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基于聚丁二酸丁二醇酯的循环水养殖废水生物脱氮技术的研究和优化

发布时间:2017-07-02 09:08

  本文关键词:基于聚丁二酸丁二醇酯的循环水养殖废水生物脱氮技术的研究和优化,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:无机氮(氨氮,亚硝氮和硝氮)的去除是循环水养殖系统实现零排放,可持续运行的必要组成部分。生物反硝化被认为是循环水硝酸盐去除的有效手段。本实验评估了利用聚丁二酸丁二醇酯为生物膜载体和碳源的异养反硝化对实际循环水养殖废水的处理效能。实验研究了不同工况条件(进水类型,盐度,硝酸盐负荷等)对缺氧上升流填充床反硝化反应器效能和微生物群落的影响,同时通过间歇式曝气策略实现了气提式内循环序批式反应器中氨氮和硝氮的同步去除,明晰了氨氮和硝酸盐代谢途径。实验所获得主要结论如下:(1)在缺氧条件下,PBS具有快速启动挂膜的效果,且实际养殖水比模拟废水具有更高的反硝化潜能。提高进水硝酸盐负荷后,经过短期驯化反应器仍能达到很高的去除效率。在盐度分别为0‰和25‰条件下,实际循环水养殖废水获得的最大硝酸盐去除速率分别为0.53±0.19 kg NO3--N·m-3·d-1,和0.66±0.12kg NO3--N·m-3·d-1,同时亚硝氮的浓度维持在1 mg·L-1以下。此外,盐度的存在条件下具有更稳定的硝酸盐去除效率,但是负面的影响是过高的溶解性有机碳残余,硫酸盐还原(SRB)和硝酸盐还原成氨(DNRA)的反应的发生。扫描电镜和傅里叶红外光谱分析均表明了PBS的降解。(2)在气提式内循环反应器中,通过间歇性好氧/缺氧控制策略可有效抑制电子向SRB和DNRA途径的传递,有利于海水反硝化在循环水中的应用。此外高通量测序并未检测出常见的DNRA细菌,SRB的含量也维持在较低水平。(3)通过间歇式曝气控制实现海水养殖废水中氨氮和硝氮的同步去除。反应器长期实验获得氨氮和硝氮的平均去除速率分别为47.35土15.62 gNO3--N·m-3·d-1,和0.64±0.14kg NO3--N·m-3·d-1,同时并未检测出亚硝酸盐的积累(0.70±0.76 mg·L-1)。另外,出水DOC维持在148.38±39.06mg·L-1。周期实验和批实验表明,氨氮的去除主要以异养硝化为主,曝气有利于提高反硝化活性。(4) Illumina高通量测序结果表明盐度和溶氧对微生物多样性和群落结构具有显著影响。功能性反硝化菌和降解菌的种类和丰度差异是引起反应器不同处理效能的主要原因。
【关键词】:反硝化 聚丁二酸丁二醇酯 盐度 溶氧 循环水
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X714
【目录】:
  • 致谢7-8
  • 摘要8-9
  • Abstract9-14
  • 第一章 绪论14-23
  • 1.1 研究背景14-15
  • 1.2 生物脱氮技术15-17
  • 1.2.1 自养反硝化15
  • 1.2.2 异养反硝化15-16
  • 1.2.3 同步硝化反硝化16-17
  • 1.3 生物可降解材料在水产养殖废水反硝化中的研究17-21
  • 1.3.1 研究现状17-18
  • 1.3.2 影响因素18-20
  • 1.3.3 研究问题20-21
  • 1.4 课题研究21-23
  • 1.4.1 研究目的和意义21
  • 1.4.2 研究内容21-22
  • 1.4.3 技术路线22-23
  • 第二章 PBS淡水缺氧填充床反硝化效果及机理研究23-41
  • 2.1 前言23-24
  • 2.2 材料与方法24-29
  • 2.2.1 实验材料和装置24-26
  • 2.2.2 实验方法26-27
  • 2.2.3 水质指标检测方法27
  • 2.2.4 填料降解研究27-28
  • 2.2.5 微生物多样性分析28-29
  • 2.3 结果与讨论29-40
  • 2.3.1 淡水缺氧反硝化反应器长期实验29-33
  • 2.3.2 碳源释放及利用33-35
  • 2.3.3 填料观察及降解分析35-37
  • 2.3.4 微生物多样性分析37-40
  • 2.4 小结40-41
  • 第三章 PBS海水缺氧填充床反硝化效果及机理研究41-52
  • 3.1 前言41-42
  • 3.2 材料与方法42
  • 3.2.1 实验材料和装置42
  • 3.2.2 实验方法42
  • 3.3 结果与讨论42-51
  • 3.3.1 海水缺氧反硝化反应器长期实验42-45
  • 3.3.2 碳源释放及利用45-46
  • 3.3.3 填料观察及降解分析46-48
  • 3.3.4 微生物多样性分析48-51
  • 3.4 小结51-52
  • 第四章 PBS海水气提式内循环反应器的同步去除氨氮和硝酸盐效果及机理研究52-68
  • 4.1 前言52-54
  • 4.2 材料与方法54-57
  • 4.2.1 实验材料54-55
  • 4.2.2 长期实验和周期实验55-56
  • 4.2.3 批试验56
  • 4.2.4 水质检测56-57
  • 4.2.5 微生物群落多样性检测57
  • 4.3 结果与讨论57-67
  • 4.3.1 长期实验57-59
  • 4.3.2 周期试验59-61
  • 4.3.3 批试验61-63
  • 4.3.4 扫描电镜观察63-64
  • 4.3.5 微生物群落分析64-67
  • 4.4 小结67-68
  • 第五章 结论68-70
  • 5.1 总结68-69
  • 5.2 展望69-70
  • 个人简介70-72
  • 参考文献72-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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3 周鹏;;盐度冲击对活性污泥系统性能影响的研究[J];环境科学与技术;2011年05期

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6 周海红;赵璇;王建龙;;利用可生物降解聚合物去除饮用水源水中硝酸盐[J];清华大学学报(自然科学版);2006年03期

7 李晓敏;曲克明;孙耀;张前前;;海水养殖沉积环境硫化物污染及修复[J];海洋水产研究;2005年06期


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本文编号:509255

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