悬浮生长式反应器处理水产养殖固体废弃物及养殖废水的研究

发布时间：2017-06-08 02:12

  本文关键词：悬浮生长式反应器处理水产养殖固体废弃物及养殖废水的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水产养殖过程产生大量的固体废弃物及养殖废水,容易引起水质恶化、病害和环境污染等严重问题。生物絮凝技术可以将水体中的颗粒有机物、溶解有机物和无机氮转化为水产养殖对象可以摄食利用的絮体,实现养殖固体颗粒物的二次利用,该技术具有较好的水质处理效果,已受到国内外水产养殖研究人员的广泛关注。本试验利用一种中试规模的悬浮生长式反应器,研究悬浮生长式反应器对水产养殖固体废弃物的水质处理效果和絮体的资源化应用。试验内容分为以下几部分:1.搅拌强度对悬浮生长式反应器处理水产养殖固体废弃物的影响实验以水产养殖固体废弃物作为生物絮体的营养基质,接种活性污泥,通过调节转速来控制水体的混合强度和溶氧浓度(DO),研究1400 r/min、1200 r/min、900 r/min三个搅拌强度下悬浮生长式反应器的水质处理效果和絮体生产情况。结果表明,反应器中出现硝化现象,氨氮(TAN)浓度降低(1400 r/min组TAN浓度小于1 mg/L),无亚硝氮(NO_2~--N)积累。1400 r/min组反应器中总磷(TP)浓度高于1200 r/min和900 r/min组,而活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)浓度却低于1200 r/min和900 r/min组,1400 r/min组反应器对PO43--P的去除效果较好。三组絮体蛋白质含量分别为(29.60±0.95)%、(29.70±0.10)%、(29.73±1.06)%,无显著差异(P0.05);搅拌强度增大,絮体粗脂肪含量逐渐升高,1400 r/min组絮体粗脂肪含量(6.52±0.38)%显著高于其他两组的粗脂肪含量(P0.05)。并且,1400 r/min组生物絮体沉降性能优于1200 r/min和900 r/min组。2.中试悬浮生长式反应器处理循环水养殖废水的研究实验设定悬浮生长式反应器转速1400 r/min,研究不同混合液悬浮固体浓度(MLSS,1500 mg/L、3000 mg/L和5000 mg/L)下SBR反应器对循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture System,RAS)吉富罗非鱼养殖废水的处理效果。研究表明,SBR反应器具有较好的脱氮效果,三组TAN、NO_2~--N和NO_3~--N出水浓度分别为(0.29~0.39)mg/L、(0.005~0.006)mg/L、(7.11~7.60)mg/L,平均去除率分别为(82.20~86.20)%、(98.40±0.89)%、(38.40~40.00)%(P0.05)。反应器对“三态氮”的平均去除速率分别为(2.51~2.64)g/m3·d、(0.56)g/m3·d、(8.52~9.78)g/m3·d,对溶解性无机氮(DIN)的平均去除速率(10.25~11.61)g/m3·d,其中,MLSS 1500 mg/L组去除速率较高。三组絮体蛋白质含量分别为(30.00±1.32)%、(29.87±0.67)%、(31.00±0.75)%,粗脂肪含量(9.51±0.94)%、(4.37±0.42)%、(3.65±0.22)%,其中,MLSS 1500 mg/L组絮体粗脂肪含量显著高于其他两组(P0.05)。传统的硝化反应器只对TAN的去除有效,本实验SBR反应器能够有效地同步去除RAS罗非鱼养殖废水中的TAN、NO_2~--N和NO_3~--N,实验可以节约一定的设备投入和养殖成本,有利于提高经济效益,促进水产养殖废水的资源化利用。3.南美白对虾池塘底泥营养元素释放效果的研究为研究南美白对虾池塘底泥在好氧曝气条件下的营养元素释放效果,分别取上海奉贤区南美白对虾虾塘0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm层面的底泥进行测试。研究发现,表层5~10 cm组底泥TAN释放较快,前8 h释放完全,而5~10 cm和10~15 cm组底泥TAN释放较慢,在16 h后释放完全;三组TAN都在112 h转化完全。NO_3~--N浓度前8 h明显降低,然后持续缓慢上升,表现为硝化现象。实验过程中,前8 h内PO43+浓度下降,随后持续上升,微生物对磷酸盐的利用效果不明显。另外,三组溶解性有机碳(DOC)含量前16 h迅速下降,64 h之后基本耗尽,与DOC/DIN的变化一致,表明异养微生物的生长需要大量的碳源,当碳源不足时,硝化细菌大量繁殖。综合考虑,南美白对虾池塘底泥处理宜在前期进行,且0~5 cm的表层处理较为有效。4.SRT对悬浮生长式反应器处理南美白对虾虾塘底泥情况的研究SRT对生物絮体影响较大,实验设计三组SRT(3d、2d、1d),探讨SBR反应器对南美白对虾池塘0~5 cm表层底泥的处理效果。三组反应器中TAN的变化先升高后降低,SRT 3d反应器TAN浓度低于SRT 2d、1d的TAN浓度。三组NO_3~--N浓度在前4天迅速降至最低,没有出现NO_2~--N积累现象。三组PO_4~(3-)-P从第4天开始逐渐下降,SRT 1d的PO_4~(3-)-P浓度下降较快。本研究表明污泥停留时间越短,反应器中絮体沉降性能越好。虾塘底泥所培养的生物絮体粗蛋白含量、粗脂肪较低,粗灰分含量均在90%以上,不宜作饲料成分;但SRT增大,有利于絮体营养物质的增长。本研究可以有效地促进生物絮凝过程,促进无机氮的转化,并且对磷酸盐有少量的吸收,对减少南美白对虾虾塘底泥富营养化及实现底泥的资源化有一定的参考价值。
