堵塞物发酵液强化人工湿地对含盐污水脱氮效率的研究

发布时间：2018-06-21 18:03

  本文选题：盐度 + 人工湿地　； 参考：《深圳大学》2017年硕士论文

【摘要】：本研究从人工湿地堵塞物含有大量有机物这一性质出发,利用强碱预处理堵塞物的方法制备发酵液,通过对比研究不同发酵材料组合的碳氮源释放规律以及量化反硝化强化效果,确定了堵塞物发酵液强化人工湿地脱氮具有可行性。本项目研究将堵塞物发酵液加至人工湿地进水中,探究发酵液对人工湿地处理含盐污水脱氮效率的影响,利用qPCR技术和高通量测序的方法来分析添加发酵液前后人工湿地脱氮效率及脱氮微生物的变化,最终验证在人工湿地系统中成功实现以异养硝化-好氧反硝化为主的脱氮途径,从而提高了人工湿地对含盐污水的脱氮效率。主要研究结论如下:(1)人工湿地堵塞物具备制作高碳低氮类发酵液的特点,在pH为12的预处理条件下进行发酵,可以将人工湿地堵塞物中的有机物快速释放出来,SCODcr的含量可在第四天达到最大值,堵塞物和梭鱼草共同发酵制备的发酵液SCODcr可高达到5587.5mg/L,总氮含量低于5.5mg/L,其反硝化能力远高于梭鱼草和堵塞物单独发酵所制备的发酵液,能够明显的提高硝态氮去除率至92.73%,具有强化脱氮效果的应用潜力。(2)本实验成功构建了对氨氮具有高效去除率的人工湿地小试系统,在未加堵塞物和梭鱼草共同发酵制备的发酵液前,系统对盐度0%~1.8%的污水可达到93.73%以上的氨氮去除率,但总氮去除率仅4%,发酵液的加入可进一步提高氨氮的去除率达到99%以上,且总氮去除率均显著提高到90%以上。(3)qPCR实验定量分析了不同盐度进水的人工湿地系统内amoA基因、nxrA基因、nirS基因以及16S rRNA在添加发酵液前后的变化,堵塞物发酵液的加入极显著的促进了反硝化细菌的数量增多,结合盐度的影响,氨氧化细菌(ammonium oxidation bacteria,AOB)在系统中受到的抑制作用较为明显,但系统的氨氮去除率在添加堵塞物联合植物的发酵液后仍然提高,由此说明系统内存在更高效的硝化细菌。(4)高通量测序和生物信息学分析表明系统内的脱氮微生物主要是好氧反硝化细菌和异养硝化细菌,优势种群为变形菌门(Proteobacteria),相对含量高达60%~70%以上。系统中存在的好氧反硝化细菌在属水平上共有14种上,在各个样品中的相对含量占在7.29%~49.47%左右。盐度对人工湿地基质脱氮微生物群落结构影响较大,进水盐度1.8%的系统其群落丰富度远低于进水盐度为0%的系统。但是高盐环境同样驯化了专门的嗜盐型好氧反硝化细菌卓贝尔氏菌(Zobellella),它是一种新发现的以亚硝态氮进行反硝化的高效脱氮细菌,在处理盐度1.8%污水的人工湿地系统内相对含量可高达29.38%~36.49%。(5)添加发酵液促进了好氧反硝化细菌和异养硝化细菌成为系统内的优势菌群,自养氨氧化菌处于竞争的劣势,故传统的硝化反硝化脱氮过程并非主要脱氮途径,本实验构建的人工湿地系统脱氮途径是以异养硝化和好氧反硝化为主,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、AOB和厌氧氨氧化为辅的多种硝化反硝化过程,从而成功强化了人工湿地对不同含盐浓度污水的脱氮作用,并解决了人工湿地堵塞物和废弃植物资源化的处置问题。
[Abstract]:The results of this study are as follows : ( 1 ) The removal rate of ammonia nitrogen in constructed wetland system can be reached to be up to 5587.5 mg / L and the total nitrogen removal rate is lower than 5.5 mg / L . The results are as follows : ( 1 ) The total nitrogen removal rate is higher than 5 . 5mg / L . ( 4 ) High - throughput sequencing and bioinformatics analysis indicate that denitrification microorganisms in the system are mainly aerobic denitrifying bacteria and heterotrophicated bacteria , and the relative content of aerobic denitrifying bacteria in the system is up to about 60 % 锝，

本文编号：2049544