硝酸鹽氮是水體中一種常見污染物,由于傳統(tǒng)的異養(yǎng)反硝化過程需要消耗有機碳源,低碳氮比水中硝酸鹽氮的去除是一大難點。地下水保護與治理關系著生態(tài)安全和民生健康,一直是水環(huán)境領域的重要議題。本研究以受硝酸鹽氮污染的地下水為對象,利用鐵-碳耦合生物填料為載體,構建了新型微電解-自養(yǎng)/異養(yǎng)耦合反硝化工藝,實現(xiàn)了模擬低碳氮比地下水中硝酸鹽氮的高效脫除。本研究在進水NO3--N為40 mg/L,COD 20 mg/L,碳氮比0.5的水質(zhì)條件下,考察了該工藝體系連續(xù)運行的脫氮效果及不同工藝參數(shù)對脫氮效率的影響,借助高通量測序技術解析了不同階段的微生物群落結(jié)構及多樣性,探究了硝酸鹽氮降解的反應動力學。主要研究結(jié)果如下:（1）微電解-耦合自養(yǎng)/異養(yǎng)反硝化反應器連續(xù)運行了 314天,根據(jù)控制條件分為三個運行階段。在不控制pH階段,反應器出水中pH達到9.5以上,對生物反硝化產(chǎn)生了明顯的負面影響,處理效果最佳時總氮去除率僅為46.8±3.0%。在以HC1調(diào)節(jié)pH階段,穩(wěn)定時最佳脫氮效果為硝酸鹽氮95.7%±1.6%、總氮90.1%土2.4%,考慮碳減排理念,為進一步優(yōu)化工藝,下一階段中利用C02調(diào)節(jié)pH,定最佳... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 硝酸鹽氮在地下水中的污染現(xiàn)狀
        1.1.2 硝酸鹽氮的污染來源
        1.1.3 硝酸鹽氮的危害
    1.2 硝酸鹽氮的去除方法
        1.2.1 物理方法
        1.2.2 化學方法
        1.2.3 生物方法
    1.3 分子生物學在水處理領域的應用
        1.3.1 分子生物學的發(fā)展
        1.3.2 高通量測序技術及其應用
    1.4 課題來源與研究意義及內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 研究目的及意義
        1.4.3 研究內(nèi)容及技術路線
2 微電解-自養(yǎng)/異養(yǎng)耦合反硝化體系連續(xù)運行研究
    2.1 實驗裝置與儀器
        2.1.1 鐵-碳耦合生物填料
        2.1.2 實驗用反應器
        2.1.3 實驗用儀器與設備
    2.2 實驗原理與方法
        2.2.1 實驗原理
        2.2.2 實驗用水及檢測方法
        2.2.3 實驗運行方式
    2.3 各階段脫氮效果
        2.3.1 不控制pH階段
        2.3.2 以HCl調(diào)節(jié)pH階段
        2.3.3 以CO_2調(diào)節(jié)pH階段
    2.4 運行條件對脫氮效果的影響
        2.4.1 HRT對脫氮效果的影響
        2.4.2 pH對脫氮效果的影響
        2.4.3 運行條件對亞硝酸鹽氮積累的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 微生物群落結(jié)構分析
    3.1 微生物測試方法
        3.1.1 微生物樣品的采集
        3.1.2 DNA提取和PCR擴增
        3.1.3 高通量測序
    3.2 測序結(jié)果基礎信息分析
    3.3 以HCl調(diào)節(jié)pH階段微生物群落結(jié)構
        3.3.1 門水平群落結(jié)構
        3.3.2 綱水平群落結(jié)構
        3.3.3 屬水平群落結(jié)構
    3.4 以CO_2調(diào)節(jié)pH階段微生物群落結(jié)構
        3.4.1 門水平群落結(jié)構
        3.4.2 綱水平群落結(jié)構
        3.4.3 屬水平群落結(jié)構
    3.5 樣品間多樣性分析
    3.6 本章小結(jié)
4 不同溫度下硝酸鹽氮還原的動力學分析
    4.1 實驗用材料與方法
    4.2 不同溫度下的硝氮降解效果
    4.3 反應動力學模型的推導與驗證
        4.3.1 反應級數(shù)的研究
        4.3.2 Monod動力學模型的推導
        4.3.3 動力學模型的驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議與展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3180004