论文部分内容阅读
近年来,为了促进畜禽生长发育,养殖场均普遍采用高锌高铜等重金属作为饲料添加剂,造成养猪沼液中重金属浓度偏高。由于高浓度的重金属会对微生物和植物产生毒害作用,因此,高的重金属浓度对浮萍系统处理养猪沼液提出了严峻的挑战。近来的研究多关注于高浓度的重金属对以微生物为主的生物处理技术的影响,而关于重金属对浮萍系统处理养猪沼液影响及系统溶解性有机质(DOM)释放的研究较少。因此,本研究考察了重金属锌铜离子对稀脉浮萍处理养猪沼液去除性能及溶解性有机质(DOM)释放的影响,以期为浮萍系统处理重金属污染的养猪沼液的工艺设计、优化、运行和资源回收提供参考。本文以人工养猪沼液为供试废水,选择稀脉浮萍为供试浮萍样,选择Zn2+的浓度梯度为0-15 mg/L,Cu2+的浓度梯度为0-5.0 mg/L。主要研究内容和结果如下:1)Zn2+对稀脉浮萍处理养猪沼液中氨氮、总磷、浮萍生长及蛋白质合成的影响。结果表明:5mg/L左右的Zn2+浓度是稀脉浮萍处理氨氮、总磷、稀脉浮萍生长,稀脉浮萍合成蛋白质的最适Zn2+浓度,Zn2+浓度过高或过低,都会抑制稀脉浮萍对氨氮、总磷的吸收降解、抑制稀脉浮萍生长,抑制稀脉浮萍合成蛋白质;2)Zn2+的对稀脉浮萍吸收Zn的影响。结果表明:低浓度Zn2+下(0-5 mg/L),沼液中的Zn2+未发生变化,而在较高Zn2+浓度下(10-15 mg/L),沼液中Zn2+的浓度会下降;3)Zn2+对稀脉浮萍体内光合色素和维生素E含量的影响。结果表明:Zn2+的浓度越高,对稀脉浮萍光合色素合成的抑制越明显;高浓度的Zn2+有利于高产量的维生素E;4)Cu2+对浮萍去除氮磷的去除动力学的影响。结果表明:通过动力学的模型分析,发现0.96 mg/L左右的Cu2+浓度是浮萍处理氨氮、总磷最适Cu2+浓度,且低浓度Cu2+浓度会促进浮萍的去除速率,而过高浓度则会抑制浮萍对氨氮、总磷的吸收降解;5)Cu2+对浮萍系统释放的DOM荧光组分的影响。结果表明:三维荧光-平行因子分析法发现浮萍系统中释放的DOM主要可能由四个荧光组分构成,它们分别是微生物副产物质、酪氨酸类物质、NADH和腐殖酸类物质。其中,NADH展现出很强的结合铜离子的能力;主成分分析法发现在0.5-1.0 mg/L Cu2+时,浮萍系统中释放的DOM是小分子量的DOM,在0.5-1.0 mg/L Cu2+时,浮萍系统中释放的DOM是高分子量的DOM;6)Cu2+对浮萍系统释放的DOM分子结构的影响。结果表明:二维红外相关性分析发现随着Cu2+浓度的增加,DOM中的官能团与Cu2+结合顺序为:C-H、N=O、Ar-H>N-H、COO->C-O-C>C-O;二维扰动相关移动窗口发现随着Cu2+浓度的增加,DOM的分子构象发生变化时所对应的的Cu2+浓度为0.5 mg/L Cu2+,且发生分子构象变化的DOM官能团主要为:C-H,N=O及Ar-H。