硫自养反硝化土壤渗滤反应器处理生活污水的研究

【摘要】：生活污水的过度排放会使水质恶化、破坏生态平衡、危害人类健康。尽管污水处理厂能有效地处理大部分来自城镇的生活污水,然而大型的污水处理厂造价高、能源消耗与占地面积都很大,在偏远农村地区难以广泛地推广应用,因此处理偏远农村地区的生活污水,应当开发一种简单而有效的就地处理系统。本研究结合了传统的土壤处理工艺与生物反应器工艺,构建了一套硫/硫铁矿自养反硝化土壤渗滤生物反应器(SIBSAD/SIBPAD)系列,具体的研究结果如下:对于石英砂、沸石、活性炭与火山岩这些天然多孔滤料的吸附实验表明,活性炭对COD,沸石对氨氮与硝氮、火山岩对总磷的具有良好的吸附性能。动态吸附柱实验结果表明反应器对氨氮的吸附效果最好,吸附率达到了53.46%,吸附饱和时间超过9 h。SIBSAD/SIBPAD系列在120天的模拟生活污水实验期(包括14 d实际污水实验期)内,SIBSAD的COD去除率达到86.32%,氨氮去除率为92.56%,总磷去除率为77.40%,其中ANS的硝氮去除率为89.74%;而SIBPAD的COD去除率为87.14%,氨氮去除率为89.65%,总磷去除率82.58%,其中ANS的硝氮去除率为80.72%。SIBSAD对硝氮的去除能力要高于SIBPAD,但是SIBSAD的出水p H最终降为3.47,且硫酸根浓度最高可达到了145.46 mg L-1;SIBPAD的总磷去除率要高于SIBSAD,其出水p H保持在7以上,且硫酸根最高浓度仅为63.22 mg L-1。SIBSAD中的反硝化作用主要来自硫杆菌属Thiobacillus,而且还存在大量产硫酸的硫氧化菌属如Sulfobacillus、Acidiphilium、Thiomonas以及Acidithiobacillus,造成出水的p H值持续降低与硫酸根浓度过量,生物多样性单一。而SIBPAD中的反硝化作用不仅来自硫杆菌属Thiobacillus,更多的是依靠异养反硝化菌Thauera与Halomonas,这表明其反硝化实际上是一个自养与异养结合的兼养进程,它保证了出水p H保持稳定且硫酸根生成量小,还拥有较高的生物多样性。SIBSAD/SIBPAD系列具有实际应用前景,为就地处理生活污水领域提供了一种合适的备选方案,同时也为我们开发自养反硝化与土壤处理的结合工艺提供了理论基础。 【关键词】：生活污水 自养反硝化 硫 硫铁矿 兼养反硝化
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 中国水污染现状与形成原因11-12
• 1.1.1 中国水污染现状11-12
• 1.1.2 生活污水的特征及危害12
• 1.2 生活污水处理研究进展12-20
• 1.2.1 传统活性污泥法12-14
• 1.2.2 土壤处理法14-17
• 1.2.3 生物反应器17-20
• 1.3 研究目的及研究内容20-22
• 1.3.1 研究目的20-21
• 1.3.2 研究内容21-22
• 1.4 技术路线22-23
• 第二章 吸附填料对污染物吸附能力的研究23-42
• 2.1 引言23
• 2.2 材料与方法23-28
• 2.2.1 样品采集23-24
• 2.2.2 实验设备24-25
• 2.2.3 实验试剂25-26
• 2.2.4 实验方法26-28
• 2.3 结果与讨论28-40
• 2.3.1 不同填料对指定污染吸附能力的研究28-33
• 2.3.2 混合填料对污染物动态吸附能力的研究33-38
• 2.3.3 讨论38-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 硫自养反硝化土壤渗滤反应器处理生活污水的研究42-63
• 3.1 引言42-43
• 3.2 材料与方法43-49
• 3.2.1 样品采集43
• 3.2.2 实验设备43-44
• 3.2.3 实验试剂44
• 3.2.4 实验方法44-49
• 3.3 结果与讨论49-62
• 3.3.1 COD去除49-51
• 3.3.2 氨氮去除51-53
• 3.3.3 硝氮去除53-54
• 3.3.4 总磷去除54-55
• 3.3.5 pH与硫酸根55-57
• 3.3.6 讨论57-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第四章 硫铁矿自养反硝化土壤渗滤反应器处理生活污水的研究63-79
• 4.1 引言63-64
• 4.2 材料与方法64-66
• 4.2.1 样品采集64
• 4.2.2 实验设备64
• 4.2.3 实验试剂64
• 4.2.4 实验方法64-66
• 4.3 结果与讨论66-78
• 4.3.1 COD去除66-68
• 4.3.2 氨氮去除68-70
• 4.3.3 硝氮去除70-71
• 4.3.4 总磷去除71-72
• 4.3.5 pH与硫酸根72-73
• 4.3.6 讨论73-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第五章 对SIBSAD/SIBPAD中微生物群落的分析79-90
• 5.1 引言79
• 5.2 材料与方法79-84
• 5.2.1 样品采集79
• 5.2.2 实验设备79-80
• 5.2.3 实验试剂80-81
• 5.2.4 实验方法81-84
• 5.3 结果与讨论84-89
• 5.3.1 SIBSAD中ANS的微生物群落84-86
• 5.3.2 SIBPAD中ANS的微生物群落86-88
• 5.3.3 讨论88-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 结论与建议90-93
• 6.1 结论90-91
• 6.2 建议91-93
• 参考文献93-113
• 致谢113-115
• 附录115-116

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