植物碳源调控下水平潜流湿地强化脱氮试验研究

发布时间：2017-09-16 23:42

  本文关键词：植物碳源调控下水平潜流湿地强化脱氮试验研究

  更多相关文章： 人工湿地 植物碳源 玉米芯 强化脱氮

【摘要】：本论文针对低碳氮比运行条件下人工湿地脱氮效率不高的问题进行了深入研究。通过比较选出适宜用于人工湿地的植物碳源材料,利用小试试验对植物碳源的投加位置、投加比例以及补充植物碳源后人工湿地的水力负荷等条件进行优化,将优化得到的碳源调控参数应用到人工湿地小试装置中去,观察碳源调控下人工湿地装置的脱氮效率,对人工湿地碳源调控强化脱氮技术的可行性进行了验证,并采用扫描电镜、分子生物学技术等手段对人工湿地内部的微观状态、优势菌种以及脱氮微生物进行了分析。(1)芦苇秸秆、玉米芯、梧桐树皮、梧桐树叶四种植物碳源中,玉米芯在浸泡过程中会释放出大量的有机物且持续释放能力较强,30 d后的玉米芯浸泡液B/C值为0.35,具有良好的可生化能力,同时玉米芯分解时无色度产生,分解后呈粉末状,不会造成人工湿地的堵塞等问题,适合作为人工湿地的外加植物固态碳源。(2)碳源调控参数优化研究中发现,控制玉米芯的投加体积比为1.0%,将其投加在湿地基质床内中后部(水力路径约60%的断面位置),调节水力负荷为2.03m3/m2·d,此时小试装置的出水COD值无恶化,且总氮的平均去除率在45%以上。(3)人工湿地装置小试,结果显示,空白湿地的COD平均去除率为38.71%,总氮平均去除率为34.24%,碳源湿地的COD平均去除率为38.52%,总氮平均去除率达到70.55%,在合理调控的前提下,外加植物碳源有效提高了人工湿地的脱氮效率,验证了人工湿地碳源调控强化脱氮技术的可行性。(4)采用电镜对人工湿地系统内部的基质进行扫描发现,其表面附着有大量以短杆菌为主的微生物、固着藻类、浮游生物等,对人工湿地的出水均有净化作用;PCR-DGGE技术检测结果显示人工湿地系统内部的优势菌种约有10多个属,其中具有脱氮效果的菌属包括:假单胞菌属(Pseudomonas sp.)中的恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens);不动杆菌属(Acinetobacter sp.)中的琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii);沙雷氏菌属(Serratia sp.)中的粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens);短波单胞菌属(Brevundimonas sp.)中的缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta);以及植物内生菌(Endophytic bacterium)等,从分子生物学角度对人工湿地的脱氮效果进行了验证。
【关键词】：人工湿地 植物碳源 玉米芯 强化脱氮
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 湿地脱氮国内外研究进展12-17
• 1.2.1 人工湿地技术12-14
• 1.2.2 人工湿地脱氮机理14-16
• 1.2.3 影响人工湿地脱氮效率的因素16-17
• 1.3 人工湿地碳源调控强化脱氮技术17-20
• 1.3.1 人工湿地碳源调控脱氮技术研究进展17-19
• 1.3.2 人工湿地碳源调控强化脱氮技术研究中存在的问题19-20
• 1.4 研究的目的及意义20
• 1.5 研究内容与技术路线20-23
• 1.5.1 研究内容20-22
• 1.5.2 技术路线22-23
• 2 植物碳源有机物质的比选研究23-38
• 2.1 研究材料与方法23-26
• 2.1.1 植物碳源材料的选取及特性分析23-24
• 2.1.2 试验装置24
• 2.1.3 试验步骤与方法24-26
• 2.1.4 水质分析方法26
• 2.2 不同植物碳源材料在蒸馏水中的浸泡结果与分析26-33
• 2.2.1 不同植物碳源在蒸馏水中有机物的释放特点26-27
• 2.2.2 不同植物碳源在蒸馏水中氮素的释放情况27-31
• 2.2.3 不同植物碳源材料的分解特点31-33
• 2.3 不同植物碳源材料在河水中的浸泡结果与分析33-35
• 2.3.1 植物碳源在河水中有机物的累积特点33-34
• 2.3.2 植物碳源在河水中总氮的累积特点34-35
• 2.4 最佳植物碳源的可生化性测试与分析35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 3 植物碳源投加参数优化小试研究38-59
• 3.1 小试装置与材料38-40
• 3.1.1 小试装置38
• 3.1.2 小试材料与仪器38-39
• 3.1.3 试验步骤与方法39-40
• 3.1.4 水质分析方法40
• 3.2 植物碳源投加位置优化结果与分析40-46
• 3.2.1 碳源投加位置对氮素去除效果的影响40-44
• 3.2.2 碳源投加位置对COD去除效果的影响44-45
• 3.2.3 研究小结45-46
• 3.3 植物碳源投加比例优化结果与分析46-52
• 3.3.1 碳源投加比例对氮素去除效果的影响46-50
• 3.3.2 碳源投加比例对COD去除效果的影响50-51
• 3.3.3 研究小结51-52
• 3.4 水力负荷优化结果与分析52-58
• 3.4.1 水力负荷对氮素去除效果的影响52-56
• 3.4.2 水力负荷对COD去除效果的影响56-57
• 3.4.3 研究小结57-58
• 3.5 本章小结58-59
• 4 碳源调控技术在水平潜流湿地小试装置中的应用研究59-75
• 4.1 试验装置与方法59-62
• 4.1.1 试验材料的选取与预处理59-60
• 4.1.2 试验装置的设计与布置60-61
• 4.1.3 试验步骤与方法61
• 4.1.4 水质分析方法61-62
• 4.2 人工湿地初步启动阶段的运行效果与分析62-68
• 4.2.1 人工湿地装置的启动62-63
• 4.2.2 人工湿地装置启动阶段对污染物的去除效果63-66
• 4.2.3 人工湿地装置启动阶段的生物膜镜检66-67
• 4.2.4 人工湿地装置启动阶段小结67-68
• 4.3 人工湿地稳定运行阶段的运行效果与分析68-74
• 4.3.1 人工湿地稳定运行阶段对污染物的去除效果68-73
• 4.3.2 人工湿地装置稳定运行阶段小结73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 碳源调控技术在人工湿地小试中的脱氮机理研究75-88
• 5.1 扫描电镜试验分析75-78
• 5.1.1 研究对象与方法75-76
• 5.1.2 扫描电镜结果与分析76-78
• 5.2 分子生物学试验分析78-85
• 5.2.1 研究对象与方法78
• 5.2.2 PCR扩增结果与DGGE图谱分析78-81
• 5.2.3 优势菌种鉴定81-85
• 5.3 本章小结85-88
• 6 结论与展望88-90
• 6.1 本研究主要结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果94

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本文编号：865999