【关键词】：悬浮生长式反应器 絮体 搅拌强度 混合液悬浮固体浓度 污泥停留时间 虾塘底泥
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X714
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 引言15-21
• 1.水产养殖固体废弃物15
• 2.生物絮凝技术机理15-16
• 3.生物絮体的组成16-17
• 4.生物絮体的影响因素17-18
• 5.生物絮凝技术在水产养殖中的应用18-19
• 5.1 水质调控作用18
• 5.2 微生态调控作用18-19
• 5.3 生物絮体对固体颗粒物的转化19
• 6.应用前景展望及研究内容19-21
• 第二章 搅拌强度对悬浮生长式反应器处理水产养殖固体废弃物的影响21-34
• 1 材料和方法21-23
• 1.1 实验材料21-22
• 1.2 实验设计22
• 1.3 水质测试项目及方法22
• 1.4 生物絮体生化组成分析22-23
• 1.5 絮体EPS的测定23
• 1.6 数据分析23
• 2 结果23-29
• 2.1 三态氮的变化23-24
• 2.2 TN和DIN24-25
• 2.3 TP与PO_4~(3-)-P25-26
• 2.4 pH值、DO的变化26
• 2.5 生物絮体营养组分分析26-27
• 2.6 絮体EPS含量27-28
• 2.7 絮体SVI_(30)和MLSS变化28-29
• 3 讨论29-33
• 3.1 氮处理效果29
• 3.2 硝化与同化现象29-30
• 3.3 悬浮生长式反应器絮体的营养组成30
• 3.4 生物絮体EPS含量分析30-31
• 3.5 悬浮生长式反应器絮体的沉降性能31
• 3.6 生物絮体高通量分析31-33
• 4 小结33-34
• 第三章 中试悬浮生长式反应器处理水产养殖废水的研究34-52
• 1 材料和方法34-37
• 1.1 实验装置34
• 1.2 实验材料34-35
• 1.3 实验设计与运行35
• 1.4 实验方法35-36
• 1.4.1 水质指标测定方法35-36
• 1.4.2 去除率计算方法36
• 1.4.3 生化指标测定方法36
• 1.4.4 生物絮体群落结构及多样性分析36
• 1.5 数据分析36-37
• 2 实验结果37-47
• 2.1 三态氮的处理效果37-38
• 2.2 TN和DIN的处理效果38
• 2.3 去除率和体积去除负荷38-39
• 2.4 生物絮体的营养组成39-40
• 2.5 FV-5min和SVI_540
• 2.6 生物絮体高通量分析40-47
• 2.6.1 优化序列统计41
• 2.6.2 微生物组成及多样性分析41-43
• 2.6.3 主成分分析43-44
• 2.6.4 生物絮体的群落组成44-46
• 2.6.5 微生物差异及相似性分析46-47
• 3 讨论47-51
• 3.1 反应器的水处理效果47-48
• 3.2 反应器的氮去除率和去除速率48-49
• 3.3 生物絮体的营养49-50
• 3.4 悬浮生长式反应器生物絮体的沉降性能50
• 3.5 生物絮体的群落多样性分析50-51
• 4 小结51-52
• 第四章 SRT对悬浮生长式反应器处理南美白对虾池塘底泥情况的研究52-60
• 1 材料和方法52-54
• 1.1 实验装置52
• 1.2 实验材料52
• 1.3 实验设计及运行52-53
• 1.4 实验方法53
• 1.4.1 水质指标测定53
• 1.4.2 絮体的生化成分测定53
• 1.5 数据分析53-54
• 2 结果与讨论54-59
• 2.1 不同碳源组的水质变化情况54-56
• 2.1.1 三态氮的变化54-56
• 2.1.2 TP和PO_4~(3-)-P变化56
• 2.2 FV-5min的变化56-57
• 2.3 絮体的营养成分及含量57-59
• 3 小结59-60
• 第五章 南美白对虾池塘底泥营养元素释放效果的研究60-69
• 1 材料和方法60-61
• 1.1 实验装置60
• 1.2 实验材料60
• 1.3 实验设计60-61
• 1.4 实验方法61
• 1.4.1 水质指标61
• 1.4.2 营养元素61
• 1.5 数据分析61
• 2.结果与讨论61-67
• 2.1 水质处理效果61-64
• 2.1.1 无机氮水质变化61-63
• 2.1.2 PO_4~(3-)-P的变化63-64
• 2.2 DOC的变化64-65
• 2.3 DOC/DIN及DIN/PO_4~(3-)的变化65-67
• 2.4 生物絮体的营养元素67
• 3 小结67-69
• 参考文献69-75
• 致谢75

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1 王晓用;悬浮生长式反应器处理水产养殖固体废弃物及养殖废水的研究[D];上海海洋大学;2016年

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本文编号：431050