城镇污水处理厂中优势藻种的鉴定及其脱氮除磷效果评价

【摘要】：为解决氮磷排放引起水体富营养化等问题，我国城镇污水即将提标执行一级A排放标准，因此迫切需要研发高效实用的深度脱氮除磷技术。基于藻类生物膜技术的脱氮除磷优势，其在城镇污水深度脱氮除磷中具有良好运用前景。选取脱氮除磷能力强的优势藻种并采用固定化技术解决藻液分离问题，是解决藻类生物膜技术实际运用的关键。本论文采用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）对某城镇污水处理厂二沉池中优势藻种进行鉴定；研究了氮源、氮磷比、初始藻含量和光照强度等影响因素对优势藻种脱氮除磷效果的影响，并优化了脱氮除磷条件；在此基础上，探讨了挂摸填料种类及水流流速对优势藻种固定化脱氮除磷的影响。论文获得了以下主要结论： （1）采用PCR-DGGE对某城市污水处理厂二沉池出水中生物组成进行鉴定，结果表明大型丝状绿藻短带鞘藻（Oedogonium brevicingulatum）为水体中优势藻种。短带鞘藻对污水适应性较好，在接入培养基后第2d就可进入对数生长期，6d后达到稳定期,具有较高的生长速率。 （2）短带鞘藻对污水中氨氮（NH4+），硝氮（NO3-）和正磷酸盐（PO43-）的吸收过程符合米氏方程。结果表明，短带鞘藻在低氮磷条件下(氮浓度5mg/L，磷浓度0.5mg/L)，对营养物质拥有更好的去除效果。相比于硝氮，短带鞘藻在以氨氮为氮源时对营养物质的去除率更高。当氮磷比在5:1到20:1之间时，氮或磷的浓度变化对短带鞘藻脱氮除磷效率的影响较小。在初始生物量0.5-1.0g/L范围内，短带鞘藻对氨氮的去除效率随着初始生物量的增加逐渐增加，而当生物量大于1.5g/L时去除效率降低；在初始生物量为0.7-1.5g/L范围时，短带鞘藻对PO43-的去除效率无显著变化，而当生物量降低到0.5g/L时去除率下降至82%。在无光照的条件下短带鞘藻几乎不能去除氮磷，随着光照强度的增加（0-4000Lux），短带鞘藻对氮磷的去除率逐渐增加。 （3）与组合填料和半软性填料相比，立体弹性填料对短带鞘藻的固定化体系具有相近的脱氮除磷效率，但该体系的工程应用成本更低。采用立体弹性填料固定短带鞘藻后，出水中藻细胞浓度显著降低；且相比于悬浮藻体系，固定化短带鞘藻体系7d后可将NH4+的去除率由37.8%提高至至51.4%，对PO43-去除率由54.8%提高至81.9%。当水流平均速度为流速45cm/s，3d后即已可将磷几乎完全去除。 【关键词】：脱氮除磷 优势藻种 城镇污水 PCR-DGGE 固定化
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 前言9-20
• 1.1 城镇污水生物脱氮除磷的原理与工艺9-13
• 1.1.1 城镇污水生物脱氮除磷技术的原理9-11
• 1.1.2 城镇污水生物脱氮除磷工艺概述11-13
• 1.2 藻类在污水处理中的应用及研究进展13-15
• 1.2.1 生物稳定塘13-14
• 1.2.2 高效藻类塘14
• 1.2.3 活性藻技术14-15
• 1.2.4 藻类固定化技术15
• 1.3 藻类固定化技术在富营养化水体处理中的应用15-17
• 1.4 藻种鉴定的分子生物学方法17-19
• 1.4.1 PCR 技术17
• 1.4.2 变性梯度凝胶电泳17-18
• 1.4.3 PCR-DGGE 用于微生物群落的研究18-19
• 1.5 本论文的研究内容与基本思路19-20
• 第2章 城镇污水中优势藻种的鉴定及其生长特性20-31
• 2.1 实验材料与方法20-26
• 2.1.1 水质指标的测定方法20-21
• 2.1.2 优势藻种的鉴定方法21-23
• 2.1.3 优势藻种的培养23-26
• 2.2 实验结果与讨论26-30
• 2.2.1 城市污水处理厂水质分析26
• 2.2.2 优势藻种的鉴定结果26-29
• 2.2.3 短带鞘藻的生长特性29-30
• 2.3 小结30-31
• 第3章 短带鞘藻脱氮除磷效果及其影响因素31-41
• 3.1 实验材料和方法31-33
• 3.1.1 实验材料及仪器31
• 3.1.2 实验方法31-33
• 3.2 实验结果与讨论33-39
• 3.2.1 氮源对短带鞘藻脱氮除磷的影响33-35
• 3.2.2 氮磷比对短带鞘藻脱氮除磷的影响35-37
• 3.2.3 初始生物量对短带鞘藻脱氮除磷的影响37-38
• 3.2.4 光照条件对短带鞘藻脱氮除磷的影响38-39
• 3.3 小结39-41
• 第4章 固定化短带鞘藻脱氮除磷效果及影响因素41-50
• 4.1 实验材料和方法41-43
• 4.1.1 实验材料及仪器41-42
• 4.1.2 实验方法42-43
• 4.2 实验结果与讨论43-48
• 4.2.1 不同填料固定化过程中短带鞘藻脱氮除磷效果43-45
• 4.2.2 固定化对短带鞘藻去除氮磷的影响45-47
• 4.2.3 水流速度对固定化短带鞘藻脱氮除磷的影响47-48
• 4.3 小结48-50
• 第5章 研究结论、创新点及展望50-53
• 5.1 研究结论50-51
• 5.1.1 优势藻种的鉴定及其生长特性50
• 5.1.2 短带鞘藻脱氮除磷效果及其影响因素50-51
• 5.1.3 固定化短带鞘藻脱氮除磷效果及影响因素51
• 5.2 创新点51-52
• 5.3 展望52-53
• 参考文献53-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文、参加的研究项目以及所获奖项60

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