可降解聚合物PCL和PHBV养殖用水中脱氮效果的研究.pdf

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1、学校代码：10264研究生学号：M150101038上海海洋大学硕士学位论文可降解聚合物PCL和PHBV养殖题目：用水中脱氮效果的研究Nitrateremovalfromaquacultureusingpoly(ε-caprolactone)andpoly(3-hydroxybutric英文题目：acid-co-3-hydroxyvalericacid)ascarbonsource专业：水产养殖研究方向：循环水养殖技术与工程姓名：侯志伟指导教师：罗国芝二O一八年四月四日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行

2、研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学博/硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注吴凡水科院渔业机械研究所研究员主席车轩水科院渔业机械研究所副研究员委员黄显清上海交通大学副教授委员委员委员委员委员刘文畅上海海洋大学博士秘书答辩地点生命学院A101答辩日期2018.5.25可降解聚合物PCL和PHBV在养殖用水中脱氮效果的研究摘要在水产养殖活动中，硝酸盐氮的污染问题一直是被重点关

3、注和迫切解决的，在常用的脱氮方法中，固相反硝化（Solid-phasedenitrification）具有简单、易调控的特点，利用可降解聚合物（Biodegradablepolymers，BDPs）同时作为载体和缓释碳源。本文以聚己内酯（Polycaprolactone，PCL）和β-羟基丁酸与戊酸酯共聚物（β-polyhydroxybutyrate-hydroxyvalerate，PHBV）为载体和碳源，对照两种碳源处理循环水养殖水中高浓度的硝酸盐氮的结果，探索PCL和PHBV的降解释放溶解性有机碳（Dissolvedorganiccarbon，DOC）的规律、PCL和PHBV为碳源反硝

4、化反应器的建立启动的特征，和反应器稳定挂膜后的长期处理效果，为养殖废水的反硝化提供技术支持，为新型循环水系统反硝化装备提供理论基础。1.无菌条件下几种理化因子对PCL和PHBV产生DOC效率的影响研究了非生物因素条件下碳源PCL和PHBV在各种条件下的释放规律，然后再探究碳源在非生物因素条件下降解的部分能否用于反硝化作用，结果表明，PHBV在非生物因素下基本不释放DOC，温度的升高和增加摇床的震荡条件会增加PCL的释碳能力，pH对于PCL的释碳能力没有显著影响，水溶液中的溶解性有机碳过高会抑制PCL的释放。PCL在非生物因素条件下释放的DOC可以用于反硝化作用，以PCL自然浸出液和葡萄糖作

5、为碳源的反硝化作用，平均去除率分别为（31±2）%和（28±2）%，出水DOC分别为10.38±1.25mg/L和12.84±1.08mg/L。2.PCL和PHBV为碳源固相反硝化反应器的启动研究了以PCL和PHBV为碳源和载体建立连续式反硝化反应器的挂膜启动阶段对硝酸盐氮的去除效果以及水质指标的浓度变化。PCL和PHBV为碳源的反应器挂膜时间分别为21天和17天，最高去除率分别为（57.43±1.43）%和（36.44±1.48）%，PCL作为碳源的反硝化平均去除率显著性高于PHBV作为碳源的反硝化去除率。整个实验期间，亚硝酸盐氮和氨氮都没有发生积累，并且维持在较低I水平，亚硝酸盐氮平均

6、水平低于0.1mg/L。氨氮平均浓度维持在0.5mg/L左右。3.可降解聚合物PCL和PHBV为碳源固相反硝化长期处理循环水养殖水脱氮效果研究研究了以PCL和PHBV为碳源和载体挂膜成功的反应器对循环水养殖水长期处理效果的对比，结果表明，NO-3-N为81.1~132.65mg/L的养殖水，水流速度为1L/h进入分别以PCL和PHBV为固相反硝化碳源的反应器，填充率为19%，在反应器为期102天的运转中，PCL和PHBV两种碳源的硝酸盐平均去除率分别为（54.32±15.85）%和（39.75±12.42）%。氨氮和亚硝氮没有发生积累，PCL的使用效果优于PHBV。去除1gNO-3-N需要

7、分别消耗PCL和PHBV为（1.01±0.11）g和（3.37±0.39）g。应用二代测序技术表明，PCL的优势菌为Proteobacteria（变形菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Chlorobi（绿菌门）。PHBV的优势菌为Proteobacteria（变形菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）。在属水平下，PCL颗粒表面生物膜的优势菌为食酸菌属（Acidov