Оптимизация Deamox-процесса и молекулярно-биологические исследования формирующихся консорциумов микроорганизмов

• Автор: Трухина, Анастасия Игоревна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
Список сокращений
1. Введение
2.0бзор литературы
2.1. Микробиологическое окисление аммония
2.1.1. Аэробное окисление аммония
2.1.2. Анаэробное окисление аммония
2.1.2.1. Аммонийокисляющие бактерии (АОБ)
2.1.2.2. Анаммох-бактерии
2.2. Микробиологические и биохимические характеристики анаммокс-бакгерий
2.2.1. Физиологические аспекты
2.2.2. Структура клетки
2.2.3. Основные биохимические процессы
2.3. Идентификация анаммокс-бакгерий и АОБ
2.4. Удаление азотсодержащих загрязнений из сточных вод
2.4.1. Нитрификация и денитрификация
2.4.2. Анаммокс-процесс и его модификации
2.4.2.1. БНАЖЖ-АКАММОХ
2.4.2.2. САЖЖ
2.4.2.3. ИЕАМОХ
3. Материалы и методы
3.1. Минеральная среда
3.2. Биомасса
3.3. Лабораторная установка
3.3.1. Рабочие параметры реакторов
3.4. Аналитические методы
3.4.1. Анализ последовательностей генов 16Б рРНК
3.4.1.1. Выделение ДНК и амплификация генов 16Б рРНК
3.4.1.2. Клонирование и секвенирование ПЦР-продуктов
3.4.1.3. Филогенетический анализ
3.4.2. БЕЗН-анализ
3.4.3. Определение концентраций низкомолекулярных веществ в реакторных
исследованиях
3.4.3.1 Определение концентрации аммония методом Фосетта и Скотта
3.4.3.2 Определение концентрации нитрат-ионов
3.4.3.3 Определение концентрации нитрит-ионов
3.4.3.4 Определение концентрации сульфид-ионов
3.4.3.5 Определение показателя общего химического потребления кислорода (ХПК)
3.5. Определение количества беззольного вещества биомассы (БВБ)
3.6. Определение удельных активностей биогранул
3.7. Определение кинетических характеристик биогранул in situ
4. Результаты и обсуждение
4.1. Филогенетический анализ автотрофного микробного сообщества, осуществляющего DEAMOX процесс
4.1.1. Гены 16S рРНК домена Bacteria
4.1.2. Гены 16S рРНК отдела Planctomycetes
4.1.3. Гены 16S рРНК домена Archaea
4.2. Получение анаммокс-актнвных биогранул
4.2.1. Биогранулы №
4.2.2. Биогранулы №
4.3. Запуск 2-х модификаций DEAMOX процесса
4.3.1. Запуск S-DEAMOX процесса
4.3.2. Запуск O-DEAMOX процесса
4.4. Оптимизация условий для S- и O-DEAMOX процессов
4.4.1. Влияние pH
4.4.2. Влияние концентрации ионов бикарбоната
4.4.3. Влияние температуры
4.4.4. Влияние НСА
4.4.5. Кинетические и каталитические характеристики биогранул
4.5. FISH-анализ
5. Выводы
6. Список литературы

Список сокращений
АОБ - аммонийокисляющие бактерии НОБ - нитритокисляющие бактерии НАО - гидроксиламиноксидоредуктаза АМО - аммониймонооксидаза HZO - гидразиноксидоредуктаза ТБО - твердые бытовые отходы СВ - сухой вес
БВБ — беззольное вещество биомассы
ХПК - химическое потребление кислорода
НСА - нагрузка по соединениям азота
ИНФ - инфлюент (модельный сток до обработки)
ЭФФ - эффлюент (модельный сток после обработки)
9 - время смены полного объема рекгора (время пребывание среды в реакторе) г| - эффективность удаления соединений азота в процессе обработки г -скорость удаления соединений азота в процессе обработки у - вклад DEAMOX реакции в S- и О-DEAMOX процесс

2.4.2.З. ВЕАМОХ
На преодоление указанных выше недостатков процессов 8НА11(Ж-А1ЧАММОХ и САН(Ж направлен недавно разработанный БЕЛ МОХ-процесс [9 - 13], в котором также реализуется разделение исходного стока на два потока (Рис. 2.11).
n2/no
Рис. 2.11. Схема технологии DEAMOX
Первая половина стока подвергается традиционной нитрификации, при этом нет цели получения только нитрита, таким образом, процесс не требует специального контроля. Затем он смешивается в DEAMOX-реакторе со второй половиной потока, в которой обычно присутствует некоторая часть донора (сульфид или органические загрязнения). За счет частичной денитрификации нитрата в автогрофных (Ур.2.11) или гетеротрофных условиях (Ур. 2.12) образуется нитрит:
N03' + 0.25HS" N02' + 0.25SO.t2' + 0.25Н+ (2.11)
N03‘ + 0.25СН3СОО" N0/ + 0.5НСО3' +0.25Н+ (2.12)
который немедленно поглощается совместно с присутствующим аммонием анаммокс-бактериями, образуя молекулярный азот (Ур. 1.1).
Принципиальная возможность S-DEAMOX-процесса была показана на лабораторном уровне для обработки стоков производства пекарских дрожжей [9, 10]. При максимально исследованной нагрузке по соединениям азота (НСА) 1000 мг N/л/сут скорость удаления азота составила 880 мг N/л/сут [9]. Оптимальное соотношение входящих концентраций S-H2S/N-N03' составило ~ 0,57 [9], однако в дальнейших работах это соотношение увеличилось до 1,1 [10]. Соотношение потребленных в результате процесса окисленных форм азота к аммонию (N-NOx7N-NH/) составило ~ 1,2, что близко к соотношению для анаммокс реакции [99]. Однако,