论文部分内容阅读
氮素是水体污染中的一类重要的污染物，对人体健康和环境有极大的危害，生物脱氮是目前最常用的方法，但由于脱氮步骤中不同菌群对溶解氧等要求各异，且通常只适应中常温环境的废水，而目前工业废水的温度大都达到45℃以上，且含氨氮的工业废水通常是含有高浓度氨氮，极大地限制了生物脱氮在实际工程中的应用。因此本文选用实验室分离出的具有高效脱氮性能的嗜热螯台球菌TAD1为研究对象，研究其同步硝化反硝化性能，且优化培养条件，最后考察其处理垃圾渗滤液的能力，旨在找到能够利用同步硝化反硝化处理高浓度氨氮废水的高温菌，为实际工业应用提供理论指导。首先，通过检测菌株TAD1培养过程中NH4+-N和TN的去除率，NO3-、NO2-、pH、OD480随时间的变化规律以及检测气体产物是否有含氮气体，进行空白试验和产氨试验及研究好氧反硝化伴随的特征等。结果表明，螯台球菌TAD1是一株新型的既耐高温又耐高浓度氨氮具有同步硝化反硝化性能的菌。其次，考察50℃下，碳氮比、碳源、初始pH值、DO浓度等对菌株TAD1同步硝化反硝化脱氮性能的影响。柠檬酸钠作碳源，C/N摩尔比为6，初始pH值为7~9，DO浓度是3.3mg/L~5.1mg/L，氨氮初始浓度为500mg/L时脱氮性能最佳，培养45小时后氨氮去除率超过70%，总氮去除率为37.5±3.5%，脱氨氮能力为7.55±0.6mg/L·h，脱总氮能力为4.16±0.6mg/L·h。且菌株TAD1具有较好的同步硝化反硝化传代稳定性。第三，采用PB（Plackett-Burman）设计法和基于CCD（central composite design）设计的响应面法，对菌株TAD1培养基进行了优化。结果表明，对脱氮率影响最大的因子是柠檬酸钠和pH，响应值总氮差值（Y）对自变量柠檬酸钠(X1)和pH (X2)的二元二次回归方程：Y=-2417.20+330.812X1+654.057X2-74.6138X12-38.2744X22+1.01014X1X2，求导后得到模型极值点，即柠檬酸钠为0.07583g/mL， pH=8.57，相应的模型预测的总氮去除率达到70%，比优化前提高了近30%。最后，考察菌株TAD1在曝气生物滤池装置中处理垃圾渗滤液的脱氮性能。在高温（48~50℃）条件下，纯种菌TAD1能在32天完成挂膜，NH4+-N去除率为70%，CODcr去除率保持在90%。进水渗滤液比例大则NH4+-N去除率低，NH4+-N随着水力停留时间的增加去除率上升，系统内部曝气量的增加促进脱氮效率的提高。