固体碳源生物反硝化去除水源水中硝酸盐

致谢首先要感谢我的导师梅翔教授，本论文是在他的悉心指导下完成的。在三年的学习和科研工作中，梅老师无论是在理论上还是实践中都给予了我谆谆教诲和倾心帮助。他严谨的工作作风，积极的工作态度以及对科研的执着和对真理的渴求深深地感染着我，是我工作、学习中的榜样。我在科研中向前迈进的每一步都凝结了他辛勤的汗水。梅老师的教导虽历时三载，却给以我终生受益无穷之道。对梅老师的感激之情是无法用言语表达的，请允许我向梅老师深深地鞠上一躬。其次，我要感谢我的父母。他们含辛茹苦养育了我，在我的人生道路中一直给予我鼓励和帮助。父母的爱伴随我成长，伴随我成熟。可以说，没有他们的辛勤养育就没有我的今天。爸爸妈妈，谢谢您们！同时，我还要感谢我的师妹张萍、师弟陈林在工作中对我的配合和帮助。以及我的朋友陈德、宋建、占晶、黄丽君、谢玥、王磊、周海云等，他们在科研中和生活上都给了我很大的帮助和支持。我很高兴能与你们结下深厚的友情，同样，我也要说声，兄弟姐妹们，谢谢你们。陈翔2008年7月于南林大摘要许多国家和地区的饮用水水源特别是地下水都受到了不同程度的硝酸盐污染。水源水硝酸盐污染危害着人们的健康。对于受硝酸盐污染的水源水，生物反硝化脱氮技术由于高效低耗的特点被广为研究。生物反硝化脱氮工艺中，使用固体材料作为反硝化细菌的碳源及生长载体可望解决传统工艺中所存在的外加碳源投加难以控制的弊端，给反硝化细菌创造一个稳定、易于维护的生存环境。因此，固体碳源生物反硝化脱氮工艺前景广阔。为探寻更好的固体碳源，本研究选取琼脂、玉米、红薯和马铃薯，分别对其作为碳源时的有机质释放及反硝化效果进行比较，结果表明，其有机质释放量从大到小依次为红薯>马铃薯>玉米>琼脂，反硝化速率以玉米和琼脂较好，但二者差别不大。在饮用水预处理中，过高的出水有机质必然增大后续处理的压力，故可认为这四种材料中琼脂是最适合的固体碳源物质，因此，选取琼脂为碳源进行反硝化脱氮工艺的研究。以琼脂为碳源的反硝化脱氮工艺分别采用下部填装琼脂、上部填装陶粒的上流式缺氧生物滤池(反应器1)和只填装琼脂的上流式缺氧生物滤池(反应器2)(反应器2与反应器1平行运行，目的是考察反应器1中陶粒部分的作用)进行反硝化脱氮，并在末端使用曝气生物滤池(反应器3)进行出水CODMn、NO2--N和NH4+-N等的控制。工艺稳定运行期间，在温度为25℃，琼脂部分的水力停留时间为1.5小时，进水NO3--N浓度为25mg/L时，反应器1和2的NO3--N去除率均可达70%以上，反应器3能控制出水CODMn小于5mg/L，NO2--N浓度在0.1mg/L以下。温度的变化对工艺的运行效果有一定影响。在温度为22～26℃之间，NO3--N去除率随温度升高而增加，在22℃时，反应器1和反应器2的反硝化速率分别为1.32mgNO3--NL-1h-1和6.87mgNO3--NL-1h-1。在26℃时，反应器1和反应器2的反硝化速率分别为2.25mgNO3--NL-1h-1和12.00mgNO3--NL-1h-1。反硝化速率与进水NO3--N浓度的关系是一个零级反应，反硝化速率随进水NO3--N浓度的增加而增加。水力停留时间对工艺的运行效果有一定影响，在琼脂部分水力停留时间为1.5～5小时的范围内，NO3--N去除率随停留时间延长而微幅增加。进水pH值在7～8之间时，pH对工艺的反硝化效果没有影响。进水DO为3～5mg/L时，对反硝化效果影响有限。研究发现，反应器1中陶粒部分的反硝化作用有限。针对这一情况，对反应器1的不同启动方式进行了初探。结果表明，琼脂和陶粒部分单独启动，且启动前通过快速进水进行一定量的微生物截留能一定程度上提高陶粒部分的反硝化脱氮效果，同时提高琼脂部分启动的稳定性。关键词关键词：水源水；硝酸盐；固体碳源；生物反硝化；反硝化速率；高锰酸盐指数RemovalofNitrateinSourceWaterbyBiologicalDenitrificationwithSolidCarbonSourceABSTRACTSourcewater,especiallygroundwater,hasbeencontaminatedbynitrateinmanycountriesandregions.Nitrateinsourcewaterisharmfultohealth.Asaneffectiveandenergy-savingmeansofcontrollingnitratepollutionofsourcewater,biologicaldenitrificationtechniqueshavebeenstudiedintensivelyinrecentyears.Biologicaldenitrificationwithsolidcarbonsourc