将EPS组分进行分离(可溶性微生物（SMP）、... 详细信息

通过在模拟养殖废水中分别投加不同质量浓度的Fe3+（F～J组：0、15、40、60、150 mg/L），对藻菌共生体进行共培养，来探究不同质量浓度Fe3+对藻菌共生体胞外聚合物（EPS）分泌的影响，进一步将EPS组分进行分离(可溶性微生物（SMP）、松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）、紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）和微生物絮体残渣（MFR）４个部分)，结合膜污染测试实验考察各EPS组分对藻菌共生体在废水处理过程中膜污染的贡献情况，以探究Fe3+对藻菌共生体的膜污染的影响和作用机制。实验结果表明，铁离子的加入可有效减缓膜污染，铁离子浓度为150 mg/L时，膜污染最轻，这归因于藻菌絮体粒径最大及小分子物质最少。模型拟合结果发现，F组主要与标准堵塞模型有较高拟合度，G、H组与滤饼层、中间堵塞模型有较高的拟合度，I、J组与完全堵塞模型、中间堵塞模型及滤饼层有较高的的拟合度。结合膜面污染物的成分分析发现，造成膜污染的主要物质为色氨酸类蛋白质、酪氨酸类蛋白质和微生物代谢副产物。

关键词：藻菌共生体胞外聚合物养殖废水三价铁离子膜污染

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藻菌共生体在养殖废水处理中的微生物群落结构变化与污染物去除相关性研究

藻菌共生体在养殖废水处理中的微生物群落结构变化与污染物去除相...

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作者：王圣智南昌大学

学位级别：硕士

养殖废水中养猪废水的有效处理处置一直是环境污染方面亟待解决的一大难题,当前的规模化处理方法存在明显的缺陷与不足,例如处理效率低、能耗较高等。将微藻与细菌联合培养形成藻菌共生体用于处理养猪废水被证实是一种污染物去除效率更... 详细信息

养殖废水中养猪废水的有效处理处置一直是环境污染方面亟待解决的一大难题,当前的规模化处理方法存在明显的缺陷与不足,例如处理效率低、能耗较高等。将微藻与细菌联合培养形成藻菌共生体用于处理养猪废水被证实是一种污染物去除效率更高,并可实现资源回收的新方法。但因藻菌共生体内部微生物关系复杂,且微生物群落结构易受到养猪废水中污染物的影响而产生变化,其在养猪废水规模化应用方面仍存在较多局限性。因此,本课题从藻菌共生体中的微生物、微生物与污染物去除相关性两个角度入手,探究藻菌共生体中微生物群落结构变化、环境因子相关性以及微生物与废水中碳氮磷去除的相关性。本课题在实验室前期研究基础之上,通过搭建三组不同水力停留时间(HRT)参数(12h,18h,24h)的藻菌共生反应器,完整运行30天并对其定点取样以获取实验微生物样本,采用高通量测序方法了解微生物群落信息,结合多种生物学分析手段以探究不同HRT参数下的微生物群落结构变化及环境因子相关性,并对水质指标和生物指标进行检测,综合分析微生物与碳氮磷的去除相关性。所得结论如下: 微生物群落结构变化分析表明,HRT越短,营养盐更新越快,微生物群落对于碳氮磷的竞争越激烈,生物指标和多样性指数波动越明显,群落结构变化越大。HRT越长,群落结构变化越缓和,多样性和丰富度越高。微藻和细菌稳定的共生状态使得群落多样性和均匀度随时间缓慢升高。藻菌共生体中细菌群落主要为变形菌门、髌骨细菌门、放线菌门和拟杆菌门,微藻群落主要为子囊菌门、norank＿k＿＿Chloroplastida和SAR超类群。主要细菌属均与化学需氧量(COD)去除相关,微藻子囊菌门可促进COD去除;细菌中,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门与氨氮去除相关,假单胞菌属、新鞘氨醇杆菌属和蛭弧菌门与磷元素去除密不可分;微藻中Chloroplastida与氨氮、磷的去除均相关。某些菌属可促进系统稳定运行,例如γ-变形菌纲、碱铁杆菌和SAR超类群等。各种相关性分析显示,COD与变形菌门、SAR超类群、藻重和干重均具有很强的正相关性;氨氮与放线菌门表现出强正相关性,与子囊菌门表现出一定正相关性,而与藻重、干重以及粒径的相关性较弱;磷与拟杆菌门表现出弱正相关性,与粒径表现出强正相关性。微藻的同化吸收作用在氮、磷相关性分析上体现不明显。环境因子群落反馈方面,细菌群落中COD对其影响程度最大,HRT12h组最为激烈,微藻群落中氨氮对其影响程度最大,HRT24h组最为激烈。藻菌共生体碳的去除与变形菌门、髌骨细菌门、Chloroplastida紧密相关;氮的去除与微杆菌属、生丝微菌属、Chloroplastida密不可分;磷的去除与假单胞菌属、新鞘氨醇杆菌属、蛭弧菌门、Chloroplastida关系密切。

