耐低温反硝化菌剂研制及其处理生活污水研究

【摘要】：目前水体中的氮素污染已经成为我国环境保护面临的一个重要问题。高效经济稳定的脱氮处理技术及其基础应用研究非常重要。相对于理化法,生物脱氮具有更高的经济效益,是目前应用最广的技术。温度对反硝化的影响非常大,我国北方地区冬季气候寒冷,造成该地区冬季污水处理厂脱氮处理效果不理想。本研究以实验室已存的三株耐冷反硝化菌LTD-03,LTD-05,LTD-16为研究对象,根据三株菌的脱氮特性,研制耐低温反硝化菌剂,考察菌剂的生长特性及低温脱氮特性。将菌剂用于生活污水的脱氮处理,探讨处理时的环境条件及处理效果。考察三株耐冷反硝化菌的脱氮特性发现,三株菌的硝氮和总氮去除率LTD-03LTD-16LTD-05;三株菌的亚硝氮积累量LTD-03LTD-16LTD-05。根据三株菌的这一特性,通过三株菌的混合,研制复合菌剂,复合菌剂比例为(LTD-03):(LTD-05):(LTD-16)=2:1:3时,能够在获得最大硝酸盐氮降解速率的同时积累最少的亚硝酸盐氮,将此复合菌剂标记为菌剂CM。考察CM的生长特性,菌剂CM生长的最佳C/N为20:1;虽然随着温度的升高,菌剂CM生长越旺盛,但是初始OD600≈0.40时,接种60h后,OD600≈1.21,菌剂的平均生长速率达到0.52d-1,菌剂在10℃也能生长良好。CM生长的最佳p H=8,p H=6仅为p H=8时生长速率的1/10;最佳装液量为400m L,是装液量为100m L时生长速率的1.69倍。菌剂CM的脱氮特性研究表明,在低温5~15℃的范围内,CM能够良好地进行反硝化,虽然脱氮能力随着温度的升高而变强,但是在10℃时接种菌剂CM60h后硝氮去除率可达89.80%;初始硝氮浓度为200mg/L时的硝酸盐降解速率是50mg/L时的2.26倍;氨氮浓度超过20mg/L会严重抑制菌剂的脱氮能力;菌剂脱氮最佳p H为8,相对于p H为6时硝氮提高了63.91%;最佳C/N为20:1,相对于C/N为5:1硝氮去除率提高了32.47%。菌剂CM在10℃条件下处理生活污水的研究表明,脱氮过程中外加碳源是非常有必要的,添加碳源后硝氮去除率是未添加碳源时的4.11倍。生活污水中原有微生物不会对菌剂CM的脱氮能力造成影响。最佳接种量为3%,比接种量为1%时硝氮去除率提高了40.52%。菌剂CM脱氮的最佳p H为8,相对于p H为6时硝氮去除率提高了73.15%。菌剂CM与活性污泥联用能在3h内快速去除生活污水中的硝态氮,去除率达到100%,相对于未添加菌剂时硝氮去除率提高了23.50%,这种效果有利于脱氮系统在10℃条件下的启动。我国北方污水处理厂冬季平均水温一般在10℃左右,菌剂CM能够在10℃条件下快速稳定地去除生活污水中的硝态氮,具有良好的应用前景。项目研究为生活污水的脱氮处理提供了一种新的方法,对我国水污染治理及日益严重的水资源短缺有着重要的意义。 【关键词】：低温 反硝化菌剂 生物强化 脱氮 废水生物处理
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 水体中的硝酸盐11-15
• 1.1.1 水体中氮污染的来源与危害11-12
• 1.1.2 水体中硝酸盐污染现状12-13
• 1.1.3 硝酸盐污染的治理技术13-15
• 1.2 微生物反硝化及其影响因素15-17
• 1.2.1 反硝化机理15
• 1.2.2 反硝化的影响因素15-17
• 1.3 低温对反硝化的影响及应对措施17-19
• 1.3.1 低温对反硝化的影响17-18
• 1.3.2 微生物反硝化的低温强化策略18-19
• 1.4 国内外利用生物强化进行生活污水脱氮研究现状19-21
• 1.5 课题研究意义、内容和技术路线21-22
• 1.5.1 研究意义21
• 1.5.2 研究内容21-22
• 1.6 技术路线22-23
• 2 耐低温反硝化菌剂研制23-31
• 2.1 试验材料23-24
• 2.1.1 菌种来源23
• 2.1.2 培养基23-24
• 2.1.3 试验仪器24
• 2.2 试验方法24-26
• 2.2.1 单菌硝氮降解特性研究24-25
• 2.2.2 复合菌比例实验25-26
• 2.2.3 检测方法26
• 2.3 实验结果与讨论26-30
• 2.3.1 单菌的硝氮降解特性26-28
• 2.3.2 复合菌比例实验28-30
• 2.4 小结30-31
• 3 菌剂CM的生长条件研究31-36
• 3.1 试验方法31-32
• 3.1.1 菌剂生长的最佳C/N31
• 3.1.2 菌剂生长的最佳温度31
• 3.1.3 菌剂生长的最佳p H31-32
• 3.1.4 菌剂生长的最佳装液量32
• 3.2 试验结果与讨论32-35
• 3.2.1 菌剂生长的最佳C/N32-33
• 3.2.2 菌剂生长的最佳温度33-34
• 3.2.3 菌剂生长的最佳p H34
• 3.2.4 菌剂生长的最佳装液量34-35
• 3.3 小结35-36
• 4 菌剂CM的低温反硝化脱氮特性研究36-48
• 4.1 试验方法36-37
• 4.1.1 不同初始硝酸盐负荷对菌剂低温反硝化的影响36
• 4.1.2 氨氮对菌剂低温反硝化的影响36-37
• 4.1.3 不同C/N对菌剂低温反硝化效果的影响37
• 4.1.4 不同低温下菌剂CM反硝化效果37
• 4.1.5 初始p H对菌剂低温反硝化的影响37
• 4.2 试验结果与讨论37-47
• 4.2.1 不同初始硝酸盐负荷对菌剂低温反硝化的影响37-39
• 4.2.2 氨氮对菌剂低温反硝化的影响39-41
• 4.2.3 不同C/N对菌剂低温反硝化效果的影响41-43
• 4.2.4 不同温度对菌剂CM的反硝化效果43-45
• 4.2.5 初始p H对菌剂低温反硝化的影响45-47
• 4.3 小结47-48
• 5 菌剂CM处理生活污水48-56
• 5.1 生活污水来源以及硝化48
• 5.1.1 生活污水和活性污泥来源48
• 5.1.2 生活污水的硝化48
• 5.2 试验方法48-50
• 5.2.1 外加碳源以及废水中其他微生物对菌剂处理生活污水的影响48-49
• 5.2.2 菌剂单独处理生活污水49-50
• 5.2.3 菌剂与活性污泥联合处理生活污水50
• 5.3 试验结果与讨论50-55
• 5.3.1 外加碳源以及废水中其他微生物对菌剂处理生活污水的影响50-52
• 5.3.2 菌剂单独处理生活污水52-54
• 5.3.3 菌剂与活性污泥联合处理生活污水54-55
• 5.4 小结55-56
• 6 结论和建议56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 建议57-58
• 参考文献58-67
• 致谢67-68
• 在校期间研究成果68

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