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固定化藻菌微球对富营养化湖水的修复研究

作 者: 郑佩
导 师: 唐玉斌
学 校: 江苏科技大学
专 业: 应用化学
关键词: 藻菌共生系统 固定化 正交试验 富营养化 湖水修复
分类号: X173
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 5次
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内容摘要


比较了小球藻、栅藻、铜绿微囊藻和聚球藻在模拟湖水中的的生长情况和对TN、TP和COD的去除率,优选了藻种,研究了藻的初始密度对TN,TP和COD的去除效果的影响。将优势藻种与活性污泥组成藻菌共生体系,并研究体系内微生物组成的最佳配比。采用正交试验,优化藻菌共固定化微球的制备条件,并对微球表面的形貌和结构特征等进行了表征。对比研究了游离态小球藻、固定化小球藻、固定化活性污泥、藻菌共固定化各系统去除氮、磷和有机物的能力,对最佳制备条件下制备的藻菌共固定化微球在金山湖湖水中的重复利用能力进行了考察。结果表明,小球藻对模拟湖水的适应能力最强,为优势藻种;小球藻的最佳初始密度为5×106个/mL;最佳藻菌体积比为1:2。正交试验结果表明,制备藻菌共固定化微球的最佳条件为:PVA用量10%,微生物包埋量15mL,海藻酸钠用量0.6%,氯化钙浓度2.0%。经验证试验证实,最优条件下制得的微球对TN、TP和COD的去除率分别为:83.2%、90.8%和85.3%。微球表征结果表明,制得的微球表面光滑,成球性好,无拖尾且粒径相对均匀;内部中孔居多,含少量微孔,孔隙结构发达,网络通道有利于微生物的包埋与生长;微球的比表面积较大(16.47m2/g),具有较强的吸附能力。对游离态小球藻、固定化小球藻、固定化活性污泥、藻菌共固定化各系统的对比研究表明,历时96h,各系统对TN的去除效果为:藻菌共固定化系统>固定化小球藻>游离态小球藻>固定化活性污泥;对TP的去除效果为:游离态小球藻>藻菌共固定化系统>固定化小球藻>固定化活性污泥;对COD的去除效果为:藻菌共固定化系统>固定化活性污泥>游离态小球藻>固定化小球藻,表明藻菌共固定化比单一固定藻类和活性污泥在脱氮除磷、去除有机物方面更有优越性。藻菌共固定化微球修复污染的金山湖水研究表明,微球可重复使用3~4个循环,在前4个循环中,每个循环历时96h,TN平均去除率达80%以上;TP平均去除率达90%以上;COD平均去除率达85%以上。说明微球重复利用率高,充分体现了固定化的优势,并预示着藻菌共固定化微球在富营养化湖水的修复方面具有良好的应用前景。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
Content  12-15
第1章 绪论  15-29
  1.1 湖泊富营养化的现状  15-16
  1.2 湖泊富营养化的成因  16
  1.3 湖泊富营养化的来源  16
  1.4 湖泊富营养化特征  16-17
  1.5 湖泊富营养化危害  17-18
  1.6 湖泊富营养化治理技术  18-20
    1.6.1 控制外源污染  18-19
    1.6.2 减少內源污染  19-20
  1.7 修复富营养化水体的微生物种类  20-23
    1.7.1 细菌  21
    1.7.2 藻类  21-22
    1.7.3 藻菌共生  22-23
  1.8 微生物固定化技术研究进展  23-27
    1.8.1 微生物固定化技术的发展  23-24
    1.8.2 固定化方法类型  24-25
    1.8.3 固定化载体的选择  25-26
    1.8.4 固定化技术修复富营养化水体的应用前景  26-27
  1.9 本课题研究目的与內容  27-29
    1.9.1 研究目的  27
    1.9.2 主要研究内容  27-29
第2章 藻菌共生体系对模拟湖水的异位修复  29-47
  2.1 实验材料与仪器  29-31
    2.1.1 试剂  29-30
    2.1.2 实验藻种与活性污泥来源  30
    2.1.3 实验仪器与设备  30-31
  2.2 实验方法  31-38
    2.2.1 藻类培养基的配制  31
