固液体碳源对反硝化生物滤池的影响及微生物特性.pdf

中文摘要 摘 要 水体富营养化是我国迫切需要解决的环境问题。城镇污水处理厂将过量的氮 排入受纳水体是水体富营养化的主要原因之一。在环境容量受限的情况下，达到 一级B 标准排放的污水厂出水仍然对自然水体环境造成很大的负担，“提标改造” 行动势在必行。总氮是制约提标改造的关键指标之一，污水碳氮比直接影响生物 脱氮效率，投加外碳源是低碳源污水厂实现总氮达标的方法。外加碳源可以分为 液体碳源和固体碳源，两者各有优势，但目前研究大多数局限在单一固液体碳源 的反硝化表现，研究结果相互之间不具备可比性；直接对比固液体碳源的反硝化 效果和污泥产量，量化其性能优劣的研究并不多见。因此，本课题以液体碳源乙 酸钠、固体碳源聚己内酯和固体碳源与陶粒1：1 混合物作为反硝化碳源对比分析 两类碳源对反硝化效果，微生物群落特性和污泥产率、碳耗等方面的共同点和差 异性，主要研究结果和结论如下： 以完全反硝化为目标时，发现液体碳源反硝化滤池所需要的停留时间少于固 体碳源反硝化滤池。液体/ 固体碳源反硝化滤池在不同进水氮浓度的情况下，平均 出水硝酸盐浓度约为2mg/L，氮去除率可以达到90% 以上。进水氮浓度较高时（大 于35mg/L ），混合反硝化滤池可以达到以更少的PCL 实现更高的去除率的目标； 进一步探究进水硝酸盐浓度与停留时间的关系，可以用指数函数进行拟合。液体 0.024x 2 碳源反硝化滤池的拟合方程为 y=29.573e ，R =0.994 ，固体碳源反硝化滤池的 0.041x 2 拟合方程为 y=21.105e ，R =0.997 。可根据拟合方程确定不同进水硝酸盐浓度 下所需要的停留时间；液体碳源反硝化滤池的平均氮负荷为0.68 gN/(L▪d)，高于固 体碳源反硝化滤池的0.52 gN/(L▪d) 。表明液体碳源所能承担的氮负荷大于固体碳源， 液体碳源反硝化滤池的反硝化能力也高于固体碳源反硝化滤池。 ②以探究停留时间对脱氮效果的影响为目标时，发现停留时间越短，反硝化 滤池出水硝酸盐浓度越高，反硝化效果越差。在停留时间较短时，固体碳源反硝 化滤池脱氮能力小于液体碳源，当停留时间较长时，固体碳源反硝化效果可以与 液体碳源相同，出水硝酸盐浓度低至 0-1 mg/L。混合反硝化滤池，即减少固体碳 源PCL 的投加量，在停留时间较长时，可以达到与投加量相对应的处理效果，甚 至超过。液体碳源反硝化滤池的反硝化能力整体高于固体碳源和混合反硝化滤池。 当停留时间增加时，液体碳源反硝化滤池的反硝化能力逐渐降低，固体碳源和混 合反硝化滤池反硝化能力逐渐增加。 ③以探究微生物特性为目标，高通量测序结果表明测序深度足够，接种污泥 S1 中的微生物多样性最高，液体碳源反硝化滤池样品S2 最低；在微生物群落组成 I 重庆大学硕士学位论文 方面，门水平下 5 个样本中含量最高的是变形菌门 Proteobacteria, 拟杆菌门 Bacteroidetes, 厚壁菌门Firmicutes, 放线菌门Actinobacteria 和绿弯菌门Chioroflex 等五种细菌；在反硝化滤池微生物群落比较中，每个样品的三个平行样之间的相 似性最高。固体碳源反硝化滤池 S3 和混合反硝化滤池的固体碳源部分S4 的物种 关系最近， S4 到混合反硝化滤池的陶粒部分S5 的细菌种类具有一定的传递性。 固体碳源S3-S5 和液体碳源S2 两个反硝化系统中的物种分布有明显差异，由碳源 类型的差别所造成。接种污泥 S1 随着微生物的驯化，微生物群落发生明显变化。 反硝化菌在 S2-S5 的反硝化系统中相对 S1 有不同程度的富集，其中 S2 以 Flavobacterium, Thauera , norank_p_Gracilibacteria 和Azospira 为主； S3-S5 内部 丰度较高的细菌种类保持一致性的比例较高，其中 Acidovorax