本文關(guān)鍵詞：生物過濾處理模擬海水養(yǎng)殖廢水試驗(yàn)研究

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【摘要】：海水養(yǎng)殖已成為最重要的蛋白質(zhì)來源之一,隨著養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖強(qiáng)度的增加,海水養(yǎng)殖日趨規(guī)�；凸I(yè)化,導(dǎo)致廢水排放量迅速增加,并具有水量大、強(qiáng)度高和治理難等特點(diǎn)。大量的海水養(yǎng)殖廢水進(jìn)入海洋水體后,會導(dǎo)致海水中營養(yǎng)鹽含量急劇升高,藻類等異常繁殖,赤潮頻發(fā),并對海洋物種多樣性造成破壞,帶來嚴(yán)重的海洋環(huán)境污染問題。基于此,本課題針對海水養(yǎng)殖廢水的排放特點(diǎn),通過小試試驗(yàn)考察天然濾料(沸石、火山巖、陶粒)在不同鹽度條件下的氨氮吸附性能;結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本分析,選擇了沸石濾料生物濾池作為主要研究對象,通過接種不同的污泥種泥,對比考察了不同的進(jìn)水鹽度條件下,沸石生物濾池的掛膜啟動(dòng)及污染物去除情況;在穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,通過調(diào)節(jié)運(yùn)行條件,探究了不同工況下生物濾池的工藝特性;最后,采用PCR-DGGE等分子生物學(xué)技術(shù),考察在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后,系統(tǒng)內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究。研究結(jié)果表明,隨著鹽度的增加,火山巖、沸石和陶粒濾料的氨氮吸附性能普遍有所降低,且達(dá)到吸附平衡的時(shí)間延長。沸石濾料從50min延長到90min,火山巖濾料從30min延長到80min,陶粒濾料從20min延長到90min。鹽度為0g/L下,以上三種濾料對氨氮的吸附等溫線都更符合Freundlich方程,表明三種濾料既有單層吸附還有多層吸附。隨著鹽度增加到30g/L,沸石、火山巖對氨氮的吸附既有單層吸附還有多層吸附,陶粒濾料對氨氮的吸附以單層吸附為主。三種濾料在鹽度為0g/L下及達(dá)到30g/L后,對氨氮的吸附動(dòng)力學(xué)均可以采用準(zhǔn)二級吸附動(dòng)力學(xué)模型加以描述。鹽度條件下沸石對氨氮吸附效果依然優(yōu)于火山巖和陶粒,因此,在后續(xù)研究中選擇沸石作為主要的考察對象。在鹽度為30g/L的穩(wěn)定進(jìn)水條件下,利用海底底泥和普通活性污泥為種泥,啟動(dòng)1#(接種海底底泥)和2#(接種普通活性污泥)生物濾池反應(yīng)器,兩個(gè)模型反應(yīng)器分別于39天和35天掛膜成功,且2#出水效果好于1#;在進(jìn)水鹽度逐漸升高(從0逐漸增加至30g/L)的啟動(dòng)條件下,3#(接種海底底泥)、4#(接種活性污泥)反應(yīng)器完成掛膜的啟動(dòng)時(shí)間為60和65天,且3#出水效果好于4#。對比1#和3#,2#和4#說明,不論接種普通活性污泥還是海底底泥,對生物濾池的啟動(dòng)時(shí)間影響不大,但是直接在高鹽度進(jìn)水條件下啟動(dòng),有利于耐鹽嗜鹽微生物的馴化富集,可以有效縮短反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間。在HRT為30min,氣水比為3:1,水溫20℃左右時(shí),考察了穩(wěn)定運(yùn)行階段生物濾池對污染物的去除效果。結(jié)果表明,1#、2#、3#、4#反應(yīng)器氨氮平均去除率分別為91%、95.7%、96.5%、88.1%;亞硝態(tài)氮平均去除率分別為89.2%、94.8%、97.2%、84.9%;對高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率分別為49.86%、53.9%、54.5%、48.1%。本試驗(yàn)考察范圍內(nèi),隨著溫度的升高,生物濾池對氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除效果表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢。