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Ni(Ⅱ)对SBR污水生物处理系统长期影响的研究

作　者: 王伟
导　师: 李晓晨
学　校: 山东农业大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: Ni(Ⅱ) SBR 活性污泥长期影响
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以采用SBR污水生物处理系统的模拟装置，系统研究了Ni（Ⅱ）对SBR污水生物处理系统的长期影响，探讨了Ni（Ⅱ）对污水生物处理系统处理效果的影响，确定了Ni（Ⅱ）对污泥微生物活性影响的有效表征方法，阐明了Ni（Ⅱ）对污泥微生物群落多样性的影响，揭示了Ni（Ⅱ）在活性污泥中的富集作用及赋存形态等，并讨论了污水处理效果、活性污泥微生物活性、微生物群落多样性等与Ni（Ⅱ）浓度之间的相关关系。主要得到以下研究结论：（1）SBR污水生物处理系统出水pH值随Ni（Ⅱ）浓度的增加而增大，但是相对比较稳定；Ni（Ⅱ）对SBR系统的出水浊度（TUR）和电导率（EC）也具有显著影响，影响程度随着Ni（Ⅱ）浓度的增加而显著增大。此外，在恢复期，各系统出水TUR和EC均有不同程度地改善。（2）Ni（Ⅱ）会显著抑制SBR污水生物处理系统降解去除基质（TOC和NH₄⁺-N）的能力，且对降解NH₄⁺-N的影响大于对TOC的影响。与对照系统相比，＜5mg·L^-1的Ni（Ⅱ）对TOC和NH₄⁺-N的去除率并无显著影响；但是随着Ni（Ⅱ）浓度的进一步增大，TOC和NH₄⁺-N的去除率则会随着Ni（Ⅱ）浓度增大而显著降低。（3）低浓度(＜5mg·L^-1)的Ni（Ⅱ）在短期内能够提高活性污泥微生物的INT-ETS活性，但是对TTC-ETS和sOUR的影响并不明显。随着Ni（Ⅱ）浓度的不断增加，活性污泥微生物活性（sOUR、INT-ETS和TTC-ETS）不断降低，其影响在短期内即能达到最大抑制；且停止Ni（Ⅱ）胁迫的恢复期内也未发现活性有明显地恢复。此外，综合考虑灵敏性、生物毒性、可降解性以及受O2影响、测量可重用和易提取性等因素，INT-ETS比TTC-ETS和sOUR更加适合用来指示活性污泥微生物的活性。（4）Ni（Ⅱ）能够明显影响活性污泥微生物的碳源利用能力，低浓度(＜5mg·L^-1)的Ni（Ⅱ）能够增强活性污泥微生物对碳源的利用，但＞10mg·L^-1的Ni（Ⅱ）则会显著抑制活性污泥微生物对碳源的利用。Ni（Ⅱ）对活性污泥微生物群落代谢功能也有显著影响，但是，Ni（Ⅱ）对活性污泥微生物功能多样性的影响并不十分显著。另外，碳水化合物类、羧酸类和多聚物类等碳源是活性污泥微生物群落的主要碳源。（5）Ni（Ⅱ）胁迫对污泥的电导率没有明显差异，但是总氮（TN）、全磷（TP）和烧失率（LOI）都随着Ni（Ⅱ）浓度的增加而显著减小。污泥样品中Ni（Ⅱ）的四态之和与总量均随着Ni（Ⅱ）投加浓度的不断增加而增大，而酸溶态/交换态（F1）为四态之中最主要的形态，酸溶态/交换态（F1）和还原态（F2）之和占全部的比例范围为75.8⁹0.0%，预示着这些污泥中Ni（Ⅱ）具有高迁移性和生物可利用性。氧化态（F3）比其他形态对基质去除率的影响更加明显；此外，通过傅里叶红外光谱（FT-IR）对比分析可以发现，添加Ni（Ⅱ）的系统中污泥的自身结构发生了一定改变。（6）除个别指标外，SBR系统出水指标、基质去除率、活性污泥微生物活性、微生物群落多样性以及污泥理化特性之间均具有显著相关性，也均可用来间接表征SBR污水生物处理系统中Ni（Ⅱ）的含量以及其所受Ni（Ⅱ）影响的不同程度。