    2.2.2 藻类的培养  31-32
    2.2.3 试验用水  32
    2.2.4 藻类的计数  32-33
    2.2.5 藻类标准曲线的绘制  33-34
    2.2.6 藻类在模拟湖水中生长曲线的绘制  34
    2.2.7 分析指标的测定  34-37
    2.2.8 优势藻种的筛选  37-38
    2.2.9 初始藻密度对去除氮磷和有机物效果的影响  38
    2.2.10 藻菌共生体系中藻菌共生体系中微生物最佳配比  38
  2.3 结果与讨论  38-46
    2.3.1 四种藻在模拟湖水中的生长情况  38-39
    2.3.2 四种藻对氮磷和有机物的去除效果  39-41
    2.3.3 初始藻密度对小球藻去除氮磷和有机物效果的影响  41-43
    2.3.4 藻菌共生体系中微生物最佳配比  43-46
  2.4 本章小结  46-47
第3章 藻菌共固定化微球的制备  47-63
  3.1 实验试剂与仪器  47-48
    3.1.1 实验试剂  47
    3.1.2 实验仪器  47-48
  3.2 实验方法  48-49
    3.2.1 藻菌共固定化微球的制备  48
    3.2.2 藻菌共固定化微球去除模拟湖水中 TN,TP 和 COD 的实验  48
    3.2.3 制备藻菌共固定化微球的影响因素  48
    3.2.4 藻菌共固定化微球的最佳制备条件的确定  48
    3.2.5 分析指标测定  48-49
  3.3 结果与讨论  49-61
    3.3.1 PVA 用量对藻菌共固定化微球去除氮、磷和有机物的影响  49-50
    3.3.2 微生物包埋量对藻菌共固定化微球去除氮磷和有机物的影响  50-51
    3.3.3 氯化钙用量对藻菌共固定化微球去除氮磷和有机物的影响  51-52
    3.3.4 海藻酸钠用量对藻菌共固定化微球去除氮磷和有机物的影响  52-53
    3.3.5 活性炭用量对藻菌共固定化微球对去除氮磷和有机物的影响  53-54
    3.3.6 正交试验  54-60
    3.3.7 验证实验  60-61
  3.4 本章小结  61-63
第4章 藻菌共固定化微球的表征  63-73
  4.1 实验仪器与设备  63
  4.2 实验方法  63
    4.2.1 藻菌共固定化微球比表面积及孔结构测定  63
    4.2.2 扫描电镜(SEM)分析  63
  4.3 结果与分析  63-71
    4.3.1 藻菌共固定化微球氮吸附-脱附等温线分析  63-65
    4.3.2 藻菌共固定化微球的比表面积测定  65-67
    4.3.3 孔径分布  67-70
    4.3.4 藻菌共固定化微球的表观形貌与微观形貌分析  70-71
  4.4 本章小结  71-73
第5章 藻菌共固定化微球对金山湖水的修复研究  73-85
  5.1 实验试剂与仪器  73-74
    5.1.1 实验试剂  73-74
    5.1.2 实验仪器  74
    5.1.3 实验用水  74
  5.2 实验方法  74-75
    5.2.1 微生物的固定化  74-75
    5.2.2 分析指标测定  75
    5.2.3 空白微球对氮磷和有机物的吸附研究  75
    5.2.4 各系统去除模拟湖水中氮磷和有机物的对比研究  75
    5.2.5 藻菌共固定化微球对金山湖湖水的修复  75
  5.3 结果分析  75-83
    5.3.1 空白微球对氮磷和有机物的吸附研究  75-76
    5.3.2 各系统去除模拟湖水中氮磷和有机物的对比研究  76-80
    5.3.3 藻菌共固定化微球对金山湖湖水的修复  80-83
  5.4 本章小结  83-85
结论与建议  85-87
  结论  85-86
  建议  86-87
参考文献  87-95
攻读学位期间发表的学术论文  95-96
致谢  96-97
详细摘要  97-101

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境植物学
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