發(fā)布時間：2020-09-15 07:30

　　 硝酸鹽已成為全球地下水資源污染的重要因素,過量的硝酸鹽對人類健康和環(huán)境存在潛在的威脅。此外,香蕉皮是一種富含生物質的農(nóng)產(chǎn)品廢棄物,年產(chǎn)量高,且處理困難。本研究以香蕉皮為異養(yǎng)反硝化碳源進行地下水中硝酸鹽處理,探討其作為有機碳源用于反硝化過程的可行性。通過批實驗進行條件優(yōu)化,并構建間歇性進水反應器,探究香蕉皮持久運行能性能。最后,以香蕉皮中溶出的優(yōu)勢金屬元素鉀作為主要影響因素,探究其在反硝化過程中的作用機理。得到的主要結論如下:該反應系統(tǒng)的最佳條件為香蕉皮尺寸4.75 mm、溶液初始pH 7.0~11.0,且香蕉皮自身溶出磷源可維持反硝化過程中微生物生命活動需求,同時可實現(xiàn)較高的NO_3~--N去除量(164.42±1.15 mg/g-BP)和去除速率(4.69 mg-N/(L·h)),且NH_4~+-N的生成量僅為0.07-0.08 mgNH_4~+-N/mgNO_3~--N。EEM分析得知,反應系統(tǒng)中香蕉皮DOM的主要成分為類酪氨酸和類色氨酸樣(類蛋白質類物質)以及類腐殖質樣物質,其降解路徑為類蛋白質類物質先被分解利用,其次部分類腐殖質類物質被降解。同時對該反應過程中的電子及元素進行質量平衡和化學計量關系分析,得出了該反應體系的化學計量關系式。高通量測序分析表明,Proteobacteria、Actinobacteria和Chloroflexi的富集可能是實現(xiàn)高效NO_3~--N還原和難降解物質分解的重要原因。鉀作為香蕉皮不同于其他碳源的一個優(yōu)勢金屬元素,K~+濃度實驗結果表明,NO_3~--N和NO_2~--N還原的最適K~+濃度分別為229.78±25.79和159.10±24.60 mg/L。EEM分析驗證了K~+濃度與類蛋白質類物質溶出和類腐殖質類物質降解存在正相關關系�；驕y序顯示,229.78±25.79 mg/L的K~+濃度表現(xiàn)出最高的反硝化效率以及豐富的發(fā)酵功能物種多樣性,且假單胞菌屬(Pseudomonas)(占比1.86%)和硫桿菌屬(Thiobacillus)(占比1.52%)是該濃度條件獨有的功能性物種,它們的存在有利于NO_3~--N的生物還原。本研究表明,香蕉皮可以作為一種經(jīng)濟高效的固相碳源實現(xiàn)硝酸鹽的異養(yǎng)還原,為地下水中硝酸鹽的治理提供了一種新型經(jīng)濟的碳源材料。
【學位單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X523
【部分圖文】：

技術路線

0.60 g NH4Cl、0.30 g KH2PO4、0.20 g MgSO4·7H2O、0.01 g FeSO4·7H2O（Yao etal.,2013）。培養(yǎng)液每隔 3d 更換 1 次，在實驗開始前培養(yǎng)馴化 1 個月，直至硝酸鹽在 3 d 內能夠完全降解到檢出限以下，開始進行實驗。2.2.3 實驗方法2.2.3.1 香蕉皮收集與處理本研究所采用的實驗材料—香蕉購買于北京超市發(fā)超市，然后由課題組內人員食用后收集獲得香蕉皮，香蕉皮的處理步驟如①-④所示：①將香蕉皮用自來水反復沖洗 3-5 遍；②切成大約 1 cm×1 cm 的塊狀；③置于 105℃的烘箱中烘干 24 h 至恒重；④將烘干的香蕉皮研末過篩（4、8、40 和 60 目）進行保存，見圖 2-1 所示。

第 2 章 香蕉皮的理化性質及其反硝化性能研究表 2-5 香蕉皮中主要營養(yǎng)成分及含量成分 磷脂（mg/g） 蛋白質（%） 纖維素（%） 半纖維素（%） 木質素（%含量 33.30 9.67 12.50 19.90 14.10此外，對香蕉皮進行掃描電子顯微鏡分析香蕉皮的微觀表面結構（圖 2-2），香蕉皮的微觀表面結構呈現(xiàn)空間網(wǎng)絡結構，內部結構蓬松粗糙，具有大量的不規(guī)則褶皺結構，有利于微生物的附著，能夠為反硝化微生物提供易于附著的場所。(a) (b)

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2818692