关键词：藻菌共生体微生物群落结构水力停留时间环境因子相关性碳氮磷去除

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藻菌共生体构建及其净化养殖尾水的研究

藻菌共生体构建及其净化养殖尾水的研究

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作者：耿诗语南昌大学

学位级别：硕士

菌藻共生体具有较强的去氮除磷性能优势,已被广泛用于净化养殖尾水中。藻、菌之间共生关系比较复杂,不同藻菌共生体净水效果也不同,尽管大多数研究已详细阐明藻菌共生体净化养殖尾水时的脱氮除磷机制,但是对于藻菌共生体构建过程,以及... 详细信息

菌藻共生体具有较强的去氮除磷性能优势,已被广泛用于净化养殖尾水中。藻、菌之间共生关系比较复杂,不同藻菌共生体净水效果也不同,尽管大多数研究已详细阐明藻菌共生体净化养殖尾水时的脱氮除磷机制,但是对于藻菌共生体构建过程,以及净水时各营养物质的动态分布及转化情况,尚缺乏系统性的科学报道。本研究通过构建新型藻菌共生体,探究藻菌共生体构建过程中组成成分变化情况,并通过模拟养殖尾水净化实验,分析藻菌共生体物质及代谢差异。本文主要结果如下: （1）构建藻菌共生体的藻种以及菌种的分离纯化和鉴定本章主要对从实验室藻种库筛选出的、具有净水优势的一株藻种,和从自然珍珠蚌水环境分离纯化所得的、可与微藻有效结合成藻菌共生体的四株细菌,对其进行形态上的观察和分子学上的鉴定。依据形态特征,初步判断微藻属于绿藻门。光学显微镜下观察发现,该微藻细胞主要表现为圆形或椭圆形,无鞭毛,细胞内含有一个周生片状色素体,通常伴有一至多个液泡,以及一个显著的蛋白核,通过形成2-4-8个孢子的方式来进行无性繁殖,当细胞老化时,细胞壁增厚,细胞逐渐由绿变黄。在扫描电镜下能观察到明显的纵向肋纹。进一步的分子生物学鉴定结果表明,微藻属于单星藻属（Coelastrella Chodat）(命名为C1)。对实验室成功分离纯化出的四株菌种进行形态上的观察和分子上的鉴定,鉴定结果为赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus macroide）(命名为B1)、摩氏摩根菌（Morganella morganii）(命名为B2)、库特氏菌（Kurthia gibsonii）(命名为B3)和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）(命名为B4)。以上结果为深入研究藻菌共生体的构建及净水功能提供了重要参考。（2）不同藻菌共生体的成分含量分析本章依据藻菌共生体构建过程中其自身组成成分及表面官能团的变化情况,以期筛选出理想的藻菌共生体。其生长指标结果显示,菌种B1、B3和B4分别与藻种C1可构建成藻菌共生体（命名为CB-1、CB-2、CB-3和CB-4）,其中CB-4组共生体显示出较高的生物活性和生物量,叶绿素-a（Chl-a）的含量高达64.29 mg/ml,干重达到2.85 g/L。进一步分析共生体的胞外分泌物,发现不同实验组之间在组成上存在显著差异。外层松散结合胞外聚合物（LB-EPS）和紧密结合态胞外聚合物（TB-EPS）中多糖（PS）和蛋白质（PN）的变化趋势不同。在LB-EPS中,PS含量相对稳定,约为0.4 mg/m L左右。而PN含量不断增加,尤其在藻菌共生体中。PN含量最高的为CB-4组,可达到0.063 mg/m L。相较之下,TB-EPS中的PS含量初始较低,但随着时间的增长而增加,在第4天,单藻组的PS含量高达0.34 mg/m L,藻菌组的PS含量高达0.27 mg/m L,而单菌组的最高仅为0.16 mg/m L。TB-EPS中的PN含量初始则较高,最终藻菌组的PN含量在0.034-0.330 mg/m L,单藻组在0.048 mg/m L,而单菌组在0.021-0.094 mg/m L。此外,LB-EPS中PN/PS比值在观察时间段内显著上升,而TB-EPS的PN/PS比值则呈现相反的下降趋势。傅里叶红外光谱图显示,在构建过程中,藻菌共生体主要由多糖、蛋白质及脂质组成。各组共生体的化学基团种类无明显差异,但在含量上藻菌组相较于单藻组,多糖和蛋白质含量更高。以上结果均表明藻菌共生体生物活性更高、生物量更大、组成更稳定,且其丰富的官能团赋予了其在水体净化应用中的明显优势,特别是CB-4组。（3）藻菌共生体净水过程中的生长规律及净化效能研究为进一步探究各藻菌共生体在净水过程中的生长规律及其与净水功能之间的联系。本章选用上一章中构建的藻菌共生体,并在模拟水产养殖尾水条件下进行实验。实验首先测定紫外分光光度值OD680、Chl-a含量和干重,结果表明,CB-4组在生长速率、生物量、Chl-a含量和胞外聚合物含量上均优于其他组合,显示出较高的光合作用效率和微生物代谢活性。通过三维荧光光谱进一步分析,探讨了不同藻菌共生体在净水过程中胞外聚合物（EPS）组成成分的动态变化,揭示EPS主要由溶解性微生物代谢产物和腐殖酸类物质构成。随后通过对净水过程中各藻菌共生体的LB-EPS和TB-EPS中PS和PN的含量差异,以及PN/PS比值的变化进行分析。实验结果表明,在LB-EPS中,PS含量在净水过程中不断上升,且实验前期积累较多;而PN含量初始值较高但增长缓慢,实验后期大量积累。这一现象表明藻菌共生体可能首先分泌PS以维持系统稳定性,适应水体环境后开始合成PN,以促进水体净化。TB-EPS中各组PS含量均高于PN含量,尤其在藻菌共生体中,其中CB-4组的含量

