高盐度废水生物处理微生物相动态变化及其与污泥性能相关性研究

摘要

目前对高盐度废水生物处理的研究主要集中在各种不同工艺(SBR、A/O、MBR等)条件下对各种废水参数（氨氮、COD）等的去除率的差异上，而对活性污泥从驯化初期到成熟期以及各种不同外界参数（温度、pH值、盐度等）下污泥中微生物相的变化以及各个时期的优势微生物的变化研究很少。针对此问题，本文采用SBR反应器作为载体，主要研究了淡水污泥驯化初期、污泥形成期、污泥增长期、污泥成熟期等各个阶段的代表性生物并找出其中的优势生物群体；不同海水浓度条件下(10％、20％、30％、50％)的标志性生物群体以及优势生物群体；不同外界条件（pH值、DO、HRT、温度）对废水中微生物的影响以及优势微生物群体的变化；高盐条件下污泥性状及指标与微生物之间的相关性。这对研究高盐废水的生物处理有一定的促进作用。 污泥驯化初期，颜色为黑色，污泥表面由丝状菌缠绕，污泥活性很差，沉降性能很差，氨氮、COD去除率在3％～10％之间，其代表性微生物为丝状菌、游离细菌。经过约9d的驯化，污泥进入形成期，污泥颜色变为灰褐色，污泥活性有所增强，沉降性能亦有所增强，氨氮、COD去除率在10％～30％之间，其代表性微生物为游泳性纤毛虫、吸管虫等。经过约18d的驯化，污泥进入增长期，污泥颜色变为黄褐色，污泥活性显著增强，沉降性能较好，氨氮、COD去除率在30％～80％之间，原生动物大量出现，其代表性微生物为钟虫、累枝虫等。经过约17d的驯化，污泥进入成熟期，污泥颜色变为橘黄色，氨氮、COD去除率稳定在较高水平，约在80％～89％之间，原生动物迅速繁殖，其代表性微生物为钟虫、轮虫。 在污泥进入成熟期，氨氮、COD去除率稳定在86％左右之后，开始添加10％的海水，盐度增加对微生物有一定影响，钟虫、轮虫数量有所减少，随之氨氮、COD去除率也从原来的86％左右降低到82％左右，但钟虫、轮虫依然是优势微生物。经过约10d驯化，氨氮、COD去除率上升到85％左右，开始添加20％海水，氨氮、COD去除率降低到78％左右，钟虫、轮虫数量并没有大量减少，且仍占优势，说明二者已经具有一定的抗盐度冲击能力。经过约10d驯化，氨氮、COD去除率稳定在84％左右，开始添加30％海水，氨氮、COD去除率降低到72％左右，钟虫、轮虫数量有较大的减少，说明较高的盐度对微生物的影响较大。经过12d驯化后，氨氮、COD去除率上升到85％左右，并保持稳定，添加50％海水，氨氮、COD去除率迅速下降到60％左右，钟虫、轮虫大量减少，说明较大盐度变化和较高的盐度会对微生物生长产生较大冲击。但经过20d的驯化，氨氮、COD去除率逐渐上升稳定在84％左右，钟虫、轮虫大量增加，说明二者已具有较强的耐盐能力，已驯化成为耐盐微生物。 在氨氮、COD去除率稳定之后，每隔5d改变一次pH值(7.0、7.5、8.0、8.5)研究pH值对氨氮、COD去除率及微生物的影响，得出pH值在8.0～8.5之间最为合适；每隔5d改变一次DO浓度(0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0mg/L)，观察DO浓度对氨氮、COD去除率及微生物的影响，得出DO在2.0 mg/L能满足要求；每隔5d改变一次HRT(6h、8h、10h、12h、15h)，观察HRT对氨氮、COD去除率及微生物的影响，得出HRT≥12h可以满足要求。随着环境温度缓慢降低，观察温度对氨氮、COD去除率及微生物的影响，得出温度在19℃以上污泥和微生物能够保持比较稳定的活性。 向未驯化污泥中直接添加50％海水，观察驯化从初期到后期的微生物变化，探讨微生物和污泥性状之间的相关性；提高进水氨氮，保持进水COD不变，观察微生物变化，探讨与氨氮去除相关的微生物；提高进水COD，保持氨氮进水不变，观察微生物变化，探讨与COD去除相关的微生物。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1淡水资源现状与海水利用

1.1.1世界水资源结构与分布

1.1.2中国水资源结构与分布

1.1.3淡水资源短缺及解决途径

1.1.4国内外海水直接利用现状

1.2高盐废水生物处理及微生物相研究现状

1.2.1高盐废水的产生

1.2.2高盐废水的生物处理及微生物相的国内外研究动态

1.3课题研究内容与意义

1.3.1研究目的和意义

1.3.2课题研究主要内容

第二章实验设计及研究方法

2.1试验用水

2.2试验方法

2.2.1试验工艺简介

2.2.2分析项目及测定方法

第三章淡水污泥驯化各阶段微生物相研究

3.1引言

3.2试验设计

3.2.1反应器接种与驯化

3.2.2 SBR装置运行条件

3.3实验结果与讨论

3.3.1活性污泥驯化初期

3.3.2污泥形成阶段

3.3.3污泥增长期

3.3.4污泥成熟期

3.3.5微生物的演替规律及指示作用

3.4本章小结

第四章不同盐度下废水中微生物相变化规律研究

4.1引言

4.2试验设计

4.3 10%海水条件下的微生物相的变化规律

4.4 20%海水条件下的微生物相的变化规律

4.5 30%海水条件下的微生物相的变化规律

4.6 50%海水条件下的微生物相的变化规律

4.7本章小结

第五章外界条件变化对微生物相及有机物和氨氮去除率的影响

5.1引言

5.2试验设计

5.3 pH值对COD、氨氮及微生物生长的影响

5.4 DO对COD和氨氮去除率及微生物的影响

5.5 HRT对COD和氨氮去除率及微生物的影响

5.6温度对COD和氨氮去除率及微生物的影响

5.7本章小结

第六章高盐度废水性状、指标与微生物之间的相关性

6.1引言

6.2试验设计

6.3高盐废水污泥性状与微生物之间的相关性

6.3.1培养初期

6.3.2培养中期

6.3.3培养后期

6.4污水指标与微生物之间的相关性

6.4.1氨氮去除率与微生物之间的相关性

6.4.2 COD去除率与微生物之间的相关性

6.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