PCL-SND系統(tǒng)處理循環(huán)水養(yǎng)殖水體的初步研究.pdf

1、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(Recirculating Aquaculture Systems，RAS)中魚類的排泄物和殘餌會產(chǎn)生高濃度的氨氮，氨氮可被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。氨氮和亞硝酸鹽對養(yǎng)殖魚類有毒害作用，硝酸鹽積累到一定濃度時對養(yǎng)殖魚類也有毒害作用。因此，去除水體中的含氮化合物是RAS水質(zhì)處理的核心。目前RAS中常用的脫氮方法是生物脫氮法。同時硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrificat

2、ion，SND)是一種新型生物脫氮技術(shù)，具有脫氮效率高、反應(yīng)時間短、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，受到了越來越多的關(guān)注。近年來，SND主要集中于處理生活污水和城市污水，并且取得了良好的脫氮效果，但對處理養(yǎng)殖廢水的研究較少。本論文采用氣提反應(yīng)器，研究以PCL為碳源和生物膜載體的SND系統(tǒng)能否處理低碳氮比(C/N)的養(yǎng)殖廢水，并且確定最優(yōu)的HRT；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)，最終達(dá)到高效處理養(yǎng)殖廢水的目的；通過分析特殊時期微生物的群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步理解生物脫

3、氮的作用機(jī)理，以期為以后的水處理工藝的優(yōu)化提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　1、PCL-SND系統(tǒng)的啟動過程
　　在PCL填充率為10％(v/v)，HRT為24h，DO濃度為2.92～7.51mg/L，進(jìn)水氨氮(NH4+-N)濃度為10mg/L，硝態(tài)氮(NO3--N)濃度為50mg/L的條件下，系統(tǒng)運(yùn)行45d達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，NH4+-N和總氮(TN)的去除率分別為76.55±0.98%和56.85±2.21%。出水NO3--N濃度為2

4、1.36±1.60mg/L，NO2--N沒有明顯的積累(<0.5mg/L)。生物量前期增長較快，后期增長較慢并逐漸趨于穩(wěn)定。pH值在試驗(yàn)期間變化不大，整個反應(yīng)期間，出水pH的平均值為7.81±0.22。堿度前期較低，后期由于反硝化速率的上升，堿度也隨之上升，之后相對處于穩(wěn)定的狀態(tài)。電鏡掃描結(jié)果顯示，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，PCL的損耗越來越嚴(yán)重。PCL可以作為SND工藝的生物膜載體和碳源處理低C/N的養(yǎng)殖廢水。
　　2、HRT對PCL-S

5、ND系統(tǒng)脫氮效果的研究
　　HRT<24h，TN去除率隨著HRT的減小而下降。出水NO3--N濃度隨著HRT的減小而升高，HRT>8h時，對NH4+-N的去除率沒有太大的影響(85%～89%)，HRT為24h時，脫氮效果最好，TN和NH4+-N去除率分別為68.56±1.64%和87.75±2.78%，出水NO3--N濃度15.72±1.46mg/L。出水pH和總堿度變化趨勢類似，隨著HRT的減小而變小，而生物量隨著HRT的減小而

6、增大。
　　采用高通量測序技術(shù)研究不同HRT條件下生物膜微生物的群落結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，HRT對生物膜微生物的群落結(jié)構(gòu)的影響較大。6組樣品中，變形菌門占有絕對優(yōu)勢，相對豐度為80.94%～96.41%，隨著HRT的升高逐漸增大，然后是擬桿菌門(2.84%～12.59%)，相對豐度隨著 HRT的升高逐漸減小。之后是綠彎菌門和GN02，存在差異，但是差異性不大。變形菌門中Betaproteobacteria為主要的優(yōu)勢菌群，Betapro

7、teobacteria中的Diaphorobacter為生物膜中豐度最高的菌屬，隨著HRT的升高，Diaphorobacter豐度逐漸增大，HRT為30h時，相對豐度高達(dá)59.11%。
　　3、PCL-SND系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)際處理效果
　　PCL的填充率為15%時，系統(tǒng)的脫氮效果最好，TN的去除率為94.38%，NH4+-N去除率為76.51±4.35%，出水NO3--N的濃度為0.6mg/L，NO2--N也沒有明顯的積累。P

8、CL填充率的增加對出水pH影響不大，總堿度隨著填充率的增加而增加。處理實(shí)際養(yǎng)殖廢水的研究表明，NH4+-N的平均去除率為75.39±0.065%，TN的去除率為85.90±0.014%，出水NO3--N的濃度穩(wěn)定在3mg/L左右，NO2--N沒有明顯的積累。整個反應(yīng)期間pH平均值為7.40±0.075，總堿度為271.39±21.55mg/L CaCO3。PCL-SND系統(tǒng)具有較好的脫氮能力。
　　高通量測序技術(shù)研究不同的PCL填

9、充率的條件下生物膜微生物的群落結(jié)構(gòu)。3組樣品的群落結(jié)構(gòu)差異較大。在3組樣品中，變形菌門占有絕對優(yōu)勢(85.40%～87.67%)，Diaphorobacter為樣品中的絕對優(yōu)勢菌屬，填充率為12.5%時，相對豐度高達(dá)65.46%。填充率為15%時，Paracoccus和Hydrogenophaga成為優(yōu)勢菌屬。
　　進(jìn)水水質(zhì)不同時，微生物群落結(jié)構(gòu)的變化情況。人工污水中生物膜微生物群落的多樣性較高，兩種進(jìn)水水質(zhì)條件下微生物的群落結(jié)構(gòu)