关键词：藻菌共生体水产养殖尾水净化单星藻枯草芽孢杆菌

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多价态金属离子与藻菌共生体胞外聚合物作用对膜污染的影响

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南昌大学学报（理科版） 2023年第4期47卷 391-396,402页

作者：孙晨史康佳冯自强陈姝灿高梦嘉丁梓尧罗娜王锌针熊川懿李昆南昌大学资源与环境学院江西南昌330031 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

采用藻菌共生体-膜组合工艺处理养殖废水,针对不同价态金属离子与藻菌共生体分泌的胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)相互作用对超滤过程中膜污染的影响展开研究。通过分别向EPS溶液中添加不同浓度(20、30 mg·L^(... 详细信息

采用藻菌共生体-膜组合工艺处理养殖废水,针对不同价态金属离子与藻菌共生体分泌的胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)相互作用对超滤过程中膜污染的影响展开研究。通过分别向EPS溶液中添加不同浓度(20、30 mg·L^(-1))Ca^(2+)、Mg^(2+)、Fe^(3+)、Al^(3+)离子,与未添加金属离子的对照组比较,探究不同浓度金属离子添加对膜通量衰减的影响和作用机制。实验结果表明,在超滤过程中加入Mg^(2+)会使膜通量减小,加剧了膜污染状况;Ca^(2+)对超滤过程影响较小,但也在一定程度上加剧了膜污染;而Fe^(3+)和Al^(3+)的加入则对膜污染有一定缓解作用,使得添加组膜通量较对照组反而有所提高。采用Hermia模型对实验数据进行拟合分析发现加入多价态金属离子的EPS溶液均呈现出与标准堵塞模型拟合程度最高的特征。

关键词：藻菌共生体胞外聚合物金属离子膜污染污水处理

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藻菌共生体的构建和在废水处理中的应用

藻菌共生体的构建和在废水处理中的应用

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作者：许逊锋浙江工业大学

学位级别：硕士

微藻技术不仅是一种低成本的废水净化技术，具有很高的应用价值。通过构建藻菌共生体可以促进微藻的生长，提高微藻对废水的净化效果。本文通过对真菌-微藻共生体和细菌-微藻共生体进行构建，然后研究藻菌共生体对模拟重金属废水和养猪... 详细信息