通過調(diào)整氣水比與水力停留時(shí)間,考察了模型反應(yīng)器對氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除效果。綜合考慮實(shí)際工程中的經(jīng)濟(jì)成本和處理要求,選擇最佳氣水比為3:1,最佳水力停留時(shí)間為30min,此時(shí)出水的氨氮濃度滿足海水養(yǎng)殖廢水的排放要求。在氨氮沖擊負(fù)荷條件下,生物濾池對氨氮和高錳酸鹽指數(shù)的去除穩(wěn)定,說明生物濾池具有抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力;隨著有機(jī)物沖擊負(fù)荷的不斷升高,模型反應(yīng)器對高錳酸鹽指數(shù)的去除率逐漸升高,而氨氮去除率卻出現(xiàn)了下降的趨勢,這是由于硝化細(xì)菌與異養(yǎng)菌之間存在對溶解氧、營養(yǎng)物質(zhì)的競爭,從而影響硝化作用的速率。分子生物學(xué)分析結(jié)果表明,不同的進(jìn)水方式下接種不同污泥,模型反應(yīng)器在完成啟動(dòng)30天后,濾池中微生物群落具有良好的豐度,1#、2#、3#、4#樣品的香農(nóng)多樣性指數(shù)分別為2.65、2.88、2.84、2.85。生物種群相似性分析表明,接種污泥對生物菌群的影響小于啟動(dòng)方式。進(jìn)水鹽度30g/L下生物濾池完成啟動(dòng)30天后,系統(tǒng)中優(yōu)勢種群主要有變形菌門(Proteobacteria)中的Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria菌綱、擬桿菌門(Bacteroidetes)中的黃桿菌綱(Flavobacteriia)以及厚壁菌門(Firmicutes)中的芽孢桿菌綱(Bacilli);進(jìn)水鹽度逐漸升高下生物濾池完成啟動(dòng)30天后,主要的優(yōu)勢種群為γ-變形菌綱中的海洋螺菌目(Oceanospirillales)和硝化菌屬(Nitrobacter)、擬桿菌門(Bacteroidetes)中的黃桿菌綱(Flavobacteriia)、厚壁菌門(Firmicutes)中的芽孢桿菌綱(Bacilli)和梭菌綱(Clostridia)。
【關(guān)鍵詞】：海水養(yǎng)殖廢水 濾料吸附 生物濾池 鹽度 微生物種群結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X714
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景13-15
• 1.1.1 我國海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 海水養(yǎng)殖廢水的來源、組成與危害14-15
• 1.2 海水養(yǎng)殖廢水的處理方法15-19
• 1.2.1 海水養(yǎng)殖廢水物理處理技術(shù)15
• 1.2.2 海水養(yǎng)殖廢水化學(xué)處理技術(shù)15-16
• 1.2.3 海水養(yǎng)殖廢水生物處理技術(shù)16-19
• 1.3 生物過濾技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.1 生物濾池去除原理及特點(diǎn)19-20
• 1.3.2 生物過濾在海水養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用20
• 1.4 課題研究的目的、意義與內(nèi)容20-23
• 1.4.1 研究的目的、意義20-21
• 1.4.2 課題研究的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 試驗(yàn)材料和方法23-29
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)23
• 2.2 試驗(yàn)材料和裝置23-25
• 2.2.1 試驗(yàn)材料23-24
• 2.2.2 試驗(yàn)裝置24-25
• 2.3 試驗(yàn)方法25-29
• 2.3.1 試驗(yàn)用水水質(zhì)25
• 2.3.2 試驗(yàn)主要儀器25
