研究稻草填料碳源释放、脱氮效果及动力学研究

《研究稻草填料碳源释放、脱氮效果及动力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文研究稻草填料碳源释放、脱氮效果及动力学研究Kineticsofreleaseofcarbonsourcesfromricestrawanditsnitrogenremovalefficiency作者：曹文平导师：张雁秋教授中国矿业大学2015年11月中图分类号学校代码10290UDC504密级公开中国矿业大学博士学位论文稻草填料碳源释放、脱氮效果及动力学研究Kineticsofreleaseofcarbonsourcesfromricestrawanditsnitrogenremovalefficiency作者曹文平导师

2、张雁秋申请学位工学博士培养单位环测学院学科专业环境工程研究方向水环境修复答辩委员会主席张永明评阅人二○一五年十一月论文审阅认定书研究生曹文平在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时间匆匆，一转眼4年多的博士研究生生涯临近结束，回首看看感受颇多，教学工作繁忙，研究工作也很紧张，但充实的生活是我受益良多，不仅收获了知识和技能，而

3、且收获了师情和友情。我得感谢栽培、教诲、支持和帮助我的所有人，是你们的无私、关怀、帮助和鼓励成就了我的成功。在这里，我向你们致以我最真诚的谢意。首先，我感谢张雁秋教授对我论文的全力支持，在我的学习和研究上给予了悉心的指导。在过去4年多的研究阶段里，张老师对我的研究工作表示了充分的认可，提供给我大量培训、学习和交流的机会，锻炼了我独立自主进行科研的能力。感谢徐州工程学院环境工程学院党委书记穆静教授、崔德才教授，也要感谢董玉玮、孙玲等对我的帮助与指导，以及徐州工程学院环境工程学院全体环境工程教研室老师对我的支持。其次，我要感谢在身后默默

4、支持我的爸爸、妈妈和妻子，是你们的辛苦付出让我全心全意的投入实验过程和论文写作过程，并最终能及时毕业，你们是我一生最宝贵的财富。最后，我要感谢江苏省科技厅、同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室对本实验内容的资金支持。摘要生态修复技术因成本低、管理方便、环境友好等优点而被国内外广泛研究和应用。但是随着我国人口数量和密度不断增加使我国人均耕地面积锐减，从一定程度上限制了人工湿地、稳定塘等占地面积较大的生态修复技术的应用，而生态浮床因有限的生物量导致生物净化效果较差。本项目结合了人工湿地和生态浮床的优点，组建了湿地式稻草基质生态浮床

5、，并应用该生态浮床系统进行脱氮特性研究和机理探讨。本论文的创新点主要有三个：（1）将稻草作为植物生长基质、生物反硝化碳源和微生物吸附界面，强化植物生长、改善生物反硝化碳源和微生物数量，强化了水体的脱氮过程；（2）自然选择条件下，利用微生物将稻草中的纤维素物质水解为有机物，强化脱氮过程；（3）利用微生物种群分析、红外光谱分析、液相色谱分析等表征手段研究了稻草分解的微观机理。主要从以下几个方面进行了详细研究。首先，对稻草秸秆作为生物反硝化碳源的可行性和效果进行了研究，研究内容包括：（1）稻草、海藻酸钠包埋稻末球和海藻酸钠包埋稻草等3种碳

6、源形式下碳源释放效果（以CODcr计），并确定稻草为最优碳源释放形式；（2）接种纤维素菌与否、溶解氧、温度和pH值等环境因子对稻草内碳源释放速率影响，其中接种纤维素菌与否和温度对碳源释放速率影响较大，而溶解氧、pH值对碳源释放速率影响不大。研究结果显示，稻草作为生物反硝化碳源是可行的。其次，利用摇瓶实验研究了稻草进行生物反硝化效果以及时间、水温、补充液体碳源等条件对生物反硝化的影响；探讨了稻草填充床脱氮效果和特性，稻草填充床脱氮率达到了90%以上；掌握了批式和连续流条件下，以传统生态浮床为对比组，稻草基质生态浮床和空心球基质生态浮床

7、脱氮特性，特性如下：（1）水体交换时间为2天，稻草基质生态浮床对TN，NH+−4-N，NO3-N的平均去除率分别为76.94%，93.50%，93.18%，而且发现，稻草基质生态浮床系统中的大型水生植物生长速率、同化吸收效果、干物质含量和重要植物生物酶（抗胁迫作用酶和叶绿素）相比于空心球基质生态浮床具有明显优势，最差的为无基质传统生态浮床。（2）连续流条件下（水力停留时间为24h），TN，NH4+-N，NO3−-N平均去除率分别为72.21%，88.88%和80.41%。表征了稻草表面微生物SEMs、稻草浸出液成分分析、稻草表面微观

8、结构变化和稻草基质表面微生物种群表征，证实了稻草释放碳源强化生物脱氮的微观层面机理。其机理是：稻草表面亲水性基团（—OH，—COOH，—NH2）在相关微生物（DelftiaacidovoransSPH-1，Chitinophagapi