三级生物沸石强化硝化人工湿地处理分散养猪冲洗水特性

发布时间：2017-08-24 10:40

  本文关键词：三级生物沸石强化硝化人工湿地处理分散养猪冲洗水特性

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【摘要】：分散养猪冲洗水含有高浓度的有机物和氮磷,简单的沼气池厌氧处理对氮磷去除效果不明显。生物-生态组合工艺为分散及小规模养殖污水的治理提供了一条经济可行的路线。人工湿地是一种常用的生态工艺,但其存在脱氮能力较弱的显著性缺陷。生物沸石可实现氨氮吸附和原位再生,可持续性去除氨氮。在前期研究的基础上,基于生物沸石快速吸附-再生动态平衡技术,构建了三级强化硝化人工湿地,考察其启动前后湿地运行性能、出水时污染物随时间变化、砖渣层污染物沿程变化、提升负荷及低温的影响以及生物沸石层ORP分布,分析了人工湿地中氮、磷的迁移转化特性,并采用16S rRNA对微生物群落结构进行解析。主要研究结论如下:1、以源分离后分散养猪冲洗水经ABR处理后进入三级人工湿地系统,进水COD浓度约在350~780 mg/L之间,NH_4~+-N为75~370 mg/L,TP为3~48mg/L,三级人工湿地水力负荷为0.047 m3/(m2·d)。冲洗水中的COD、氨氮主要在湿地一区去除,湿地二区和三区对COD和NH_4~+-N去除率较低。人工湿地运行期间,进水COD、NH_4~+-N浓度波动较大,在进水氨氮负荷较高或环境条件不利等情况下,三级生物沸石人工湿地可先将氨氮吸附,随后再缓慢再生,释放对氨氮的吸附位点,保证湿地系统出水稳定,表现出很强的抗冲击负荷能力。2、三级湿地系统通过潮汐流方式运行复氧,湿地一区增加复氧管强化复氧,复氧效果良好。湿地沸石层大部分ORP在400mV以上,COD和NH_4~+-N去除效果明显,COD的平均去除率为85.5%。TN的去除主要依赖沸石对氨氮的吸附和硝化反硝化作用,氨氮和总氮平均去除率分别为76.5%、76.1%,砖渣对氨氮的去除作用甚微。3、水力负荷的提升对湿地系统COD、氨氮、总氮及氧化态氮的影响较大。湿地出水COD随进水有机物浓度的急剧增大而增大,氧化态氮浓度随负荷提升显著下降,NO_3~--N浓度由63.44mg/L降低至4.16mg/L。废水中的P主要靠砖渣的吸附沉淀去除,总磷主要在湿地一区被去除,环境温度变化对TP的去除影响不大。温度降低导致湿地系统COD总去除率由87.8%降低至74.8%。由于低温抑制了硝化细菌的活性,一区NH_4~+-N、TN的去除率明显降低,NH_4~+-N和TN的去除率分别由76.5%、76.1%降低至48.3%、47.9%。4、三级强化硝化人工湿地系统脱氮的主要途径是硝化反硝化作用,约占除氮的67.19%,其次是基质蓄积,占30.05%,基质的蓄积作用是人工湿地系统除磷的主要途径,约占86.19%,植物吸收及微生物同化作用对湿地系统脱氮除磷贡献较小。湿地系统沸石层主要进行硝化作用,同时也存在反硝化作用,其中湿地一区硝化、反硝化潜力最强,分别约为0.0071 mg/(g?h)和0.0227 mg/(g?h),二、三区硝化、反硝化潜力相对较低。5、沸石表面典型的晶状结构,利于微生物附着生长。三级人工湿地挂膜之后,沸石表面形成致密厚实的生物膜,砖渣表面生物膜不及沸石表面的生物膜密集,主要是厌氧微生物,生物量相对较少,表面均以球菌和杆菌的数量最多,砖渣表面还有少量丝状菌。6、沸石中微生物多样性相当丰富,Proteobacteria(变形菌门)是三级人工湿地沸石中第一优势菌,沸石表面微生物主要属有:Nitrosospira(硝化螺旋菌属)、Thauera(陶厄氏菌属),Thauera的存在说明沸石层具有一定的反硝化作用。湿地砖渣空间微生物分布不均匀,主要通过Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria、Chloroflexi(绿弯菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)中的大多数反硝化菌属将氧化态氮还原为氮气。
【关键词】：分散养猪冲洗水 生物沸石 人工湿地 强化硝化
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X713
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 课题研究目的和意义11-12
• 1.1.1 课题背景11
• 1.1.2 研究目的和意义11
• 1.1.3 课题来源11-12
• 1.2 分散养殖废水特点和污染现状12
• 1.2.1 分散养殖废水特点12
• 1.2.2 分散养殖废水污染现状12
• 1.3 分散养殖废水常用处理技术12-16
• 1.3.1 源分离技术12-13
• 1.3.2 厌氧生物处理工艺13-15
• 1.3.3 生态处理技术15-16
• 1.4 生物沸石强化脱氮人工湿地16-21
• 1.4.1 沸石的组成与特性16-17
• 1.4.2 生物沸石强化脱氮人工湿地17-20
• 1.4.3 处理养殖废水研究进展20-21
• 1.5 研究内容和工艺总路线图21-24
• 2 三级生物沸石人工湿地处理分散养殖冲洗水性能研究24-44
• 2.1 实验内容与方法24-26
• 2.1.1 试验材料24
• 2.1.2 试验装置24-25
• 2.1.3 试验方法25-26
• 2.1.4 分析方法26
• 2.2 实验结果与分析26-42
• 2.2.1 人工湿地启动阶段运行性能26-29
• 2.2.2 三级人工湿地运行情况29-37
• 2.2.3 水力负荷及低温条件对人工湿地运行性能的影响37-40
• 2.2.4 三级人工湿地ORP分布40-42
• 2.3 小结42-44
• 3 氮磷的迁移转化44-57
• 3.1 实验内容与方法44-45
• 3.1.1 实验材料44
• 3.1.2 实验方法44-45
• 3.2 实验结果与分析45-56
• 3.2.1 沸石对氨氮的吸附小试45-46
• 3.2.2 氮的迁移转化46-52
• 3.2.3 磷的迁移转化52-56
• 3.3 小结56-57
• 4 微生物学分析57-78
• 4.1 实验内容与方法57
• 4.1.1 实验材料57
• 4.1.2 分析方法57
• 4.2 扫描电镜结果与分析57-60
• 4.2.1 沸石层微生物电镜扫描（SEM）分析57-59
• 4.2.2 砖渣层微生物电镜扫描（SEM）分析59-60
• 4.3 三级生物沸石人工湿地微生物群落结构解析60-77
• 4.3.1 湿地一区微生物群落结构解析60-67
• 4.3.2 湿地二区微生物群落结构解析67-73
• 4.3.3 湿地三区微生物群落结构解析73-77
• 4.4 小结77-78
• 结论78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-87
• 攻读学位期间的研究成果87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：730866