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填料覆盖结合固定化微生物技术抑制底泥污染物的释放

作　者: 谭盼
导　师: 黄廷林
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 污染底泥沸石固定化微生物覆盖强度
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

与人类生活最近的景观水体是作为城市文化环境的重要评价指标,目前由于景观水水质的恶化,已严重影响人们生产生活以及生命健康,尤其是富营养化现象普遍存在。即使控制了污染外源,內源污染即污染底泥中的污染物也会向水体释放氮、磷等物质。因此,对污染底泥的修复是解决水体富营养化的关键。本课题是以扬州运河污染底泥为研究对象,进行实验室模拟修复实验,采用覆盖填料与固定化微生物技术相结合的方法抑制污染物迁移释放,有效防止水体富营养化,并通过多种高效微生物种群的构建,降低污染底泥的氮负荷,对污染底泥进行原位生物修复。论文主要成果包括:（1）本实验从扬州污染底泥中反复筛选纯化,最终确定了三株优势硝化细菌和三株优势反硝化细菌: 9#-3、9#-6、9#-21与1#-4、1#-5、3#-6。硝化细菌9#-3、9#-6、9#-21对氨氮的去除率分别为:75.58%、59.83%、65.08%。反硝化细菌1#-4、1#-5、3#-6对硝氮的去除率分别为:79.83%、71.18%、79.35%。再将已筛出的优势硝化菌和反硝化菌组合,进行复配菌株脱氮效果实验,优选出组合I:（1#-5）+（3#-6）+（9#-3）+（9#-6）+（9#-21）为最终菌株复配组合,且硝化细菌与反硝化细菌体积比为1:1,其总氮的最高去除率为78.44%。将组合I作为下步固定化微生物层修复实验的使用菌。（2）单独使用沸石对氨氮去除率可达90%左右,联合微生物固定化技术后去除率可达94.64%;氨氮在沸石上的吸附符合Langmuir等温模型,该种沸石对氨氮吸附极限值为4.761905mg/g;25℃有利于该种沸石对氨氮释放的抑制,去除率可达92.10%;沸石去除氨氮以离子交换为主,吸附为辅,在不同的氨氮浓度下KCl溶液对沸石的解吸率均高于NaCl溶液和CaCl₂溶液;初步确定了沸石（无生物膜）最大用量:在25℃下为4.2kg/m²,在15℃下为6.9kg/m²,其总氮最高抑制率均在80%以上。（3）在25℃条件下,通过对比不同的技术手段:覆盖填料、覆盖填料结合固定化微生物、投加1%的优势菌液、投加0.5%的优势菌液,对底泥污染物抑制的效果,填料覆盖结合固定化微生物技术具有更明显脱氮效果,总氮最高抑制率达72.22%。该技术是通过形成的生物膜对氨氮的降解作用实现沸石的原位清洁再生,从而达到原位抑制沉积物氨氮释放,脱氮降低沉积物氮负荷的作用。通过将覆盖不同密度的沸石来抑制底泥污染物的实验结果进行对比,当沸石覆盖强度为3.3kg/m²时,脱氮效果较好,总氮的最高抑制率可达73.86%。（4）在15℃条件下,通过对比不同的技术手段:覆盖填料结合固定化微生物、投加1%的优势菌液,对底泥污染物抑制的效果,填料覆盖结合固定化微生物技术对污染底泥的总氮去除效果较好,总氮的最高抑制率可达77.28%。通过将不同覆盖强度的沸石来抑制底泥污染物的实验结果进行对比,当沸石覆盖强度为5.0kg/m²时,脱氮效果较好,总氮的最高抑制率可达78.26%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 研究的背景  11
  1.2 景观水体底泥的污染状况及危害  11-13
  1.3 污染底泥的修复技术  13-18
  1.4 课题研究的意义及内容  18-19
    1.4.1 本课题的研究意义  18
    1.4.2 本课题的主要研究内容  18-19
2 优势细菌的筛选及菌株的复配  19-31
  2.1 前言  19
  2.2 筛选材料与方法  19-23
    2.2.1 材料  19-20
    2.2.2 筛选方法  20-22
    2.2.3 主要实验仪器  22-23
  2.3 结果与讨论  23-28
    2.3.1 细菌初筛结果  23
    2.3.2 优势单菌株筛选的结果及生长曲线的绘制  23-24
    2.3.3 优势单菌株与组合菌群的反硝化及硝化能力对比试验结果  24-28
  2.4 本章小结  28-31
3 填料吸附特性研究  31-41
  3.1 前言  31
  3.2 材料与方法  31-34
    3.2.1 实验材料  31-32
    3.2.2 实验方法  32-34
  3.3 结果与分析  34-39
    3.3.1 填料吸附动力学试验  34
    3.3.2 填料等温吸附  34-36
    3.3.3 温度对填料吸附的影响  36
    3.3.4 沸石挂膜实验  36
    3.3.5 沸石联合微生物固定化去除氨氮的作用机理实验  36-37
    3.3.6 沸石用量研究  37-39
  3.4 本章小结  39-41
4 填料覆盖及固定化微生物技术抑制底泥污染物释放小试  41-51
  4.1 前言  41
  4.2 实验设计  41-43
    4.2.1 不同厚度的底泥释放污染物的研究  41
    4.2.2 利用不同技术抑制底泥污染物释放的研究  41-43
    4.2.3 不同沸石(有生物膜)覆盖强度对抑制底泥污染物释放的研究  43
  4.3 结果与讨论  43-50
    4.3.1 不同厚度底泥释放污染物的实验研究  43-45
    4.3.2 利用不同技术抑制底泥污染物释放的研究  45-50
  4.4 本章小节  50-51
5 低温条件下抑制底泥污染物释放的研究  51-59
  5.1 前言  51
  5.2 低温条件下利用不同技术抑制底泥污染物释放的研究  51-55
    5.2.1 材料与方案  51-52
    5.2.2 结果与讨论  52-55
  5.3 低温条件下不同的沸石(有生物膜)覆盖强度对抑制底泥污染物释放的研究  55-57
    5.3.1 材料与方案  55
    5.3.2 结果与讨论  55-57
  5.4 本章小结  57-59
6 结论与建议  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 建议  60-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间科研成果  67

填料覆盖结合固定化微生物技术抑制底泥污染物的释放

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