磁生物载体的制备及SBBR效能研究

论文摘要

水体中氮素污染越来越受到人们的关注。“十二五”规划框架将氨氮列入总量控制,这项规定对城市污水处理提出了新要求。本研究利用生物载体强化技术,将好氧反硝化细菌和磁强化技术有机结合,开发新型高效磁生物载体,对其反硝化效能进行了考察。利用磁生物载体和SBR系统相结合,构建SBBR污水脱氮除碳系统,考察稳定运行时反应系统内氮素和COD的去除效能,同时研究了不同环境条件对SBBR系统内的总氮和COD去除效果的影响。通过PCR-DGGE技术分析系统中的群落结构,为现有污水处理系统的强化及同步脱氮除碳机理提供进一步参考。研究表明,2#载体挂膜效果最好,同时能促进功能菌T13的处理效果,接种15d后生长吸光度和硝氮去除率分别达到最优值0.91和94.17%,明显优于纯菌。2#载体的3种磁强化处理中,P#和M+P#载体对促进NO3-N的去除效果最有利,平均去除率提高至99.06%和98.44%。M#,M+P#载体提高了OUR值,分别达到48.28和50.25gO 2·（gMLVSS·hr）-1。在检测不同时间T13生物膜对氮素的转化结果发现, P#和M#载体4h后对硝氮去除率即达到95.79%和96.38%,对水中的亚硝氮也有良好的去除效果。12h后对总氮的去除可以达到91.63%和92.46%。根据试验结果选择P#作为反应器投加载体。将载体投入反应器中构建SBBR系统。在SBBR和对照系统两个反应器运行期间,SBBR平均出水氨氮浓度为2.91mg/L,去除率为96.79%,出水总氮去除率76.19%,COD评价出水49.25mg/L。对照系统平均出水氨氮浓度7.23mg/L,去除率92.08%,总氮平均去除率59.84%。平均COD出水浓度55.93mg/L,SBBR的总氮和COD去除效果及稳定性都优于对照系统。SBBR系统的最佳的HRT为24小时,对照系统为28小时。SBBR系统在pH为7-9之间总氮和COD去除效能较高,而对照系统在pH范围为7-8时可以取得相应最佳效果。随着DO浓度升高,两套系统总氮去除率都有所下降,SBBR及对照系统最佳DO浓度均为2.0mg/L。DGGE分析显示,SBBR系统和对照系统都有丰富的多样性,T13功能菌在运行过程中一直存在于磁强化载体内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 水体中的氮素污染
• 1.1.2 传统生物脱氮工艺
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 新兴脱氮技术
• 1.2.2 好氧反硝化现象
• 1.2.3 磁技术及其应用
• 1.2.4 SBBR及其应用
• 1.3 课题来源研究目的意义和内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究目的和意义
• 1.3.3 研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验装置和材料
• 2.1.1 反应器
• 2.1.2 试验水质与接种污泥
• 2.1.3 功能微生物
• 2.1.4 载体及磁性材料
• 2.1.5 试验水质及培养基
• 2.2 水质分析项目与方法
• 2.3 分子生物学手段
• 2.3.1 基因组DNA的提取
• 2.3.2 PCR扩增
• 2.3.3 DGGE技术
• 2.4 试验仪器与设备
• 第3章 磁强化载体的挂膜及效能研究
• 3.1 磁强化载体挂膜
• 3.1.1 载体初步筛选
• 3.1.2 载体的磁强化处理
• 3.2 载体挂膜及效能初步测定
• 3.2.1 载体的挂膜
• 3.2.2 磁强化载体的效能研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 磁强化SBBR运行效果及影响因素
• 4.1 SBBR运行效果
• 4.1.1 SBBR的脱氮效果
• 4.1.2 SBBR的COD去除效果
• 4.2 SBBR的影响因素
• 4.2.1 HRT对SBBR系统的影响
• 4.2.2 pH对SBBR的影响
• 4.2.3 DO浓度对SBBR的影响
• 4.3 SBBR反应器微生物群落演替规律
• 4.3.1 微生物16SrDNA序列扩增结果
• 4.3.2 DGGE及分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