微藻技术不仅是一种低成本的废水净化技术，具有很高的应用价值。通过构建藻菌共生体可以促进微藻的生长，提高微藻对废水的净化效果。本文通过对真菌-微藻共生体和细菌-微藻共生体进行构建，然后研究藻菌共生体对模拟重金属废水和养猪废水-沼气净化效率，探究不同浓度的独角金内酯类似物GR24对螺旋聚孢霉-小球藻共生体净化废水的影响。对内生细菌-小球藻共生体进行转录组学分析，研究微藻和细菌共生的机理，对藻菌共生体构建及其在废水治理提供数据支持和思路。　　主要结果如下：　　（1）首先对采自青海玉树地区的新鲜土壤筛选得到优势真菌，经鉴定为粉红螺旋聚孢霉，然后对毛竹根部内生细菌进行筛选鉴定，筛选出能与小球藻产生较好共生关系的内生细菌，鉴定为微杆菌。随后研究了藻菌共生体的生长条件，实验表明真菌在160rpm/min下能够形成大小均匀且适宜的菌丝球。在螺旋聚孢霉-小球藻共生体和螺旋聚孢霉-斜生栅藻共生体中，接种比在干重比为1:30时叶绿素a（Chl-a）和光合性能参数（OJIP）均最优;光照强度为从2000Lux增加至6000Lu0x时两个共生体的Chl-a和OJIP均得到提升;GR24对螺旋聚孢霉-小球藻共生体的生长有提升作用，而对螺旋聚孢霉-斜生栅藻共生体的影响很小，基本在误差范围内。植物内生细菌-小球藻共生体的最佳接种比为细胞数比1:10，此时藻菌共生体的日生物量、Chl-a和OJIP均最优。　　（2）本文使用螺旋聚孢霉-小球藻共生体、螺旋聚孢霉-斜生栅藻共生体和植物内生细菌-小球藻共生体三种藻菌共生体，研究其对含有铬、钴、铜、锌、锰和镍六种重金属组成的模拟重金属废水的处理效果。实验结果发现藻菌共生体在大部分条件下对重金属废水的处理效果相比于单一真菌和单一微藻得到不同程度的提升。螺旋聚孢霉-小球藻共生体对重金属废水中钴的去除率在第五天达到最高，对两种浓度的重金属废水中钴的去除率在GR24浓度分别为10-5M和10-9M时达到25.6±0.3%和65.2±0.3%;藻菌共生体在3h时对废水中铬的处理效果达到最优，在GR24为10-5M时达到25.6±0.7%;但是到5d时单一真菌对废水中铬的净化会更有优势;藻菌共生体对铜的去除效果在低浓度重金属废水中不如单一微藻，但是在高浓度重金属废水中具有更好的处理效果;藻菌共生体对两种浓度的重金属废水中锰的去除效率在5d时且GR24浓度分别为10-5M和10-9M时达到最高处理率，达到42.0±0.4%和57.4±0.2%;藻菌共生体对高低两种浓度的重金属废水中镍的去除效率在第五天且GR24浓度分别为10-5M和10-9M时达到最高处理率，达到23.4±0.0%和53.1±0.7%;而藻菌共生体对锌的去除效率在低浓度时与单一微藻持平，而在高浓度重金属废水中具有优势。螺旋聚孢霉-斜生栅藻共生体和内生细菌-小球藻共生体实验结果同时也证明藻菌共生体相较于单一微藻、单一真菌或单一细菌能在重金属废水中获得处理率的提升。　　（3）在小球藻-螺旋聚孢霉共生体中，实验结果表明在GR24浓度为10-7M的藻菌共生体对TN、TP和COD的处理效果最佳，分别达到66.9±0.2%、78.6±0.5%和67.3±7.3%;对沼气的净化中藻菌共生体相比于单一微藻有优势，但是GR24影响不大，CO2和CH4去除率最高为97.8±0.1%和93.0±0.5%。螺旋聚孢霉-斜生栅藻共生体在第七天藻菌共生体净化效果最佳，对TN、TP和COD的处理率为56.7±0.7%、71.9±1.6%和59.0±0.3%;对沼气中的CO2和CH4的去除率为80.79±0.53%和51.10±0.01%。内生细菌-小球藻共生体处理效率相较于单一微藻更高，对TN、TP和COD的去除率分别是62.4±0.3%、71.13±0.4%和62.2±0.8%;对CO2和CH4的去除率分别达到95.2±0.0%和85.6±0.1%。　　（4）对内生细菌-小球藻共生体与单一小球藻的表达差异分析，通过GO富集和KEGG富集结果，内生细菌对于小球藻的许多生理生化过程都产生影响，从光合作用通路分析，内生细菌通过促进了小球藻对光的利用率，提高了水的光解效率，通过提高ATP合成量来达到小球藻生物量的更高积累。　　本文研究进一步对藻菌共生关系的阐明，为藻菌共生体进一步应用提供理论基础，此外为生物净化技术的实际应用提供了新的生物材料。对于治理水体污染、实现水体生态修复等问题具有数据支持和应用价值。

