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文檔簡(jiǎn)介
1、污水生物脫氮在于氮元素的價(jià)態(tài)、形態(tài)的變化,氮元素最終以氮?dú)獾男问矫撾x水體。目前對(duì)于生物膜法脫氮的研究多集中于填料選擇、工況優(yōu)化等宏觀領(lǐng)域,由于缺乏試驗(yàn)方法,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜內(nèi)部微觀領(lǐng)域的研究。微電極由于可以進(jìn)行微米層面的檢測(cè),且測(cè)量精度高,為生物膜原位檢測(cè)提供了有力技術(shù)支持,對(duì)建立生物膜法微觀理論具有重要意義。
本文圍繞上向流曝氣生物濾池的氮遷移轉(zhuǎn)化,在試驗(yàn)裝置安裝完成后,通過(guò)控制反應(yīng)器在不同工況下運(yùn)行,探尋曝氣生物濾池穩(wěn)定處
2、理效能的典型優(yōu)化工況,然后針對(duì)典型工況下的曝氣生物濾池,分析氮元素的沿程液相分布規(guī)律,并利用微電極技術(shù)對(duì)沿程生物膜內(nèi)氮元素形態(tài)規(guī)律進(jìn)行研究,利用電子顯微鏡及PCR-DGGE技術(shù)對(duì)微生物分布進(jìn)行研究,為曝氣生物濾池工藝及其他生物膜廢水處理工藝的脫氮處理及優(yōu)化調(diào)控提供理論依據(jù)。
在反應(yīng)器內(nèi)生物膜達(dá)到成熟階段后,通過(guò)調(diào)節(jié)單一工況變量,對(duì)濾池的出水COD、NH4+和TN進(jìn)行檢測(cè),研究不同工況下處理效能的變化,得出曝氣生物濾池反應(yīng)器的典
3、型優(yōu)化工況:水力停留時(shí)間4h、氣水比5:1、進(jìn)水碳氮比5:1、進(jìn)水堿度投加量50mg/L(以CaCO3表示)。
通過(guò)拉絲毛細(xì)玻璃管,在其尖端注入離子交換膜、內(nèi)部注入電解液,并利用Ag/AgCl絲傳播信號(hào),自制離子選擇膜型電壓微電極。通過(guò)5個(gè)階梯濃度試驗(yàn),得出自制NH4+、NO2-、NO3-離子選擇性微電極的能斯特響應(yīng)曲線線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9947、0.9939、0.9966,達(dá)到定量分析使用要求。
對(duì)曝氣生物濾池
4、進(jìn)行宏觀液相氮分布及微觀生物膜內(nèi)氮分布試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)濾池沿程生物膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,且沿程不同區(qū)間對(duì)于污染物降解貢獻(xiàn)不同,COD濃度、TN濃度等并不隨高度的增加均勻變化,降解規(guī)律呈現(xiàn)區(qū)域性。其中濾池進(jìn)水段生物膜內(nèi)部基本為缺氧、厭氧環(huán)境,不適宜硝化細(xì)菌的生長(zhǎng),此區(qū)間對(duì)于污染物的去除主要表現(xiàn)為對(duì)有機(jī)物的吸收,生物膜內(nèi)未發(fā)生硝化作用,NH4+在生物膜內(nèi)逐漸累積;中前段生物膜內(nèi)部形成完整的好氧區(qū)、缺氧區(qū),區(qū)間發(fā)生同步硝化反硝化反應(yīng),TN降解量在此區(qū)間達(dá)
5、到最大 NH4+在進(jìn)入生物膜后,經(jīng)過(guò)硝化作用轉(zhuǎn)化為 NO3-,而在生物膜底,發(fā)生反硝化作用,NO3-濃度降低,硝化作用減弱,NO2-微量積累;中后段溶解氧穿透生物膜,生物膜內(nèi)部完全處于好氧狀態(tài),不適宜反硝化菌的新陳代謝,同步硝化反硝化作用逐漸停止,但由于氣水接觸充分,溶解氧上升至較大值,硝化作用逐漸加強(qiáng),NH4+進(jìn)入生物膜后,快速轉(zhuǎn)化為NO3-,NO3-逐漸積累,NH4+降解量在此區(qū)間達(dá)到最大;出水段也具有極強(qiáng)氧化性,但由于填料量的降低
6、,污染物的降解均逐漸變緩,并穩(wěn)定至出水濃度。
通過(guò)電鏡對(duì)沿程不同位置陶粒生物膜的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察,發(fā)現(xiàn)曝氣生物濾池前段、中段、后段生物膜上的微生物量不同,且呈現(xiàn)減少趨勢(shì),電鏡下觀察三者代表微生物分別為絲狀菌、球菌、桿菌。通過(guò)PCR-DGGE技術(shù)對(duì)生物膜的種群多樣性進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)曝氣生物濾池前半段多樣性指數(shù)最高,其生物膜內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)最為豐富。
通過(guò)對(duì)生物膜的種群戴斯系數(shù)分析、聚類(lèi)分析、PCA分析后發(fā)現(xiàn),曝氣生物濾池
7、中前段微觀環(huán)境較相似,中后段微觀環(huán)境較相似,且其生物膜上微生物種群結(jié)構(gòu)分別相似。在構(gòu)建了曝氣生物濾池的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)后,對(duì)系統(tǒng)特異性細(xì)菌種群分析,發(fā)現(xiàn)曝氣生物濾池前段主要優(yōu)勢(shì)菌群有Lacibacterium屬、Lacibacterium屬、Sulfurimonas屬、Epistylis屬;中段優(yōu)勢(shì)菌群為亞硝化單胞菌屬、Epistylis屬、Lysobacter屬;后段主要的優(yōu)勢(shì)菌群為Epistylis屬、Lysobacter屬、Reyran
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