《低有機污染水的緩釋碳源固相反硝化脫氮研究》是依託北京大學，由吳為中擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低有機污染水的緩釋碳源固相反硝化脫氮研究
- 項目負責人：吳為中
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在我國十一五重點完成點源控污之後的一類低有機污染水的排放，將導致以硝酸鹽氮為主的總氮超標成為我國未來地表水環境污染的突出問題。固相反硝化是有效防治水環境硝酸鹽氮污染的前沿技術。.本項目針對低污染水排放的水質特徵開展緩釋碳源固相反硝化脫氮技術的相關套用基礎研究。研究內容包括：（1）適宜固體碳源的篩選及其生物降解性研究；（2）固相反硝化脫氮的反應條件最佳化；（3）固相反硝化脫氮過程中的微生物學研究及機理探討；（4）固相反硝化脫氮反應器的設計與運行。.研究目標是開發一種全新的固相反硝化技術工藝套用於低有機污染水的進一步處理，為我國湖泊富營養化的氮素污染控制開闢新途徑。項目選題研究具有重要的理論意義與實際套用價值。
結題摘要
本項目在研究PCL、PBS、PLA等可生物降解聚合物脫氮性能的基礎上，研製了PCL/澱粉、PBS/澱粉、PLA/澱粉、PCL/PLA/澱粉、PHBV/PLA等多個系列共混物，通過序批實驗與生物填充床反應器動態試驗，研究了這些共混物作為反硝化微生物碳源和生物膜載體脫氮的可行性、影響因素及長期運行性能，並採用宏基因組方法、定量PCR等解析了生物膜的微生物群落結構。研究得到如下主要結論： （1）常見的PCL、PBS、PLA等均可作為反硝化的固相緩釋碳源，但存在經濟成本比較高的問題。 （2）製備的4個系列共混物，可作為微生物碳源和載體實現水中硝酸鹽氮的高效去除，澱粉的加入不僅降低了成本，而且加快了反應的啟動、提高了反硝化速率。穩定運行後，共混物碳源中的PCL-S4和PBS-S3的綜合脫氮性能最佳，反硝化速率分別達到0.0211和0.0209 mg/(g•h)，且成本降低了50%左右。 （3）澱粉基共混物可以持續穩定地為反硝化提供碳源，PCL-S4、PCL-S11的脫氮性能與PCL和PBS的基本相當。硝態氮負荷為0.602 kg/(m3•d)時，PCL-S4、PCL-S11、PCL和PBS的反硝化速率分別為24.69、25.44、24.60和24.83 mg/(L•h)。固體碳源反硝化速率受到溫度的影響，而對pH值有較寬的適應範圍。 （4）利用宏基因組方法解析了生物膜的微生物群落結構，明細與碳源種類相關。PCL、PCL-S4、PLA-S9、PBS、PBS-S3和乙醇為碳源系統中微生物均以變形菌門細菌為主，但在澱粉基共混物為碳源系統中發現澱粉降解菌門（厚壁菌門和放線菌門）細菌。在屬水平填充床固體碳源樣品的主要屬組成比較接近，均歸屬於叢毛單胞菌科和紅環菌科，與乙醇為碳源系統有明顯差異；生物膜的定量PCR分析表明，帶有nirK和nirS 兩種功能基因的反硝化菌的生物量占反應器總生物量的比例為3.13 %。 （5）典型固相碳源生物填充床反應器的長效運行，在水溫25℃、進水硝酸鹽氮濃度為15 mg/L、HRT為0.5h時，出水硝酸鹽氮濃度小於1 mg/L，且無亞硝酸鹽、氨氮積累；基於固相碳源低C/N比水質特徵的污染水處理工藝研究表明，能顯著提高反硝化脫氮能力，TN的去除率均達85%以上。研究成果為污水處理廠一級A標準排水（TN≤15mg/L）的深度脫氮技術的工程套用提供了理論依據。
