本文關(guān)鍵詞：納米零價(jià)鐵（nZVI）對(duì)反硝化顆粒污泥性能的影響

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【摘要】：納米零價(jià)鐵(nZVI)作為一種新型的納米材料,因其具有小粒徑,大比表面積,強(qiáng)還原活性等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于有機(jī)物、重金屬、硝酸鹽等污染物質(zhì)的降解。但是當(dāng)nZVI排入到污水處理系統(tǒng)中,就可能吸附或累積在系統(tǒng)微生物表面和體內(nèi),而使微生物的穩(wěn)定性和代謝能力受到破壞和抑制。目前,有關(guān)n ZVI對(duì)污水生化處理系統(tǒng)影響研究較少,針對(duì)反硝化顆粒污泥的影響研究更是從未被提及。因此本研究主要考察納米零價(jià)鐵對(duì)反硝化顆粒污泥脫氮性能及污泥活性的影響,從而有助于探明納米零價(jià)鐵對(duì)微生物的潛在效應(yīng),以及提高反硝化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)在USB反應(yīng)器內(nèi),以厭氧顆粒污泥為接種污泥、乙酸鈉為碳源,硝酸鉀為氮源,培養(yǎng)具有反硝化功能的顆粒污泥。研究結(jié)果表明,成熟的顆粒顆粒為淡黃色,表面相對(duì)光滑且規(guī)則,平均粒徑1.93 mm,顆粒污泥活性較高,比反硝化速率可達(dá)到22.5 mgN/(g·h)。(2)采用批次試驗(yàn),考察了不同C/N比條件下,nZVI投加量(0~100 mg/L)對(duì)反硝化顆粒污泥(DGS)脫氮性能的影響,分析了氮素形態(tài)、比反硝化速率(μ值)、胞外聚合物(EPS)組成及鐵元素分布的變化規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)原水中nZVI濃度高于5 mg/L時(shí),DGS對(duì)硝態(tài)氮和COD去除率均出現(xiàn)下降,導(dǎo)致剩余亞硝態(tài)氮濃度上升。在不同C/N比條件下,nZVI投加量對(duì)DGS比反硝化速率的抑制符合Haldane模型,R2在0.944~0.995之間。隨著C/N比的增大,顆粒污泥對(duì)nZVI的吸附量明顯提高,抑制系數(shù)(KIH)大幅降低,DGS對(duì)nZVI抑制作用的抗性逐漸減弱。當(dāng)nZVI投加量超過(guò)25 mg/L時(shí),EPS中蛋白質(zhì)與多糖含量開始下降,這不利于維持DGS顆粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。(3)通過(guò)連續(xù)多批次實(shí)驗(yàn),考察了經(jīng)歷nZVI短期沖擊后,DGS反硝化活性在不同C/N比條件下的恢復(fù)情況。結(jié)果表明,當(dāng)nZVI投加量高于5 mg/L時(shí),DGS比反硝化速率(μ)會(huì)出現(xiàn)下降,對(duì)應(yīng)的比反硝化抑制率(IR)與基質(zhì)C/N比、nZVI投加量呈現(xiàn)正相關(guān)。當(dāng)nZVI投加量達(dá)到100 mg/L時(shí),胞外蛋白與多糖含量均明顯降低。此時(shí),充足的外加碳源(C/N≥4)將有助于促進(jìn)DGS反硝化活性的恢復(fù)和減少去除單位硝態(tài)氮所消耗的COD值。由Freundlich和Langmuir吸附等溫線的擬合結(jié)果可知,基質(zhì)C/N比越高,DGS對(duì)nZVI的吸附能力就越強(qiáng)。在恢復(fù)期內(nèi),泥相中總鐵含量(Qe)的持續(xù)削減為高C/N比條件下,DGS反硝化活性的提升創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)Qe降至0.4 mg/g以下時(shí),μ值可達(dá)到或接近對(duì)照組的水平。(4)研究nZVI長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)反硝化顆粒污泥脫氮效能及污泥活性的影響,并探求抑制作用是否可逆。長(zhǎng)期試驗(yàn)表明,低于2 mg/L的n ZVI對(duì)反硝化顆粒污泥脫氮以及有機(jī)物去除沒(méi)有影響,5 mg/L和10 mg/L的n ZVI對(duì)體系中微生物對(duì)有一個(gè)馴化的過(guò)程,NO3--N和COD去除率先下降隨后穩(wěn)定,而當(dāng)進(jìn)水nZVI濃度為30mg/L時(shí),污泥活性明顯抑制,生物量減少,NO3--N和COD去除率僅有20%左右,此時(shí)顆粒污泥顏色由黃褐色變?yōu)榛液谏�。而�?dāng)進(jìn)水中無(wú)nZVI時(shí),反硝化顆粒污泥活性可以逐漸恢復(fù)。
【關(guān)鍵詞】：反硝化顆粒污泥 納米零價(jià)鐵 C/N比 反硝化活性 抑制作用 恢復(fù)性
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 納米零價(jià)鐵（nZVI）的應(yīng)用與存在的問(wèn)題13-14
• 1.1.1 納米零價(jià)鐵（nZVI）的應(yīng)用與研究進(jìn)展13
