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沸石强化活性污泥法及其在尼罗罗非鱼养殖中的应用研究

作　者: 姚志通
导　师: 夏枚生
学　校: 浙江大学
专　业: 动物营养与饲料科学
关键词: 活性污泥强化技术沸石尼罗罗非鱼循环水养殖改性
分类号: S965.125
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

活性污泥法作为现今广泛应用的污水生物处理技术,在实际运行过程中,经常出现污泥活性低、沉降性能差、COD和NH4-N去除效果不稳定等问题。活性污泥强化技术是对活性污泥自身构成、处理流程加以改良,强化活性污泥中的微生物,使活性污泥降解污染物的能力更加高效、稳定和有针对性。沸石作为一种无机离子交换材料,对NH4+具有优先选择的离子交换性；同时带负电荷的骨架使其表面具有极性,对有机极性小分子具有良好的吸附性能。沸石还具有较大的比表面积和孔隙率,可为微生物提供较大的附着生长场所；加之沸石在我国资源丰富、价格低廉,因此利用沸石来强化活性污泥工艺在污水处理和水质改良方面具有很好的应用前景。沸石强化活性污泥法即是通过向常规的活性污泥系统中投加沸石,来改变系统内生物相以及微生物的存在方式,达到强化微生物性能的目的,从而提高系统综合净化效果。本文研究了沸石强化活性污泥污水处理系统运行过程中的主要影响因素,并考察了这些因素对活性污泥沉降性能、絮体结构和污水处理效率的影响,以确定最佳的系统运行参数。试验首先研究了改性沸石投加对活性污泥沉降性能、絮体结构和模拟养殖污水处理效率的影响,以考察改性沸石对活性污泥系统的强化效果；在此基础上进一步考察了水力停留时间(HRT)、运行温度、pH值、不同碳源及碳氮磷平衡(BOD5/TN/TP)和污泥接种量对污泥沉降性能和污水COD、NH4-N和TN去除率的影响。研究改性沸石强化活性污泥法处理模拟养殖污水后,本文又将沸石强化活性污泥法应用于尼罗罗非鱼循环水养殖,考察了其应用效果。主要研究内容和结果如下：(1)改性沸石的投加增加了污泥微生物浓度,提高了污泥活性,同时沸石颗粒之间互相粘连构成了污泥絮体骨架,改善了污泥絮体结构。通过不同改性沸石投加量对污泥絮体结构和NH4-N、COD去除的影响,确定6g/L为合适的沸石投加量。综合考虑不同水力停留时间系统对NH4-N和COD去除效率的影响,确定了HRT=18h为理想的水力停留时间。运行温度为22℃时,活性污泥具有较好的沉降性能；5℃和40℃条件下污泥沉降性能较差,甚至出现污泥膨胀现象。DO分别为0.5mg/L和5.0mg/L时,活性污泥的沉降性能下降,此时NH4-N和COD去除率也比较低,2.5mg/L为合适的溶氧浓度。乙酸钠作为碳源时,活性污泥的沉降性能良好；葡萄糖和蔗糖作为碳源时,污泥沉降性能较差。进水BOD5/TN/TP为100/5/1和100/6/1.2的条件下,污泥沉降性能均正常；其它BOD5/TN/TP条件下,污泥沉降性能均下降。当污泥接种体积适中时,污泥从沉淀开始就有清晰的泥水界面,接种体积过高或过低均不利于污泥的沉降。pH为6-8时,污泥沉降性能良好,SVI值在95～116mL/g的范围；pH过高或过低,污泥沉降性能均有所下降。(2)待沸石强化活性污泥系统的污泥性能良好后,转入尼罗罗非鱼循环水养殖试验。沸石强化污泥系统运行过程中,污泥接种体积为25%,HRT为18 h,温度22～25℃,溶氧保持在2.5mg/L以上,沸石投加量为6g/L,调节pH值6.5～8.0。每周取三次系统进出水口水样测定水质取平均值,结果表明：进水NH4-N、NO2-N浓度波动幅度较大,出水NH4-N、NO2-N浓度明显下降并且比较稳定；进水COD浓度波动幅度较大,出水COD浓度明显下降,在较小的范围内波动。出水溶氧量有所改善,始终没有低于4.3mg/L,可以满足溶氧需求。出水pH值也较进水比较稳定。(3)沸石强化活性污泥法能够有效去除养殖水体的NH4-N和NO2-N等,改善水质,试验期间未进行换水,尼罗罗非鱼仍能达到较好的养殖效果。试验结束时尼罗罗非鱼平均体重从30.34g增加到120.08g,平均生长速度为0.89g·d-1,存活率85.60%,特定生长率为1.37%。