关键词：废水处理重金属转录组学藻菌共生体净化效率

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藻菌共生体处理畜禽养殖废水的数学模型的建立和研究

藻菌共生体处理畜禽养殖废水的数学模型的建立和研究

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作者：熊川懿南昌大学

学位级别：硕士

藻菌共生体系由于其能够高效地去除水中的氮、磷和COD等污染物的特性而被用于畜禽养殖废水的处理技术中,对藻菌共生体在处理畜禽养殖废水的具体过程及影响因素的研究可以为优化和提升藻菌共生水处理技术的效率和能力提供理论支持。畜禽... 详细信息

藻菌共生体系由于其能够高效地去除水中的氮、磷和COD等污染物的特性而被用于畜禽养殖废水的处理技术中,对藻菌共生体在处理畜禽养殖废水的具体过程及影响因素的研究可以为优化和提升藻菌共生水处理技术的效率和能力提供理论支持。畜禽养殖废水复杂性和高负荷的特点对利用藻菌共生工艺对废水进行处理的应用过程带来了明显的限制和影响,微藻和细菌在应对复杂的水质环境的生长和污染物去除情况的变化是研究藻菌共生水处理工艺实际应用的理论基础。因此,本文基于藻菌共生反应器处理畜禽养殖废水水力负荷的影响研究对水处理过程中微藻和细菌的一系列生化动力过程进行构建数学模型。研究中在已知的微藻和污泥的相关动力学模型的基础上根据藻菌共生技术的实际应用场景描述相关的动力学环境因素影响,以时间离散化参数来完善模型进行速率积分的模拟试验方法,利用蒙特卡罗随机模拟对一部分较为敏感的参数进行敏感性分析,以及输入对于模型输出的影响评价,完善模型在场景应用的准确性,最后通过一个连续运行的废水处理周期来校准和验证模型。在研究藻菌共生体系连续处理畜禽养殖废水的过程中,以不同的水力停留时间对藻菌共生反应器水处理效果和微生物生长状况的影响作为研究对象,研究表明藻菌共生体系在适应更高水力负荷的废水处理的能力较强,在水力停留时间分别为12h、18h和24h的情况下在运行早期污染物的去除效果随停留时间增加而提高,但随着藻菌共生反应器中微生物的运行状况逐渐稳定其营养物的最终去除效果相差不大,同时水力负荷对藻菌微生物的生长状况影响较大,三组反应器最终稳定的生物量和藻菌絮体的粒径随进水速度的加快而增大,因此不同的水力负荷对于微藻和细菌共生体系最终的平衡状态有明显的影响。在藻菌共生水处理技术研究的基础上构建微藻和细菌联合处理废水的过程动力学数学模型,根据水处理过程中微生物生长的原理和对污染物去除的生物过程对参与反应组分的变化过程进行描述,在Monod动力学基础上将涉及影响藻菌微生物生长过程的光照、温度、p H、溶解氧等因素考虑在内建立生化动力学过程速率方程,设计以微藻、异养菌、自养菌和营养物质的元素构成为基础建立微生物生长和水质变化的计量学关系,作为数学模型计算模拟的基础,完善模型对过程和组分的描述。最后对藻菌共生水处理模型进行分析和验证,通过时间离散化参数设置优化模型速率积分方式来减少在模型模拟中出现由于对环境和水质因素变化的时间节点忽略而导致的误差,再通过对于蒙特卡罗模拟测试相关参数对模型输出的影响,并分析模型组分输出对参数输入的敏感性,参数试验表明微藻最大比生长率(μ)和异养菌最大比生长率(μ)为例参数在±5%、±10%和±20%的模拟区间对相应模型组分输出的结果与实际情况相符。然后通过一个月的连续水处理对模型进行校准和验证,模型预测的水质变化和藻菌微生物的生长状况都与实验值较为吻合。

关键词：藻菌共生体畜禽养殖废水处理生化动力学数学模型

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