• 1.1.2 納米零價(jià)鐵（nZVI）的應(yīng)用存在的問(wèn)題13-14
• 1.2 納米零價(jià)鐵（nZVI）對(duì)活性污泥系統(tǒng)影響的研究14-16
• 1.2.1 納米材料對(duì)活性污泥脫氮作用影響的研究14-15
• 1.2.2 納米零價(jià)鐵（nZVI）對(duì)活性污泥脫氮作用影響的研究15
• 1.2.3 納米材料對(duì)活性污泥活性影響的研究15-16
• 1.2.4 納米零價(jià)鐵（nZVI）對(duì)活性污泥活性影響的研究16
• 1.3 生物反硝化概況16-18
• 1.3.1 生物反硝化過(guò)程16
• 1.3.2 影響反硝化因素16-18
• 1.4 顆粒污泥研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 顆粒污泥的分類和特點(diǎn)18-19
• 1.4.2 厭氧顆粒污泥19-20
• 1.4.3 好氧顆粒污泥20-21
• 1.4.4 反硝化顆粒污泥21-22
• 1.5 本文研究目的及內(nèi)容22-24
• 1.5.1 研究目的及意義22-23
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線23-24
• 第二章 反硝化顆粒污泥的培養(yǎng)24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 材料與方法24-26
• 2.2.1 試驗(yàn)裝置24-25
• 2.2.2 接種污泥及試驗(yàn)用水25-26
• 2.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法26
• 2.3 結(jié)果與討論26-34
• 2.3.1 反硝化顆粒污泥形成過(guò)程26-29
• 2.3.2 反硝化顆粒污泥特性及其變化29-32
• 2.3.3 反硝化活性32-33
• 2.3.4 胞外聚合物（EPS）的變化33-34
• 2.4 結(jié)論34-35
• 第三章 不同C/N條件下nZVI對(duì)反硝化顆粒污泥性能的影響35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 材料與方法35-37
• 3.2.1 污泥來(lái)源35-36
• 3.2.2 nZVI的制備36
• 3.2.3 批次試驗(yàn)方法36
• 3.2.4 分析方法36-37
• 3.2.5 比反硝化速率的計(jì)算37
• 3.3 結(jié)果與討論37-43
• 3.3.1 nZVI對(duì)反硝化中氮素形態(tài)的影響37-39
• 3.3.2 nZVI對(duì)DGS反硝化活性的影響39-41
• 3.3.3 nZVI對(duì)顆粒污泥EPS組成的影響41-42
• 3.3.4 鐵元素在泥相、水相中的分布42-43
• 3.4 結(jié)論43-44
• 第四章 反硝化顆粒污泥在nZVI脅迫下的性能恢復(fù)44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 材料與方法44-46
• 4.2.1 污泥的來(lái)源44-45
• 4.2.2 nZVI的制備45
• 4.2.3 批次實(shí)驗(yàn)方法45
• 4.2.4 主要分析方法45
• 4.2.5 主要計(jì)算指標(biāo)45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-51
• 4.3.1 DGS反硝化活性的抑制與恢復(fù)46-48
• 4.3.2 恢復(fù)前后EPS的組成變化48-49
• 4.3.3 nZVI的生物吸附與洗脫49-51
• 4.4 結(jié)論51-53
• 第五章 nZVI對(duì)反硝化顆粒污泥性能的長(zhǎng)期影響53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 材料與方法53-55
• 5.2.1 試驗(yàn)裝置53
• 5.2.2 接種污泥及試驗(yàn)用水53-54
• 5.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法54
• 5.2.4 試驗(yàn)方法54-55
• 5.3 結(jié)果與討論55-60
• 5.3.1 長(zhǎng)期內(nèi)nZVI對(duì)系統(tǒng)脫氮效能的影響55-56
• 5.3.2 長(zhǎng)期內(nèi)納米零價(jià)鐵（nZVI）對(duì)有機(jī)物降解的影響56-57
• 5.3.3 長(zhǎng)期內(nèi)nZVI對(duì)反硝化顆粒污泥生物量和形態(tài)影響57-59
• 5.3.4 長(zhǎng)期內(nèi)nZVI對(duì)微生物活性的抑制59-60
• 5.4 結(jié)論60-61
• 第六章 結(jié)論與建議61-62
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 建議61-62
• 參考文獻(xiàn)62-70
• 致謝70-71
• 作者簡(jiǎn)介71

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