• 2.3.3 常規(guī)水質(zhì)分析方法25-26
• 2.3.4 分子生物學(xué)分析方法26-29
• 第三章 不同鹽度條件下生物濾料對氨氮的吸附特性研究29-49
• 3.1 生物濾料的性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析29-32
• 3.1.1 生物濾料的結(jié)構(gòu)及組成29-30
• 3.1.2 生物濾料的穩(wěn)定性30-31
• 3.1.3 經(jīng)濟(jì)成本分析31-32
• 3.2 鹽度為 0g/L時(shí)生物濾料對氨氮的吸附特性研究32-38
• 3.2.1 鹽度為 0g/L時(shí)生物濾料的氨氮吸附效果32-33
• 3.2.2 鹽度為 0g/L時(shí)生物濾料的氨氮等溫吸附擬合與動(dòng)力學(xué)特性33-38
• 3.3 鹽度升高條件下生物濾料對氨氮的吸附特性研究38-47
• 3.3.1 鹽度升高條件下生物濾料的氨氮吸附效果38-40
• 3.3.2 鹽度升高條件下生物濾料對氨氮的等溫吸附擬合及動(dòng)力學(xué)特性40-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 沸石生物濾池處理模擬海水養(yǎng)殖廢水的啟動(dòng)特性49-65
• 4.1 掛膜啟動(dòng)方式49-50
• 4.2 不同鹽度條件下兩種掛膜啟動(dòng)方式生物濾池的處理效果50-59
• 4.2.1 鹽度為 30g/L下生物濾池的啟動(dòng)處理效果50-55
• 4.2.2 鹽度升高條件下接種不同污泥生物濾池的啟動(dòng)處理效果55-59
• 4.3 影響海水養(yǎng)殖廢水處理沸石生物濾池啟動(dòng)的主要因素分析59-61
• 4.4 啟動(dòng)期間沸石生物濾池的生物相特征61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-65
• 第五章 沸石生物濾池對模擬海水養(yǎng)殖廢水的處理效果及運(yùn)行特性65-81
• 5.1 沸石生物濾池對模擬海水養(yǎng)殖廢水的處理效果65-67
• 5.1.1 對氨氮的處理效果65-66
• 5.1.2 對亞硝態(tài)氮的處理效果66-67
• 5.1.3 對高錳酸鹽指數(shù)的處理效果67
• 5.2 影響沸石生物濾池處理模擬海水養(yǎng)殖廢水效果的主要因素67-78
• 5.2.1 溫度68-70
• 5.2.2 水力停留時(shí)間70-73
• 5.2.3 氣水比73-76
• 5.2.4 沖擊負(fù)荷76-78
• 5.3 本章小結(jié)78-81
• 第六章 沸石生物濾池處理模擬海水養(yǎng)殖廢水的微生物種群結(jié)構(gòu)研究81-91
• 6.1 總DNA的提取及電泳檢測81-82
• 6.2 生物種群結(jié)構(gòu)分析82-89
• 6.2.1 16S rDNA PCR擴(kuò)增82
• 6.2.2 16S rDNA PCR產(chǎn)物DGGE分析82-84
• 6.2.3 微生物種群相似性和聚類分析84-86
• 6.2.4 優(yōu)勢種群系統(tǒng)發(fā)育分析86-89
• 6.3 本章小結(jié)89-91
• 第七章 結(jié)論與建議91-93
• 7.1 結(jié)論91-92
• 7.2 建議92-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 致謝99-101
• 附錄101

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊宇峰;王慶;聶湘平;王朝暉;;海水養(yǎng)殖發(fā)展與漁業(yè)環(huán)境管理研究進(jìn)展[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);2012年05期

2 盧芳芳;洪俊明;尹娟;;缺氧動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器在淡水/海水養(yǎng)殖廢水處理中的運(yùn)行效果[J];化工進(jìn)展;2011年11期

3 譚萬春;王云波;孫士權(quán);吳方同;;沸石用于水中有機(jī)微污染物質(zhì)的去除[J];非金屬礦;2011年02期

4 熊毅;趙t，

本文編號：685835