基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价研究专业：环境科学与工程硕士生：孟妮娜指导教师：金鹏康教授摘要自1971年Kohl等首次将氮稳定同位素技术（15N）应用于环境氮污染源的识别中以来，氮稳定同位素技术越来越多的受到人们的关注，该技术先后被广泛应用于医药学、示踪学、农业研究、地质学研究、考古学研究等领域，而稳定氮同位素技术在污水处理领域的应用鲜有学者研究。人类活动带来的水体富营养化的问题，使人们越来越关注氮和磷在自然界中的迁移转化，尤其是氮的去除率已经成为衡量某一自然或人工系统脱氮效果的重要指标。长期以来，脱氮效果的检测都是通过在水处理构筑物进水口和

2、出水口布点监测含氮量来实现的，然而这种传统的监测方法得到的数据波动较大，易受外部环境影响，故很难准确描述该生态或生物系统的脱氮性能。因此，从活性污泥入手建立一种检测方法或者指标来评价微生物的脱氮性能，并能根据其变化来反馈污水处理过程中的脱氮情况，将对污水处理厂脱氮效果的准确把握与精准调控意义重大。基于氮稳定同位素分馏原理，运用瑞利分馏方程，论文构建了活性污泥脱氮性能评价模型，以分析城市污水的微生物脱氮效率与活性。实验通过对城市污水处理厂的长期监测，确定了模型的主要参数。为验证模型在不同出水无机氮组成情况下的适用性，本研究监测了反硝化限制作用、硝化限制作用、氨化限制作用三种情况下的脱氮效

3、能。结果表明，这三种情况下的脱氮效能均可以通过测定活性污泥的δ15N值评价预测，并在三种典型工况下验证了该模型在不同脱氮能力的适应性，利用评价模型得出的脱氮效率分别为96%、71%和22%，与实际脱氮效率吻合度良好。该模型可避免复杂的布点监测等过程，仅通过污泥的δ15N值即可了解整个系统的脱氮能力及污泥脱氮活性，对污水处理厂的强化脱氮具有指导意义；为评价污水处理过程中氮的去除效果提供了更为便捷、准确的途径。关键词：氮稳定同位素；活性污泥；评价模拟；脱氮效率西安建筑科技大学硕士学位论文Evaluationofthenitrogenremovalperformanceinactivated

4、sludgeprocessbasedonnitrogenstableisotopefractionationprincipleSpeciality:EnvironmentalscienceandEngineeringName:NinaMengAdviser:ProfessorJinPengkangAbstractnitrogenstableisotopetechnique(15N)isappliedtoenvironmentpollutionbyKohlforthefirsttimein1971,whichbringsincreasingconcernsovernitrogenstab

5、leisotopetechnique.Thistechniquehasbeenwidelyappliedinmedicine,tracer,agriculturalresearch,geology,archaeology,etc.Butfewscholarsresearchappliedthestablenitrogenisotopetechnologyintheofwastewatertreatmentfield.Theeutrophicationproblemofhumanactivity,makepeoplepaymoreandmoreattentiontothetransiti

6、onandtransformationofnitrogenandphosphorusinnature,especiallynitrogenremovalratewhichhasbecomeaimportantindicestomeasurethedenitrificationefficiencyofanaturalorartificialsystems.Foralongtime,theefficiencyofdenitrificationweredetectedbymonitoringthenitrogencontentatinletandoutletofwatertreatments

7、tructures.However,thistraditionalmonitoringmethodcanbehighlyvolatileandsusceptibletoexternalenvironment,soitisdifficulttoaccuratelydescribethedenitrificationperformanceoftheecologicalorbiologicalsystem.Therefore,toestablisha