【摘要】：近三十年來,隨著經(jīng)濟持續(xù)增長,養(yǎng)豬行業(yè)快速發(fā)展,豬場廢水已成為主要的農(nóng)業(yè)污染源,嚴重威脅著水環(huán)境生態(tài)安全,其引發(fā)的環(huán)境污染已成為社會熱點問題。豬場廢水具有碳氮磷濃度高、碳氮比低、組分復雜、排放量大等特點。為解決這些污染問題,本研究開發(fā)了一套新型的分級進水生物反應器(distributed-inflow biological reactor,DBR)用于處理豬場廢水。應用DBR技術,本論文首先探討不同的分級進水比例對廢水中高濃度碳氮去除效果的影響,探討碳氮去除途徑和機制,研究最佳進水比例下DBR對廢水中抗生素的去除效果和機理。同時,采用三維熒光光譜技術對DBR處理出水中難降解有機物進行分析和鑒定。最后,應用高通量測序技術,分別對接種污泥(Wastewater treatment plant,WWTP)、DBR、以及缺氧/好氧系統(tǒng)(A/O)中微生物組成和功能菌群進行全面地解析和研究。主要獲得以下結果:(1)應用DBR反應器(主要由DBR-1和DBR-2組成)處理豬場廢水,結果表明,不同分級進水比例(5:5,6:4,7:3和8:2)對廢水中COD和氨氮去除效率基本沒有影響,平均去除率分別達到86.6%和96.8%。但分級進水比例對TN去除效率有較大影響,DBR系統(tǒng)去除TN的最佳進水分配比為6:4-7:3。在最佳進水分配比例下,TN去除率可達86.2%。在線監(jiān)測研究碳氮去除規(guī)律的試驗表明,在一個運行周期內,DBR-1和DBR-2反應區(qū)混合液中有機物濃度基本維持穩(wěn)定,這主要歸因于好氧異養(yǎng)菌群和缺氧異養(yǎng)菌群的實時高效去除。盡管兩個反應區(qū)混合液中氮素濃度(NH4+-N、NO33-N和NO2-N)呈現(xiàn)一定程度的周期性波動,但DBR系統(tǒng)出水中碳氮濃度基本保持穩(wěn)定。此外,DBR系統(tǒng)中曝氣階段硝化速率與pH變化速率之間存在較好相關性。最后,對比DBR與A/O系統(tǒng)性能可知,在TN去除效率、單位體積廢水能耗和維護管理等方面,DBR有較為明顯的優(yōu)勢。(2)采用間歇進水一級缺氧-好氧(A/O)系統(tǒng)處理豬場廢水,該系統(tǒng)對廢水中外加低濃度(0.1 mg/L)和高濃度(1 mg/L)土霉素(OTC)的去除率分別達81%-89.8%和96%-98%,缺氧微生物對OTC去除起主要作用。此外,0.1 mg/L OTC對A-O系統(tǒng)性能基本沒有影響,但1 mg/L OTC對硝化和反硝化反應均產(chǎn)生明顯地抑制作用。分級進水DBR對豬場廢水中原有OTC和四環(huán)素(TC)抗生素的去除率分別達84.1%和63.6%,而分級進水A/O系統(tǒng)對廢水中OTC和TC的去除率分別為76.6%和61.5%。(3)三維熒光光譜技術聯(lián)合平行因子分析法研究表明,豬場廢水中熒光物質主要是C1(240,305nm/415nm,陸源類腐殖質),C2(275/320nm,類酪氨酸)和C3(220/300-350nm,類色氨酸)。而DBR和A/O系統(tǒng)處理出水中主要熒光組分均為C1(240,330/420nm,陸源類腐殖質)、C2(265,370/490nm,陸源類腐殖質)和 C3(235,280/350nm,類色氨酸),其中僅有C1組分(陸源類腐殖質)在豬場廢水和出水中持續(xù)存在。盡管DBR和A/O系統(tǒng)出水熒光組分完全相同,但A/O系統(tǒng)出水熒光組分的強度明顯低于DBR出水。熒光指數(shù)(FI)和新鮮度指數(shù)(β/α)證實,DBR和A/O系統(tǒng)出水中的難降解有機物主要來自陸源植物和生物系統(tǒng)微生物內源代謝有機物。(4)高通量測序研究表明,相比于DBR和A/O系統(tǒng),接種污泥WWTP具有更好的物種多樣性和均勻度。在門級水平上,Proteobacteria和Bacteroidetes是三個生物系統(tǒng)中最主要的菌群,;在綱水平上,β-Proteobacteria是降解去除廢水中碳氮磷及其他污染物的優(yōu)勢菌群。在屬水平上,好氧異養(yǎng)菌(Chryseolinea,Filimonas和Fluviicola等)主要參與高濃度有機物的降解,而氨氧化菌(AOB,Nitrosomonas)和反硝化菌(Comamonas,Thauera)等主要參與高濃度氮素的去除,這三者是DBR和A/O系統(tǒng)中最主要的功能菌。在春冬兩季,WWTP中除反硝化菌外,其他菌群豐度基本穩(wěn)定。對于DBR和A/O系統(tǒng),春季時期AOB和聚磷菌(PAOs)的豐度均明顯低于冬季,但其他功能菌群受季節(jié)影響的變化規(guī)律有較大差異。最后,微生物代謝組分析結果表明,DBR和A/O系統(tǒng)微生物代謝產(chǎn)物主要是氨基酸、糖類及醇類等,但WWTP中代謝產(chǎn)物主要是酮類、胺類、酸類和酯類等物質。
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省市的集約化規(guī)�；i養(yǎng)殖取得了非常可觀的成就，養(yǎng)殖規(guī)模由幾千頭發(fā)展到幾逡逑十萬頭。據(jù)統(tǒng)計，在１９９４－２００４年，我國生豬存欄量由４．２億頭增至４．８億頭，，X棾ゅ義希保矗常ィ懷隼噶坑桑矗慘諭吩鮒粒叮慘諭罰齔ぃ矗罰叮�，哇E保畢允荊保梗梗梗玻埃保澳曇湮義義瞎硌騁檔墓婺；蹋校�。辶x稀埃危殄澹弈瓿齙擔擔巴罰紫卵苫С隹乇謖甲艸隼噶勘壤懾義希懾吻沙鑾桑擔巴罰傘鲆澹棖擅緇С隼噶空甲芑鋼帽壤義希福板澹義

本文編號：2623491