生物除锰滤池的启动及腐殖酸对滤池稳定性的影响

摘要

在地下水、地表水中都可能存在超量的锰离子，过量的锰会对人体产生多方面的影响，必须采用一定的工艺将之去除。生物除锰工艺因流程简单，占地面积小等优点已在我国多家水厂投入生产使用。但是就目前来看该工艺存在培养周期长、除锰效率低等问题。需要对生物滤柱内的群落结构进行更加深入地研究，为彻底解决生物滤柱的应用问题提供理论支持。目前水源地很多受到了有机物的污染，其中的主要成分腐殖酸对成熟除锰滤柱的影响也不明朗；生物滤柱本身对腐殖酸的去除效果也需要进一步研究。
　　本文利用两个小试规模的生物滤池反应装置，主要研究滤速和进水锰浓度的变化对生物滤池启动的影响，腐殖酸浓度对滤柱运行状态的影响及滤柱对其去除效率，不同培养阶段菌群分布状况及动态，主要结论如下：
　　在进水锰浓度为0.6mg/L时一周后两反应器均能达到99％的除锰效率，之后提高滤速，除锰效率未见改变。提高进水锰浓度至2mg/L一周后，A、B两反应器除锰效率均降至85以下%，降低滤速后反应器出水重新达标。除铁效率前期一直在20%-90%之间波动，培养后期基本维持在75%以上。进水锰浓度从0.6mg/L提高到2mg/L时，除锰滤层由前40cm下移至前70cm；滤速降低至2m/h再恢复到6m/h后，由于细菌的附着等因素，除锰滤层又向前推进至前30cm。
　　腐殖酸浓度对除铁锰的效果都有冲击性的影响，随着腐殖酸浓度的提高，铁和锰的去除率均会迅速下降，4-6天后恢复稳定。铁和腐殖酸整体的去除率会随着腐殖酸浓度的提高而略有下降。腐殖酸浓度提高会造成除锰滤层的明显下移，但是除铁、除腐殖酸滤层并没有明显变化。腐殖酸整体的去除率为55%，高锰酸盐整体的去除率为35%，可能是腐殖酸发生了转化。
　　挂膜成功后的滤料表面附着大量微生物，而且表层滤料铁含量超过45%，中层滤料锰含量超过50%。不同培养阶段的滤料中均存在常见的锰氧化菌Hyphomicrobium，Pseudomonas和Pedomicrobium，锰氧化菌相对含量为1.9-11.4%。锰氧化菌在反应器中的比例随培养时间的推移由6%降到4.5%，之后又回到6%。锰氧化菌在表层滤料的相对比例为8.1%，中层滤料为4.97%、底层滤料为5.1%。古菌的群落结构分析显示，Thaumarchaeota是绝对的优势菌门，主要优势种群为Cenarchaeum，相对百分含量为35%-67%。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题来源

1.2水源水中锰和腐殖酸的分布及危害

1.3生物除锰技术

1.4生物除锰的机理研究

1.5生物除锰滤料的生物学分析

1.6课题研究目的及意义

1.7课题主要研究内容

第2章 材料与方法

2.1实验装置及进水配置

2.2接种细菌的预培养

2.3实验方案及检测技术

第3章 生物除锰滤池的启动

3.1引言

3.2生物滤池的启动方式

3.3滤速对滤池启动的影响

3.4进水锰浓度对滤池启动的影响

3.5进水锰浓度较高时滤池运行状况

3.6本章小结

第4章 生物滤池除锰机制分析

4.1引言

4.2滤料物化结构

4.3微生物群落结构

4.4本章小结

第5章 腐殖酸对生物滤池运行效果的影响

5.1引言

5.2pH值变化情况

5.3腐殖酸对运行状况的影响

5.4生物滤池剖面图分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