【摘要】：由于氮、磷等營養(yǎng)鹽含量過高,全國大部分城市的人工景觀水體面臨著較為嚴(yán)重的富營養(yǎng)化問題,以及由此而導(dǎo)致的水體景觀功能的喪失,這與人類對(duì)于改善居住環(huán)境以及提高生活質(zhì)量的需求形成矛盾。而城市景觀水體一般具有低C/N的特性,因此依靠傳統(tǒng)的水處理工藝常常不能有效去除污染物,針對(duì)具有低碳高氮水質(zhì)特征水體的處理方式又因?yàn)樘荚床蛔慵巴饧犹荚丛黾映杀竞筒僮麟y度等問題的制約而發(fā)展緩慢。本研究中的內(nèi)生碳源反硝化利用反應(yīng)器,針對(duì)低碳高氮水脫氮過程中碳源不足的問題,通過對(duì)反應(yīng)器進(jìn)水方向的切換,使反應(yīng)器內(nèi)部各級(jí)生物量實(shí)現(xiàn)連續(xù)的“積累—利用”過程(內(nèi)生碳源利用),實(shí)現(xiàn)在低碳條件下,利用內(nèi)生碳源進(jìn)行反硝化脫氮的目的。本文基于已穩(wěn)定運(yùn)行兩年的內(nèi)生碳源利用反硝化生物濾池,以反應(yīng)器從F向進(jìn)水切換至R向進(jìn)水的一個(gè)完整運(yùn)行周期為研究對(duì)象,對(duì)F向進(jìn)水穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期、R向進(jìn)水穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期及切換進(jìn)水方向初期(過渡階段)三個(gè)時(shí)期的污染物去除效果、微生物代謝特征及生物群落演替規(guī)律進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:(1)對(duì)一個(gè)完整換向周期內(nèi)反應(yīng)器對(duì)硝氮、總氮、亞硝氮、COD_(Cr)、濁度的去除情況進(jìn)行研究:在F向和R向進(jìn)水期間,反應(yīng)器對(duì)總氮和硝氮的去除率分別可達(dá)到35%及40%以上,亞硝氮進(jìn)水濃度波動(dòng)較大但出水均小于0.1 mg/L,去除率可達(dá)80%以上,COD_(Cr)在這兩個(gè)進(jìn)水階段去除率在60%左右,進(jìn)水濁度同樣波動(dòng)較大但出水基本均在1 NTU以下,去除率可達(dá)85%以上;在反應(yīng)器進(jìn)水由F向變?yōu)镽向的過渡階段,由于運(yùn)行條件改變對(duì)微生物的沖擊以及水流對(duì)后端(換向前進(jìn)水端)生物膜的沖刷作用,反應(yīng)器對(duì)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的去除效果均有所下降,其中COD_(Cr)與濁度甚至?xí)霈F(xiàn)出水高于進(jìn)水的情況,過渡期持續(xù)時(shí)間在20天左右;同時(shí),在反應(yīng)器運(yùn)行的三個(gè)階段內(nèi),溶解氧的變化均呈現(xiàn)出逐級(jí)降低的趨勢,反應(yīng)器后端溶解氧濃度低于0.5 mg/L;兩個(gè)進(jìn)水方向穩(wěn)定運(yùn)行期間反應(yīng)器進(jìn)水端生物量增加較快,而后端生物量在微生物對(duì)內(nèi)生碳源利用下呈減少趨勢。(2)利用Biolog-ECO平板對(duì)三個(gè)時(shí)期各級(jí)微生物群落代謝特征進(jìn)行分析,反應(yīng)器各級(jí)微生物代謝反映于平板上的AWCD值(average well color development,即平均顏色變化率)隨著培養(yǎng)時(shí)間的變化整體呈現(xiàn)出前兩級(jí)低于后兩級(jí)的變化趨勢,且在換向過渡階段反應(yīng)器各級(jí)AWCD值較F向和R向進(jìn)水的穩(wěn)定運(yùn)行階段有所降低,過渡期微生物代謝活性相對(duì)不高;前兩級(jí)微生物多樣性指數(shù)整體低于后兩級(jí),過渡期微生物多樣性指數(shù)低于F向和R向進(jìn)水穩(wěn)定運(yùn)行期;在F向和R向進(jìn)水穩(wěn)定運(yùn)行期間,反應(yīng)器第I級(jí)糖類利用占比最多,第III、IV級(jí)酸類利用占比最多,過渡階段各級(jí)碳源利用差異不明顯;結(jié)合DQ-fd圖走向來看,第I級(jí)微生物顯性底物為糖類,第II、III、IV級(jí)顯性底物為酸類且第III級(jí)DQ和fd值均最高,表明其對(duì)酸類物質(zhì)的利用潛力和相關(guān)微生物豐度均最高;通過主成分分析從各級(jí)微生物已利用的Biolog-ECO板上的31種碳源中提取出三個(gè)主成分,第III級(jí)與PC1呈正相關(guān)且相關(guān)性最高,與PC3相關(guān)性低,第I級(jí)與PC1呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)性高,PC1種占比最高的碳源為酸類物質(zhì),其對(duì)微生物群落代謝的空間分布有較為顯著的影響。(3)利用高通量測序技術(shù)對(duì)F向和R向穩(wěn)定運(yùn)行階段內(nèi)反應(yīng)器各級(jí)微生物的功能及其在內(nèi)生碳源反硝化中的作用進(jìn)行分析,以門為分類單位時(shí),Proteobacteria(變形菌)和Bacteroidetes(擬桿菌)作為反應(yīng)器后端微生物的優(yōu)勢菌門占比可達(dá)70%以上;以屬為分類單位時(shí),反應(yīng)器后端的反硝化菌屬均略高于前端,反應(yīng)器中水解發(fā)酵功能的菌屬和以酸類物質(zhì)為主要碳源的菌屬在后端均有一定占比;反應(yīng)器后端以Pseudomonas spp.(假單胞菌屬)為代表的菌屬在厭氧條件下易被降解釋放出有機(jī)質(zhì),從而作為反應(yīng)器后半段厭氧菌的碳源,與反硝化菌屬協(xié)同作用完成內(nèi)生碳源反硝化脫氮。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

研究技術(shù)路線

圖 2.1 內(nèi)生碳源反硝化利用過濾裝置示意反應(yīng)器在自然掛膜后，設(shè)兩個(gè)不同的進(jìn)水方向 F 和 R，在各進(jìn)水方向下，沿流方向首先流入的即為第I級(jí)反應(yīng)器，之后原水自第I級(jí)反應(yīng)器側(cè)向流入配水渠，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2802390