微电解—自养/异养耦合反硝化工艺及其微生物群落研究

发布时间：2021-05-10 20:24

　　硝酸盐氮是水体中一种常见污染物,由于传统的异养反硝化过程需要消耗有机碳源,低碳氮比水中硝酸盐氮的去除是一大难点。地下水保护与治理关系着生态安全和民生健康,一直是水环境领域的重要议题。本研究以受硝酸盐氮污染的地下水为对象,利用铁-碳耦合生物填料为载体,构建了新型微电解-自养/异养耦合反硝化工艺,实现了模拟低碳氮比地下水中硝酸盐氮的高效脱除。本研究在进水NO3--N为40 mg/L,COD 20 mg/L,碳氮比0.5的水质条件下,考察了该工艺体系连续运行的脱氮效果及不同工艺参数对脱氮效率的影响,借助高通量测序技术解析了不同阶段的微生物群落结构及多样性,探究了硝酸盐氮降解的反应动力学。主要研究结果如下:（1）微电解-耦合自养/异养反硝化反应器连续运行了 314天,根据控制条件分为三个运行阶段。在不控制pH阶段,反应器出水中pH达到9.5以上,对生物反硝化产生了明显的负面影响,处理效果最佳时总氮去除率仅为46.8±3.0%。在以HC1调节pH阶段,稳定时最佳脱氮效果为硝酸盐氮95.7%±1.6%、总氮90.1%土2.4%,考虑碳减排理念,为进一步优化工艺,下一阶段中利用C02调节pH,定最佳... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 硝酸盐氮在地下水中的污染现状
        1.1.2 硝酸盐氮的污染来源
        1.1.3 硝酸盐氮的危害
    1.2 硝酸盐氮的去除方法
        1.2.1 物理方法
        1.2.2 化学方法
        1.2.3 生物方法
    1.3 分子生物学在水处理领域的应用
        1.3.1 分子生物学的发展
        1.3.2 高通量测序技术及其应用
    1.4 课题来源与研究意义及内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究目的及意义
        1.4.3 研究内容及技术路线
2 微电解-自养/异养耦合反硝化体系连续运行研究
    2.1 实验装置与仪器
        2.1.1 铁-碳耦合生物填料
        2.1.2 实验用反应器
        2.1.3 实验用仪器与设备
    2.2 实验原理与方法
        2.2.1 实验原理
        2.2.2 实验用水及检测方法
        2.2.3 实验运行方式
    2.3 各阶段脱氮效果
        2.3.1 不控制pH阶段
        2.3.2 以HCl调节pH阶段
        2.3.3 以CO_2调节pH阶段
    2.4 运行条件对脱氮效果的影响
        2.4.1 HRT对脱氮效果的影响
        2.4.2 pH对脱氮效果的影响
        2.4.3 运行条件对亚硝酸盐氮积累的影响
    2.5 本章小结
3 微生物群落结构分析
    3.1 微生物测试方法
        3.1.1 微生物样品的采集
        3.1.2 DNA提取和PCR扩增
        3.1.3 高通量测序
    3.2 测序结果基础信息分析
    3.3 以HCl调节pH阶段微生物群落结构
        3.3.1 门水平群落结构
        3.3.2 纲水平群落结构
        3.3.3 属水平群落结构
    3.4 以CO_2调节pH阶段微生物群落结构
        3.4.1 门水平群落结构
        3.4.2 纲水平群落结构
        3.4.3 属水平群落结构
    3.5 样品间多样性分析
    3.6 本章小结
4 不同温度下硝酸盐氮还原的动力学分析
    4.1 实验用材料与方法
    4.2 不同温度下的硝氮降解效果
    4.3 反应动力学模型的推导与验证
        4.3.1 反应级数的研究
        4.3.2 Monod动力学模型的推导
        4.3.3 动力学模型的验证
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 建议与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3180004