【摘要】：近三十年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng),養(yǎng)豬行業(yè)快速發(fā)展,豬場(chǎng)廢水已成為主要的農(nóng)業(yè)污染源,嚴(yán)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(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。豬場(chǎng)廢水具有碳氮磷濃度高、碳氮比低、組分復(fù)雜、排放量大等特點(diǎn)。為解決這些污染問(wèn)題,本研究開(kāi)發(fā)了一套新型的分級(jí)進(jìn)水生物反應(yīng)器(distributed-inflow biological reactor,DBR)用于處理豬場(chǎng)廢水。應(yīng)用DBR技術(shù),本論文首先探討不同的分級(jí)進(jìn)水比例對(duì)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(jī)制,研究最佳進(jìn)水比例下DBR對(duì)廢水中抗生素的去除效果和機(jī)理。同時(shí),采用三維熒光光譜技術(shù)對(duì)DBR處理出水中難降解有機(jī)物進(jìn)行分析和鑒定。最后,應(yīng)用高通量測(cè)序技術(shù),分別對(duì)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(jìn)行全面地解析和研究。主要獲得以下結(jié)果:(1)應(yīng)用DBR反應(yīng)器(主要由DBR-1和DBR-2組成)處理豬場(chǎng)廢水,結(jié)果表明,不同分級(jí)進(jìn)水比例(5:5,6:4,7:3和8:2)對(duì)廢水中COD和氨氮去除效率基本沒(méi)有影響,平均去除率分別達(dá)到86.6%和96.8%。但分級(jí)進(jìn)水比例對(duì)TN去除效率有較大影響,DBR系統(tǒng)去除TN的最佳進(jìn)水分配比為6:4-7:3。在最佳進(jìn)水分配比例下,TN去除率可達(dá)86.2%。在線監(jiān)測(cè)研究碳氮去除規(guī)律的試驗(yàn)表明,在一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi),DBR-1和DBR-2反應(yīng)區(qū)混合液中有機(jī)物濃度基本維持穩(wěn)定,這主要?dú)w因于好氧異養(yǎng)菌群和缺氧異養(yǎng)菌群的實(shí)時(shí)高效去除。盡管兩個(gè)反應(yīng)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(dòng),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(guān)性。最后,對(duì)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(hù)管理等方面,DBR有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。(2)采用間歇進(jìn)水一級(jí)缺氧-好氧(A/O)系統(tǒng)處理豬場(chǎng)廢水,該系統(tǒng)對(duì)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(dá)81%-89.8%和96%-98%,缺氧微生物對(duì)OTC去除起主要作用。此外,0.1 mg/L OTC對(duì)A-O系統(tǒng)性能基本沒(méi)有影響,但1 mg/L OTC對(duì)硝化和反硝化反應(yīng)均產(chǎn)生明顯地抑制作用。分級(jí)進(jìn)水DBR對(duì)豬場(chǎng)廢水中原有OTC和四環(huán)素(TC)抗生素的去除率分別達(dá)84.1%和63.6%,而分級(jí)進(jìn)水A/O系統(tǒng)對(duì)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(shù)聯(lián)合平行因子分析法研究表明,豬場(chǎng)廢水中熒光物質(zhì)主要是C1(240,305nm/415nm,陸源類腐殖質(zhì)),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(zhì))、C2(265,370/490nm,陸源類腐殖質(zhì))和 C3(235,280/350nm,類色氨酸),其中僅有C1組分(陸源類腐殖質(zhì))在豬場(chǎng)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(qiáng)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(shí),DBR和A/O系統(tǒng)出水中的難降解有機(jī)物主要來(lái)自陸源植物和生物系統(tǒng)微生物內(nèi)源代謝有機(jī)物。(4)高通量測(cè)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(mén)級(jí)水平上,Proteobacteria和Bacteroidetes是三個(gè)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(shì)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(jī)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(duì)于DBR和A/O系統(tǒng),春季時(shí)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(jié)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(zhì)。
【圖文】：

省市的集約化規(guī)�；i養(yǎng)殖取得了非�？捎^的成就，養(yǎng)殖規(guī)模由幾千頭發(fā)展到幾逡逑十萬(wàn)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在１９９４－２００４年，我國(guó)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(dān)擔(dān)巴罰紫卵苫С隹乇謖甲艸隼噶勘壤懾義希懾吻沙鑾桑擔(dān)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(hào)：2623491