本文關(guān)鍵詞：間歇曝氣序批式反應(yīng)器處理養(yǎng)豬沼液的特性研究

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【摘要】：養(yǎng)豬沼液具有量大,氨氮(NH_4+-N)濃度高、碳氮比(COD/TN)低的特點,采用傳統(tǒng)生物方法處理脫氮困難,無法滿足日益嚴格的排放標準。間歇曝氣序批式反應(yīng)器(Intermittent aeration sequencing batch reactor,IASBR)在傳統(tǒng)SBR基礎(chǔ)上發(fā)展而來,在處理低碳氮比、高氨氮的廢水方面具有明顯的優(yōu)勢。本研究同時用IASBR和傳統(tǒng)SBR處理養(yǎng)豬沼液,研究了不同條件下(間歇曝氣次數(shù)、進水碳氮比和運行負荷)污染物去除效果的差異,并通過微生物群落分析解釋了產(chǎn)生差異的原因。取得如下研究成果:1.在不同進水碳氮比和進水容積負荷下,間歇曝氣次數(shù)越多,反應(yīng)器對TN和氨氮的去除效果率越高,且穩(wěn)定性更好,耐沖擊負荷性更強。當碳氮比為3.0,TN負荷為0.38 kg/(m3·d)時,IASBR(4)(間歇曝氣4次)對總氮(TN)、氨氮、TOC(總有機碳)的去除率分別達到92%、99%和92%左右,系統(tǒng)亞硝化率穩(wěn)定在70%以上,明顯好于IASBR(2)(間歇曝氣2次)和SBR。2.沼液的進出水三維熒光分析表明,沼液的熒光峰主要集中在I,II區(qū)的芳香族蛋白質(zhì)類似物和IV區(qū)的溶解性微生物副產(chǎn)物。經(jīng)過處理后,熒光峰數(shù)量增加,但熒光強度明顯下降,表明大分子有機物被分解成小分子物質(zhì),且IABR(4)、IASBR(2)的熒光強度下降幅度大于SBR。3.周期ORP和pH能夠很好的反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)變化,在低氨氮負荷時IASBR(4)、IASBR(2)出現(xiàn)pH“氨谷”,指示氨氮氧化完成。而SBR始終沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。周期污染物濃度變化與沿程pH、ORP變化有極強的相關(guān)性。周期FA濃度變化表明,由于IASBR(4)和IASBR(2)的氨氮氧化速率較快,導致分別在第100 min和350 min時FA低于抑制NOB濃度濃度。較低的氨氮負荷不利于短程硝化的實現(xiàn),提高進水氨氮負荷,有利于獲得較高的亞硝化率。對SBR來說,由于氨氮氧化速率較慢,FA抑制處于較高濃度,NOB被抑制,SBR始終能夠獲得較高的亞硝化率。4.在IASBR(4)基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化碳源投加方式,結(jié)果發(fā)現(xiàn),將約23%的碳源投加到后端缺氧段,能夠有效提高碳源利用率,相比單點投加方式,節(jié)約0.2個碳氮比。同時批次試驗證明,長時間缺氧會抑制NOB的活性,缺氧時間越長,抑制作用越大,NOB從缺氧環(huán)境進入到好氧環(huán)境后,需要15 min恢復活性。5.高通量測序顯示,三組反應(yīng)器的優(yōu)勢菌種為:變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)等。與硝化反硝化有關(guān)的細菌(亞硝化單胞菌、陶厄氏菌)在IASBR(4)系統(tǒng)中積累最多,IASBR(2)次之,SBR最少。此外,由于曝氣模式的不同,IASBR(4)和IASBR(2)系統(tǒng)中富集較多兼性厭氧菌,而在SBR中好氧菌所占比例較高。不同的曝氣模式產(chǎn)生不同的微生物種群結(jié)構(gòu),Alpha多樣性分析表明,IASBR系統(tǒng)中物種豐富度和微生物群落結(jié)構(gòu)復雜度均好于傳統(tǒng)SBR。
【關(guān)鍵詞】：養(yǎng)豬沼液 IASBR 氨氮 總氮 碳氮比
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X713
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-23
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 養(yǎng)豬沼液處理工藝概況9-12
• 1.2.1 自然處理10-11
• 1.2.2 資源化利用11
• 1.2.3 生物法處理11
• 1.2.4 當前處理工藝存在的問題11-12
• 1.3 生物脫氮原理12-19
• 1.3.1 傳統(tǒng)生物脫氮理論12-14
• 1.3.2 新型生物脫氮工藝14-16
• 1.3.3 短程硝化的影響因素16-19
• 1.4 間歇曝氣序批式反應(yīng)器19-21
• 1.4.1 序批式反應(yīng)器19-20
• 1.4.2 間歇曝氣序批式反應(yīng)器20
• 1.4.3 間歇曝氣序批式反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用20-21
• 1.5 研究的目標、內(nèi)容與技術(shù)路線21-23
• 1.5.1 研究目的21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-22
• 1.5.3 技術(shù)路線22-23
• 第2章 實驗裝置與方法23-30
• 2.1 進水水質(zhì)23
• 2.2 試驗裝置23-24
• 2.3 實驗設(shè)計與運行條件24-25
• 2.4 測試項目與儀器方法25-30
• 2.4.1 常規(guī)水質(zhì)25-26
• 2.4.2 三維熒光光譜分析26
• 2.4.3 硝化菌和硝化活性檢測26-27
• 2.4.4 高通量測序分析27-30
• 第3章 IASBR與SBR處理養(yǎng)豬沼液效果的比較研究30-45
• 3.1 氮變化特性30-35
• 3.1.1 TN去除30-32
• 3.1.2 氨氮去除32-34
• 3.1.3 亞硝氮積累34-35
• 3.2 有機物去除特性35-36
• 3.3 總磷去除特性36-37
• 3.4 三維熒光光譜分析37-38
• 3.5 單周期內(nèi)pH、ORP和游離氨變化38-43
• 3.5.1 pH和ORP39-42
• 3.5.2 游離氨濃度42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第4章 IASBR運行條件的優(yōu)化研究45-52
• 4.1 碳源投加方式優(yōu)化45-48
• 4.1.1 污染物去除效果分析46-47
• 4.1.2 pH和ORP變化規(guī)律分析47-48
• 4.2 缺氧時間的優(yōu)化研究48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第5章 IASBR與SBR處理沼液的微生物群落比較52-59
• 5.1 硝化菌和污泥硝化活性檢測52-53
• 5.1.1 硝化菌52-53
• 5.1.2 污泥硝化活性53
• 5.2 基于高通量分子測序的微生物群落結(jié)構(gòu)比較53-58
• 5.2.1 相似性分析53-54
• 5.2.2 Alpha多樣性分析54-55
• 5.2.3 IASBR和SBR物種結(jié)構(gòu)分析55-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 第6章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 研究結(jié)論59-60
• 6.2 研究不足及展望60-61
• 參考文獻61-67
• 攻讀學位期間獲得的研究成果67-68
• 致謝68-69

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本文編號：964660