低负荷下污泥的颗粒化及重金属对颗粒污泥的影响

摘要

针对我国目前城市污水有机物含量和浓度低、成分复杂、含有大量重金属和有毒化学物质等抑制生物处理的有毒有害物质的现状，用模拟低浓度生活废水实现活性污泥颗粒化，并对其形成过程及脱氮除碳的性能进行了较为详细的研究，初步分析了形成颗粒的生物群落特征和代谢活性；探讨了两种溶解性重金属离子（Cu2+和Ni2+）对好氧颗粒污泥的水处理性能、微生物代谢活性及微生物群落功能多样性等的影响，以期为好氧颗粒污泥处理低浓度生活废水提供理论基础。 用模拟低浓度生活废水（进水COD浓度为220-320 mg/L）在低有机负荷1．05-1．68 kgCOD/（m3·d）下，实现了污泥颗粒化。试验中黄褐色的絮状污泥逐渐变成黄色的丝状菌，到70天左右，形成4-10mm的黑色丝状菌颗粒，沉降速度在38-65m/h，远远高于活性污泥的沉降速度，SVI值从228 ml/g降至70 mL/g。好氧颗粒污泥形成以后，COD和NH4+-N去除率均稳定在95％以上，出水COD和NH4+-N浓度分别稳定在5 mg/L和3 mg/L以下。用Biolog方法分析不同的微生物群落多样性，碳源平均颜色变化率（AWCD）、微生物丰富度（S）及多样性指数（H）都显示颗粒污泥微生物代谢活性及生物群落多样性高于活性污泥；通过主成分分析（PCA）可以看出，不同的污泥微生物多样性都有显著差异。 在SBR反应器中，考察Cu2+和Ni2+对好氧颗粒污泥水处理性能和微生物群落的影响。Cu2+严重抑制好氧颗粒污泥的增殖，大大降低了COD和NH4+-N的去除率，导致出水COD和NH4+-N浓度高而且不稳定，同时NO3--N浓度大大降低，NO2--N浓度在第5-29天之间出现一个很大的峰值；Ni2+刺激好氧颗粒污泥的快速增殖，对COD和INH4+-N去除有轻微抑制作用，出水COD和NH4+-N略有升高。Cu2+严重抑制了脱氢酶的活性，而Ni2+从某种程度上刺激了脱氢酶活性。Cu2+和Ni2+均刺激EPS含量的增长。通过PCA可知，5种污泥样品对碳源的利用种类、程度出现差异，群落结构和功能多样性发生了较大变化，而且Cu2+对微生物群落的毒性影响大于Ni2+对微生物群落的毒性影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1水资源和水环境现状及发展趋势

1.1.2我国城市污水现状及面临的问题

1.1.3重金属污染及其微生物毒性

1.1.4我国水污染控制现状及发展

1.1.5好氧颗粒污泥技术的发展现状

1.1.6本研究的意义

1.2文献综述

1.2.1颗粒污泥的形成过程及机理

1.2.2好氧颗粒污泥的理化特征及微生物结构

1.3重金属离子与污泥微生物的相互影响

1.4研究现状分析

1.5本论文的主要研究内容

参考文献

第二章试验材料与方法

2.1试验仪器与试剂

2.2试验装置

2.3试验方法

2.3.1低负荷下好氧颗粒污泥培养试验运行方法

2.3.2.接种污泥和模拟废水

2.4分析方法

2.4.1常规指标的测定

2.4.2溶解氧速率(SOUR)

2.4.3扫描电子显微镜(SEM)

2.4.4脱氢酶

2.4.5 Biolog法

2.5统计分析

参考文献

第三章用低浓度模拟生活废水培养好氧颗粒污泥

3.1活性污泥颗粒化过程

3.2扫描电镜(SEM)观察污泥形态

3.3好氧颗粒污泥污水处理性能的研究

3.3.1 COD的去除性能

3.3.2氮的去除性能及机理

3.3.3一个周期内COD、各形态氮的去除及转化

3.4 Biolog方法在颗粒污泥微生物群落研究中的应用

3.4.1 Biolog系统组成与方法的原理

3.4.2污泥微牛物群落多样性分析

3.4.3颗粒污泥微生物碳源利用多样性的主成分分析

3.5本章小结

参考文献

第四章SBR中重金属对好氧颗粒污泥特性的影响

4.1 Cu2+和Ni2+对颗粒污泥增量的影响

4.2 Cu2+和Ni2+对水处理性能的影响

4.2.1重金属离子对COD去除的影响

4.2.2重金属离子对氮的影响

4.3 CH2+和Ni2+对脱氢酶和胞外多聚物的影响

4.3.1对脱氢酶(Dehydrogenase)的影响

4.3.2对胞外多聚物(EPS)的影响

4.4 Biolog方法探讨Cu2+和Ni2+对颗粒污泥微生物群落的影响

4.5本章小结

参考文献

第五章结论与建议

5.1结论

5.2建议

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文