全文目录

英文缩略表  4-5
目录  5-8
中文摘要  8-10
Abstract  10-12
1 引言  12-25
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 中国城市污水处理概况  13-18
    1.2.1 中国水污染现状  13-14
    1.2.2 中国城市污水处理现状及问题  14-15
    1.2.3 SBR 污水生物处理系统及其特点  15-18
  1.3 城市污水中 Ni(Ⅱ)的来源、性质及危害  18-19
  1.4 Ni(Ⅱ)对活性污泥处理系统影响的研究现状  19-23
    1.4.1 Ni(Ⅱ)对污水处理效果影响的研究  19-20
    1.4.2 Ni(Ⅱ)对污泥微生物群落影响的研究  20-21
    1.4.3 Ni(Ⅱ)对活性污泥生化活性影响的研究  21-22
    1.4.4 Ni(Ⅱ)对活性污泥细菌增长动力学影响的研究  22-23
  1.5 本文的研究内容  23-24
  1.6 技术路线  24-25
2 材料与方法  25-32
  2.1 活性污泥的采集与驯化  25
  2.2 实验用水的配制  25
  2.3 Ni(Ⅱ)的配制  25
  2.4 实验试剂及仪器  25
  2.5 实验装置  25-26
  2.6 实验方案与监测指标  26-27
  2.7 试验方法  27-31
    2.7.1 SBR 系统出水理化指标的测定  27
    2.7.2 SBR 系统出水基质的测定  27
    2.7.3 SBR 系统活性污泥微生物生物活性的测定  27-29
    2.7.4 SBR 系统活性污泥微生物群落多样性的测定  29
    2.7.5 Ni(Ⅱ)在污泥中富集、赋存形态及污泥特性的测定  29-31
  2.8 实验结果分析方法  31
  2.9 质量控制与数据处理  31-32
3 结果与讨论  32-57
  3.1 Ni(Ⅱ)对 SBR 系统出水理化指标的影响  32-35
    3.1.1 Ni(Ⅱ)对 SBR 系统出水 pH 值的影响  32-33
    3.1.2 Ni(Ⅱ)对 SBR 系统出水浊度（TUR）的影响  33-34
    3.1.3 Ni(Ⅱ)对 SBR 系统出水电导率（EC）的影响  34-35
  3.2 Ni(Ⅱ)对污水基质降解去除的影响  35-38
    3.2.1 Ni(Ⅱ)对有机物（以 TOC 示）降解去除的影响  35-37
    3.2.2 Ni(Ⅱ)对 NH_4~+-N 降解去除的影响  37-38
  3.3 Ni(Ⅱ)对活性污泥微生物活性的影响  38-42
    3.3.1 Ni(Ⅱ)对比好氧速率（sOUR）的影响  38-39
    3.3.2 Ni(Ⅱ)对 INT-ETS 的影响  39-40
    3.3.3 Ni(Ⅱ)对 TTC-ETS 的影响  40-42
  3.4 Ni(Ⅱ)对活性污泥群落多样性的影响  42-47
    3.4.1 平均每孔颜色变化率（AWCD）  43-44
    3.4.2 活性污泥微生物群落代谢功能主成分分析  44-45
    3.4.3 活性污泥微生物群落对碳源的代谢强度  45-46
    3.4.4 活性污泥微生物群落功能多样性分析  46-47
  3.5 Ni(Ⅱ)在活性污泥中的富集作用及赋存形态  47-54
    3.5.1 活性污泥的理化特性  48
    3.5.2 Ni(Ⅱ)在活性污泥中的总量分布及赋存形态  48-49
    3.5.3 傅里叶红外光谱（FT-IR）分析  49-54
  3.6 结果讨论  54-57
4 结论与展望  57-61
  4.1 本文的主要结论  57-59
  4.2 本文的主要创新之处  59
  4.3 有待于进一步研究的问题  59-61
5 参考文献  61-69
6 附录  69-71
  附表 A：实验所用试剂  69-70
  附表 B：实验所用仪器  70-71
7 致谢  71-72
8 攻读学位期间发表学术论文情况  72

Ni(Ⅱ)对SBR污水生物处理系统长期影响的研究

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