全文目录

致谢  4-8
中文摘要  8-10
第一章文献综述  10-28
  1.我国水产养殖业现状  10-11
  2.养殖水体的主要理化因子  11-16
    2.1 溶解氧(DO)  11-12
    2.2 水温  12
    2.3 酸碱度(pH)  12-13
    2.4 氨氮(NH_4-N)  13-14
    2.5 亚硝酸盐氮(NO_2-N)  14-15
    2.6 硝酸盐氮(NO_3-N)  15
    2.7 硫化氢(H_2S)  15-16
    2.8 有机物  16
  3.养殖水处理方法  16-18
    3.1 物理法  16
    3.2 化学法  16-17
    3.3 生物法  17-18
  4.活性污泥法及其强化技术  18-28
    4.1 活性污泥法(Activated Sludge,AS)概述  18-22
      4.1.1 活性污泥法的工艺流程  18-19
      4.1.2 活性污泥的组成  19-20
      4.1.3 活性污泥的性质及指标  20-21
      4.1.4 净化过程及机理  21-22
    4.2 活性污泥强化技术  22-28
      4.2.1 粉末活性炭活性污泥法(Powdered Activated Carbon TreatmentProcess,PACT)  22
      4.2.2 投菌活性污泥法(Liquid Live Microorganisms,LLMO)  22-23
      4.2.3 高浓度活性污泥法(High Concentration Activated Sludge Process)  23
      4.2.4 生物-铁法(Bioferric Process)  23
      4.2.5 沸石强化活性污泥法  23-28
第二章沸石强化活性污泥法处理模拟养殖污水  28-49
  1.试验材料和方法  29-33
    1.1 试验材料  29-31
    1.2 试验污水  31
    1.3 分析指标和方法  31-32
    1.4 沸石投加对活性污泥系统的影响  32
      1.4.1 不同沸石投加量对COD和NH_4-N去除的影响  32
      1.4.2 沸石投加对活性污泥性能和絮体结构的影响  32
    1.5 水力停留时间、温度和溶氧对污泥沉降性能和COD、NH_4-N去除的影响  32-33
    1.6 不同碳源及碳氮磷平衡对活性污泥性能、絮体结构的影响  33
    1.7 污泥接种量对活性污泥沉降性能的影响  33
    1.8 pH对活性污泥沉降性能的影响  33
  2.试验结果与分析  33-43
    2.1 沸石投加对活性污泥系统的影响  33-37
      2.1.1 沸石投加量对NH_4-N和COD去除的影响  33-35
      2.1.2 沸石对活性污泥微生物量的影响  35
      2.1.3 沸石对活性污泥沉降性能的影响  35-36
      2.1.4 沸石对活性污泥形态和絮体结构的影响  36-37
    2.2 水力停留时间对COD和NH_4-N去除的影响  37-38
    2.3 运行温度对活性污泥沉降性能的影响  38-39
    2.4 溶氧对活性污泥沉降性能和COD、NH_4-N去除的影响  39-40
    2.5 不同碳源及碳氮磷平衡(BOD_5/TN/TP)对活性污泥沉降性能的影响  40-42
    2.6 污泥接种量对活性污泥性能的影响  42
    2.7 pH对活性污泥沉降性能的影响  42-43
  3.讨论  43-47
  4.小结与提示  47-49
第三章沸石强化活性污泥法应用于尼罗罗非鱼养殖  49-59
  1.试验材料和方法  50-52
    1.1 试验材料  50-51
      1.1.1 试验设备  50
      1.1.2 试验鱼  50-51
      1.1.3 试验饲料  51
      1.1.4 饲养管理  51
      1.1.5 尼罗罗非鱼生长指标的测定  51
    1.2 试验方法  51-52
      1.2.1 试验运行  51-52
      1.2.2 检测指标  52
  2.试验结果与分析  52-56
    2.1 水质指标分析结果  52-55
      2.1.1 进出水口氨氮浓度的变化  52-53
      2.1.2 进出水口COD浓度的变化  53-54
      2.1.3 进出水口亚硝酸盐氮浓度的变化  54
      2.1.4 进出水口溶解氧浓度的变化  54-55
      2.1.5 进出水口pH的变化  55
    2.2 尼罗罗非鱼养殖试验结果  55-56
  3.讨论  56-58
  4.小结与提示  58-59
参考文献  59-66
ABSTRACT  66-68

沸石强化活性污泥法及其在尼罗罗非鱼养殖中的应用研究

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