城市受污染河道水体的生物修复 ——生物膜反应器用于脱氮的研究

论文摘要

水体的氮素污染对人类的生存环境造成了巨大危害,氮素污染是造成水体富营养化的主要原因,已成为人们关注的焦点。本实验采用实际受污染河道水为研究对象,研制了蜂窝陶瓷载体生物膜反应器,分别成功运用于原位和异位修复河道水去除氨氮研究。并在采用实际受污染低C/N比河道水基础上,突破了厌氧氨氧化技术受限的瓶劲,成功启动并研究了氧化沟生物膜反应器对受污染河道水厌氧氨氧化研究和反硝化研究。主要研究结果如下:（1）采用蜂窝陶瓷载体,形成生物膜反应器。分别用原位和异位方法对受污染的城市河道水进行生物修复。实验中比较了不同循环时间对水体中氨氮去除的影响,认为原位修复具有较好的效果,并确定了最佳的循环曝气时间。在循环曝气时间为2h/d条件下,原位修复对NH4+-N平均日去除率为42%～53%,3d后可达100%,对COD,TN,TP的去除分别为59.4%,48.2%,31.5%。可使河道水中氨氮和总磷的指标达到II类水的标准。（2）研究评估了氧化沟生物反应器新型脱氮系统的可行性和该系统对受污染地表水的脱氮研究中出现的厌氧氨氧化和反硝化现象共存研究。在三个多月的时间内成功实现了氧化沟反应器的启动,在连续稳定运行期间,水力停留时间为7.2h,氨氮和亚硝酸氮的去除率可分别达到40.82%,100%,TN去除率为41.08%,NH4+-N的容积负荷是12.84g/（m3·d）,NO2--N的容积负荷是0.28g/（m3·d）,TN的容积负荷是16.1g/（m3·d）。（3）从氧化沟生物膜反应器中选取生物膜和污泥混培物,并进行微生物学分子特性研究,即PCR实验。初步鉴定该混培物中含有具有厌氧氨氧化活性的浮门球菌类微生物Candidatus Desulforudis,同源性为95%,亚硝化菌Nitrosomonas eutropha,同源性为93%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 地表水污染现状
• 1.2 受污染地表水氮污染特征和主要危害
• 1.3 生物脱氮机理
• 1.4 生物脱氮新技术研究进展
• 1.5 厌氧氨氧化反应研究进展
• 1.6 本课题研究意义与内容
• 1.7 课题来源
• 1.8 本研究的创新
• 第二章 原位和异位修复受污染河道水的比较研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 生物膜的形成
• 2.3 结果和讨论
• 2.4 小结
• 第三章 新型氧化沟反应器修复受污染河道水的研究
• 3.1 实验装置和实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 厌氧氨氧化的验证
• 3.4 小结
• 第四章 氧化沟反应器中生物膜的微生物学特性研究（PCR 实验）
• 4.1 实时荧光定量PCR
• 4.2 材料与方法
• 4.3 测序结果及讨论
• 第五章 结论和建议
• 5.1 软体动物的影响和建议
• 5.2 生物反应器优点、缺点和开发前景
• 5.3 本文创新点
• 5.4 存在问题及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果