污水处理中活性污泥微型动物运动行为研究

发布时间：2020-05-27 12:46

【摘要】：目前大部分研究集中于微型动物群落与物种多样性,对其运动行为只有简单定性描述,微型动物运动行为量化研究未见报道。本研究通过视频图像分析技术,建立活性污泥微型动物运动分析方法,在微型动物运动分类基础上,分析研究污水处理SBR系统中各运动类型微型动物的瞬时运动参数变化等特征;以代表性自由运动型微型动物为研究对象,分析进水参数、污泥絮体微观形态指标与宏观指标对其运动速度影响。论文主要研究结果如下:1)基于活性污泥微型动物运动行为特征,将其分为自由运动、伸缩运动2大类型,其中自由运动型又分为游泳运动、爬行运动及综合运动3个亚类,而游泳运动型,根据其运动轨迹再分为直线型、曲线型2个小类;伸缩运动型分为尾柄伸缩运动与虫体伸缩运动2个亚类。2)建立一套集图像采集、前处理、目标检测跟踪与运动参数计算综合分析方法。确定不同运动类型微型动物运动参数计算方法:游泳运动直线型微型动物选择运动轨迹L、瞬时速度、平均线速度表征运动特征;游泳运动曲线型、爬行运动与综合运动微型动物选择运动轨迹L、相邻帧运动路径和左右转角度?、瞬时速度、平均线速度和平均角速度共6种运动参数表征运动特征;尾柄伸缩运动微型动物选择运动轨迹L、瞬时速度、平均线速度表征运动特征;虫体伸缩运动微型动物选择形态面积平均变化率来反映运动特征。3)SBR系统中不同运动类型微型动物运动特征量化表征如下:游泳运动直线型微型动物运动速度较小且稳定,如三角袋鞭虫(P.trichophorum)运动平均线速度不超过50μm/s;曲线型微型动物运动速度波动大,受污泥絮体影响大,如毛板壳虫(C.hirtus)遇到污泥絮体会立即改变运动方向,表现出敏锐的逃避行为。游泳运动中不同微型动物运动平均速度不同,毛板壳虫(C.hirtus)和凹扁前口虫(F.depressa)平均线速度较大,肾形豆形虫(C.colpoda)和钝漫游虫(L.carinatus)平均线速度较小。爬行运动的粘游仆虫(E.muscicola)运动轨迹、速度变化特征与污泥絮体有关。综合运动的锐利io纤虫(A.lynceus)不同运动方式对应运动线速度和角速度不同。4)COD负荷对不同运动类型微型动物影响不同:高负荷下运动速度增大,低负荷减小,如凹扁前口虫(F.depressa)平均线速度和平均角速度呈现高负荷增大低负荷减小趋势;高、低负荷下均无影响,如葡萄异鞭虫(A.acinus)平均线速度、锐利io纤虫(A.lynceus)游泳运动平均线速度和平均角速度在不同负荷条件下无明显差异。5)进水pH对不同运动类型微型动物影响不同:低pH下运动速度减小,高pH不变,如葡萄异鞭虫(A.acinus)平均线速度与锐利io纤虫(A.lynceus)、须足轮虫属(Euchlanis sp.)平均线速度和平均角速度在低pH下减小,高pH下无明显差异;高、低pH均无影响,如毛板壳虫(C.hirtus)平均线速度和平均角速度无明显差异。6)研究结果表明:(1)微型动物运动速度与活性污泥絮体微观形态指标之间存在一定负相关,如须足轮虫属(Euchlanis sp.)平均线速度和平均角速度与污泥絮体大小密实指标呈负相关(r=-0.514,p0.05;r=-0.533,p0.05);锐利io纤虫(A.lynceus)爬行运动平均线速度和平均角速度与污泥絮体形状规则指标呈负相关(r=-0.563,p0.01;r=-0.539,p0.05)。(2)微型动物运动速度与活性污泥宏观指标之间存在一定负相关,如须足轮虫属(Euchlanis sp.)、凹扁前口虫(F.depressa)的平均线速度与MLSS呈负相关,相关系数分别为-0.509、-0.567(p0.05);锐利io纤虫(A.lynceus)爬行运动平均线速度和平均角速度与SVI呈负相关(r=-0.607,p0.05;r=-0.528,p0.05)。
【图文】：

研究内容建立图像分析技术跟踪分析微型动物运动方法，，表征活性污泥微型动物运研究进水工艺与污泥絮体对微型动物运动速度的影响。主要研究内容如下1）对活性污泥微型动物的运动方式分类，建立微型动物运动参数分析方法微型动物在复杂絮体背景下显微运动行为特点，选择软件对显微视频帧图处理分析，采用背景差分法检测目标微型动物，匹配目标面积特征实现跟踪据运动方式选择与分析微型动物运动参数。2）依据运动方式分类，量化表征 SBR 系统中典型微型动物运动参数，分微型动物在连续帧时间下运动瞬时参数与运动平均参数特征。3）研究微型动物运动指示作用。选择“优势度高、运动活性大”的微型动物不同进水条件（COD 负荷、pH 值）与污泥絮体指标对微型动物运动速度分析污泥絮体（微观形态、宏观）指标与微型动物运动速度相关性。 研究技术路线本论文研究的技术路线如图 1-2。

第 2 章 试验材料与方法装置运行概况验采用序批式反应器（SBR），反应器为高 90.00cm、平均外有机玻璃，有效容积为 3.0L。接种污泥取自马鞍山市某污水污泥进行清洗沉淀，筛选沉降性良好的污泥于总反应器（有效总反应器污泥浓度为 3500mg/L 左右，先对污泥进行培养驯化、出水水质稳定后再分别放入 5 个 SBR 反应器（如图 2-1 所件（COD 负荷、pH）设置对照系统 CK、高负荷系统 CH、低H 系统 KH、低 pH 系统 KL 进行正式试验。器运行周期为 12h，其中：进水 5min、曝气 10h、沉淀和闲n。通过出水口将反应器上清液排出，排水比为 1/3，再补充新曝气时间通过定时开关实现，采用气泵和微孔曝气盘供气 ,通曝气强度（0.2L/min），维持反应器污泥混合液中 DO 在 4.67应器温度为常温。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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本文编号：2683556