海洋硝化细菌富集体系建立及脱氮效能分析

摘要

为了满足人们对海洋水产蛋白的需求,海洋水产养殖业者不断的提高水产养殖规模和养殖密度,致使养殖废水的排放量增加,对近海水域的污染程度也日趋严重。为了解决这一问题,国内外研究者开始了工厂化循环水养殖的研究。废水的脱氮处理是工厂化循环水养殖成败的关键,也是众多专家学者的研究重点。本试验拟通过构建浸没式生物膜反应器,利用膜法脱氮的方法达到循环养殖废水脱氮的目的。本课题主要研究内容为硝化细菌的混养富集、浸没式生物膜反应器的构建,反应器最佳参数的设定及最佳条件下反应器的脱氮研究。
　　本课题采用先自养富集后异养富集的混养方法富集驯化海洋硝化细菌,经过60天的自养富集,氨氧化细菌的数目增加了25倍并成为系统中的竞争优势菌,亚硝酸盐氧化细菌的数目增加了7倍,异养细菌数目不足原来的1/25。氨氮的去除率达4mg/L·d,总氮损失率为34.10％。异养结束后,反应器内异养细菌数目超过氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌数目成为优势菌,反应器氨氮的日降解率降低,COD降解率升高,证明COD可以抑制氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的活性,对亚硝酸盐氧化细菌的抑制作用更为严重。
　　生物脱氮单元采用浸没式生物膜反应器,反应器直径(D)约为10.5cm,高(H)约为为120cm,总体积约为10L。利用牡蛎壳作载体填料,滤柱中由下到上牡蛎壳粒径分别为2cm、1.5cm和1cm,三种粒径的牡蛎壳填充高度比为1:3:1,总填充高度(h)约为75cm,填充体积约为6.5L,孔隙率约为35%。分别用自养驯化结束和异养驯化结束的海水进行循环水挂膜,同时采用自然海水作为对照。挂膜期间温度控制在26-28℃,水力停留时间为200mL/min,溶解氧浓度控制在5mg/L之上。氨氮添加浓度为4mg/L·d,以鱼饵浸出液作为有机碳源, COD浓度为20mg/L。自养富集结束后的海水直接挂膜优于异养结束后挂膜,更优于用自然海水挂膜。膜生长周期约为44d,生物膜在稳定的情况下,氨氮的去除率达100%,且亚硝酸盐浓度在0.1mg/L以下。
　　最后本课题利用正交试验研究温度、氨氮浓度以及水力停留时间对生物膜脱氮效能的影响,结果显示温度对生物膜脱氮效能影响做大,氨氮浓度次之,水力停留时间最后。最佳的反应参数为温度为20℃,氨氮浓度为3mg/L,水力停留时间为200mL/min。并且在最佳反应条件下探究了反应器的脱氮效能,在每天投加的氨氮添加浓度为4mg/L·d的情况下,氨氮日去除量12.93mg/L·d,硝酸盐日去除量为86.4mg/L·d。且亚硝酸盐浓度在0.1mg/L之下。经生物脱氮的废水可直接打回养殖池重新利用。

目录

海洋硝化细菌富集体系建立及脱氮效能分析

THE ESTABLISHMENT OF MARINE NITRIFYING BACTERIA IN THE ENRICHMENT SYSTEM AND THE ANALYSIS OF DENITRIFICATION PERFORMANCE

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究目的及意义

1.3 海洋水产养殖现状

1.4 海洋水产养殖的发展方向

1.5 海水循环养殖废水的处理

1.6 课题研究的主要内容

第2章 硝化细菌的混养富集

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.3 结果与讨论

2.4 混养富集的异养阶段

2.5 本章小结

第3章 浸没式生物膜反应器的建立

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 生物膜反应器脱氮效能的研究

4.1 引言

4.2 内容与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