亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角排泥及其微生物机制研究

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亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角排泥及其微生物机制研究

设置两组相同的SBR反应器,分别在严格厌氧条件下运行,其中,实验组记为1号,对照组记为2号.维持反应器中亚硝酸盐浓度为30mg·L-1,水力停留时间为90d,反应温度为30℃,pH通过1mol·L-1的HCl维持在~之间.1号反应器在实验第42d排泥500mL,排泥比为%;在第172d排泥250mL,排泥比为%.实验期间两只反应器每天曝气10min(体积分数占比:5%N2、90%CH4、5%CO2)(),曝气速率为150mL·min-1,反应器内压力维持在×105~×105Pa.水样经μm滤膜过滤后,通过N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定亚硝酸盐浓度.脱氮速率通过线性拟合进行计算,具体方法为反应前4h每一小时取样测定亚硝酸盐浓度,以时间为横轴、以亚硝氮为纵轴拟合直线,斜率即为最大脱氮速率.通过气相色谱法(SC-3000B,重庆川仪自动化股份有限公司)测定氮气、甲烷浓度,并利用理想气体方程和亨利公式计算反应器内总氮气量和总甲烷量.取第132d和第214d对照组与实验组反应器中污泥作为样本,利用DNA提取试剂盒抽提样本基因组DNA,选用细菌通用引物338F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)进行PCR扩增.PCR产物经纯化与定量后上机(IlluminaMiseqPE250/PE300平台上海派森诺生物科技有限公司).以提取的基因组DNA为模板,选用qP1F(GGGCTTGACATCCCACGAACCTG)和qP1R(CGCCTTCCTCCAGCTTGACGC)()引物进行定量扩增.扩增程序为:95℃预变性3min,95℃变性15s,60℃退火30s,72℃延伸30s,进行40个循环,72℃再延伸5min.每个样品均有3个生物学重复,基因拷贝数以污泥干重计.两个SBR反应器的亚硝酸盐浓度如所示.对每天前4h的亚硝酸盐浓度-时间曲线进行拟合,发现符合零级动力学方程(,),故用前4h的平均脱氮速率代指最大脱氮速率.第1次排泥前,1号反应器亚硝酸盐去除量为~·L-1,2号反应器亚硝酸盐去除量为~·L-1.第1次排泥后,1号反应器亚硝酸盐去除量先降低为·L-1,然后恢复到·L-1,最后达到·L-1;2号反应器亚硝酸盐去除量最大达到·L-1.第2次排泥后,1号反应器亚硝酸盐去除量先降低为·L-1,然后恢复到·L-1,最后达到·L-1;2号反应器亚硝酸盐去除量最大达到·L-1.结果表明,排泥之后1号反应器亚硝酸盐去除量较2号反应器明显提高,证明排泥可以强化反应器脱氮效能.图2()。

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