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中国环境科学 2015年第10期35卷 3003-3009页

作者：赵文莉郝瑞霞王润众杜鹏北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 北京桑德环境工程有限公司北京100081

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮技术,以碱处理玉米芯、零价铁和活性炭组成的复合碳源作为填料,考察反硝化生物脱氮滤柱的运行效果,并借助Miseq高通量测序技术对滤柱生物膜的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明,复合碳源填料进... 详细信息

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮技术,以碱处理玉米芯、零价铁和活性炭组成的复合碳源作为填料,考察反硝化生物脱氮滤柱的运行效果,并借助Miseq高通量测序技术对滤柱生物膜的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明,复合碳源填料进行反硝化脱氮时,能有效的被微生物利用并获得较高的TN去除率.在温度为28℃左右,反硝化滤柱进水NO3--N浓度为20～30mg/L、HRT=7.7h时,TN去除率可达到95%以上,出水TOC在15mg/L左右;微生物在属水平进行聚类分析结果表明,生物膜中与反硝化作用有关的菌属和与纤维素降解有关的菌属分别占已知菌属的40.35%和29.04%.因此,污泥中反硝化作用菌属和纤维素降解有关的菌属的大量存在,为复合碳源填料高效反硝化作用提供了可能.

关键词：复合碳源填料反硝化脱氮 Miseq高通量测序微生物群落特性

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复合碳源填料深度反硝化脱氮特性研究

复合碳源填料深度反硝化脱氮特性研究

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作者：赵文莉北京工业大学

学位级别：硕士

为解决低C/N污水厂尾水深度脱氮外加固体纤维素碳源反硝化效率低、出水TOC高、填料层易堵塞等问题,本研究以玉米芯为研究对象,利用1.5%NaOH、1%H2SO4、1.5%H2O2和碱性双氧水(含有1.5%H2O2的Na OH溶液)并联合UV照射对熟的玉米芯进行预处... 详细信息

为解决低C/N污水厂尾水深度脱氮外加固体纤维素碳源反硝化效率低、出水TOC高、填料层易堵塞等问题,本研究以玉米芯为研究对象,利用1.5%NaOH、1%H2SO4、1.5%H2O2和碱性双氧水(含有1.5%H2O2的Na OH溶液)并联合UV照射对熟的玉米芯进行预处理,通过分析各种预处理方法对玉米芯释碳和脱氮性能的影响,优选出适宜的玉米芯固体碳源预处理方式;将Fe0、玉米芯和活性炭填充到直径为80mm的聚乙烯悬浮球中制成复合碳源填料,通过三因素三水平正交试验确定复合碳源填料中Fe0、玉米芯和活性炭的填充比例;建立复合碳源填料反硝化脱氮-兼氧生物滤柱(DN/AF)组合工艺,考察该工艺运行特性及微生物菌群多样性。主要研究成果如下:对预处理后玉米芯进行静态释碳和静态脱氮试验,考察预处理后玉米芯释碳、反硝化性能及微生物附着情况。结果表明,从单位质量玉米芯硝酸盐去除负荷、硝酸盐去除率及玉米芯表面性状综合考虑,用碱处理后的玉米芯,处理程度最为适宜,有利于反硝化微生物的降解和利用。以碱处理玉米芯、Fe0和活性炭作为复合碳源填料,选取零价铁类型、玉米芯/(Fe0+C)和Fe0/C三因素,进行三因素三水平正交试验确定玉米芯、Fe0和活性炭联合反硝化系统的影响因素。结果表明,以各组硝酸盐去除率、氨氮积累量、亚氮积累量和pH作为正交试验的评价标准,试验最优条件为:铁丝,玉米芯/(Fe0+C)=5:1,Fe0/C=1:2。从宏观和微观的角度研究DN/AF组合工艺稳定运行特性。一方面,对DN柱出水中TN、硝氮、TOC浓度及AF柱中出水TOC等水质指标进行评价,研究DN/AF组合工艺反硝化特性;另一方面,通过Miseq高通量测序技术和扫描电子显微镜,分析观察DN柱中玉米芯上生物膜的微生物群落组成和形态特征。研究结果表明,DN/AF组合工艺能有效去除水中硝酸盐,保证较低出水TOC,并保持良好的感官效果。反硝化滤池运行159d,单位质量碱处理玉米芯硝氮去除量可达1.32kg/kg,出水TOC在10mg/L以下;运行后期碳源相对不足时会出现亚氮的积累;玉米芯表面SEM图中可以看出,未利用前玉米芯表面非常粗糙,有较多的孔洞;微生物利用后玉米芯表面孔洞增加,并附有一层致密的生物膜,生物膜中微生物以球状和杆状菌为主,成簇生长在玉米芯的表面;根据Miseq高通量测序结果,对微生物在属水平进行聚类分析可知,生物膜中与反硝化作用有关的菌属和与纤维素降解有关的菌属,分别占已知菌属的40.35%和29.04%。因此,污泥中反硝化作用菌属和纤维素降解有关的菌属的大量存在,为复合碳源填料高效反硝化作用提供了可能。本研究在玉米芯作为反硝化碳源时预处理方式的对比筛选,新型复合碳源填料制备及微生物测序技术方面具有一定的新颖性,为改善现行再生水厂氮素含量较高现状,推进污水资源化利用,提高再生水水质方面具有积极意义。

关键词：预处理反硝化复合碳源填料 Miseq高通量测序

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