基于生物炭协同曝气强化的人工湿地处理养猪废水效能研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sgjies
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着我国经济的快速增长,我国的养猪业也不断向着规模化、集约化的方向发展,养猪废水已成为一个不可忽视的污染源。养猪废水具有污染物含量高,排放量大,含有新型污染物等特点,而且排放时间相对固定,使得冲击负荷强、处理难度大,对人类健康和生态环境带来极大的危害。人工湿地(Constructed wetlands,CWs)作为一种新型的绿色污水处理技术,目前在养殖废水处理方面得到了一定应用,但仍存在复氧能力差、碳源不足和吸附能力弱,及其造成的有机物、氮的去除效果不佳等诸多问题,严重影响人工湿地技术在养殖废水深度净化领域的推广应用。本研究将生物炭和间歇曝气技术联合应用于潜流人工湿地强化处理养猪废水。以模拟养猪废水为进水,确定生物炭-间歇曝气人工湿地的最佳运行条件;并在最佳运行条件下,考察生物炭-间歇曝气人工湿地对不同负荷实际养猪废水的长期处理效能。主要研究了生物炭-间歇曝气人工湿地对常规污染物的长期去除效能以及氧化亚氮(N2O)排放规律;其次,应用三维荧光-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),研究了生物炭-间歇曝气人工湿地对溶解性有机物(DOM)的去除效能及其迁移转化特征与规律;最后,定量评估了生物炭-间歇曝气人工湿地对新型污染物-抗性基因(ARGs)的消解效果及其在人工湿地系统内的分布特征。主要研究结果如下:(1)以无生物炭-间歇曝气人工湿地为参照,确定了生物炭-间歇曝气人工湿地的最佳运行条件。结果表明,生物炭-间歇曝气人工湿地在曝气量为1.0 L min-1,曝气时间为2 h d-1时,可实现对总氮(TN)的最佳去除效果,去除率达73.33%;同时对化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)的去除率分别达到95.45%和85.45%。在处理模拟污水时,在不同曝气条件下,生物炭-间歇曝气人工湿地N2O的排放通量(575.73~1877.7μg m-2 h-1)明显低于无生物炭-间歇曝气人工湿地(745.85~2298.09μg m-2 h-1)。(2)明确了生物炭-间歇曝气人工湿地对不同负荷养猪废水的处理效能。在无曝气条件下,添加生物炭显著提高了人工湿地对COD、NH4+-N、TN的去除,且降低了N2O的排放通量;但随着进水负荷的增加,污染物去除率降低,N2O的排放通量变大。此外,应用间歇曝气有效提升了人工湿地的污染物去除效果。在间歇曝气条件下,添加生物炭同样提高了人工湿地对COD和NH4+-N的去除。但是,由于缺少碳源造成反硝化过程被抑制,添加生物炭的人工湿地对TN的去除率(30.92%~40.12%)低于未添加生物炭的人工湿地(40.83%~48.70%);且添加生物炭在负荷2和负荷3的条件下,未能降低N2O的排放通量。同时,随着负荷的增加,污染物的去除能力变弱,N2O的排放通量变大。(3)掌握了生物炭-间歇曝气人工湿地对养猪废水中DOM的去除特征与规律。与无生物炭-无曝气、生物炭-无曝气、无生物炭-间歇曝气人工湿地相比,生物炭-间歇曝气人工湿地对DOM的去除效果最佳,去除率达59.97%~72.20%。PARAFAC分析表明,系统出水DOM以UVA类腐殖质和UVC类腐殖质为主。并根据三维荧光指标和紫外-可见吸收光谱特征,确定了生物炭-间歇曝气人工湿地出水DOM属于内源输入,且具有芳香性强、腐殖化程度高以及分子量大的特点。微生物难以降解利用,进一步说明可利用碳源缺乏是生物炭-间歇曝气人工湿地系统TN去除效果不佳的可能原因。(4)明晰了生物炭-间歇曝气人工湿地对养猪废水中ARGs的消解效果与分布特征。生物炭-间歇曝气人工湿地对目标ARGs(tet A、tet M、tet O、tet W)去除可达0.53~2.14 log单位;同时,生物炭联合间歇曝气技术降低了目标ARGs在人工湿地内的积累(1.29×104~7.88×105 copies g-1)。此外,明确了DOM的去除对ARGs的去除存在影响;其中,DOM组分类蛋白质和类色氨酸的去除以及DOM的分子量(SR)都与目标ARGs的去除存在显著相关性。
其他文献
降水特征频率的研究对指导区域农业规划、水利工程设计和抗旱防洪具有重要意义。渭北旱塬北部常发生旱涝灾害,影响了该地区冬小麦的正常生长和最终产量。尤其是偶发的暴雨性
橡胶人工林生态系统是热带地区重要的森林生态系统之一,也是重要的热带经济作物,探究橡胶林的水量平衡过程和生态水文效应具有重要意义。本文利用中国热带农业科学院橡胶研究
水资源在当今人类生存发展中占据越来越重要的地位,每个国家都非常重视它的保护和利用。农业用水占据水资源利用的一大方面,而如何保证在节水的基础上保持植物质量和产量不会
目的:心肌外脂肪组织是包含在心包膜下心肌表面的脂肪组织,与冠状动脉周围直接接触并具有代谢活性。临床研究证实心肌外脂肪组织厚度(EATT)与冠状动脉疾病的严重程度具有显著
刺梨(Rosa roxburghii Tratt)。又名金黄果、茨梨、刺梨子,为蔷薇科蔷薇亚科蔷薇属多年生木本植物,是原产我国的一种新兴果树,主要分布于我国西南地区的贵州、四川、云南等省,
第一部分磁敏感加权成像评估肾脏铁过载分布的初步研究目的:探讨磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)评估肾脏铁过载的肾内铁分布的可行性。方法:选取16只
目的 本文以肥胖大鼠脂肪组织为研究对象,探讨其巨噬细胞浸润特点,从而为今后为肥胖冠心病的预防和治疗提供理论基础。方法 首先,对20只雄性成年SD大鼠进行随机平均分组,其中
现如今电力电子技术蓬勃发展,越来越高的功率和电压等级需求应运而生,对电力电子器件的耐压等要求也越来越高,轨道交通直流供电系统就存在这样的问题。多模块输入串联输出并联(Series-input and Parallel-output,ISOP)所组成的双向DC/DC变换器系统作为这一问题的一种解决方案,非常适用于输入电压高、输出电流大、功率等级高的场合。为了保证系统稳定运行,实现其输入均压输出均流的
树木年轮学的研究需要统计树龄和测量轮宽,由此推算环境变换和树木生长信息,因此准确提取年轮特征信息至关重要。传统的树木年轮研究方法主要通过肉眼对年轮进行识别,然后通
随着我国电力系统飞速发展,电网互联反映了新时代电网的发展趋势。电网互联为全社会带来了更高的经济效益、社会综合效益以及电网安全可靠性能,同时,电网互联也使电网稳定性能趋于复杂,暂态稳定性表现出新的特点,动态稳定、电压稳定问题趋于严重,特别的,以低频振荡为代表的小干扰稳定性问题对电网稳定提出了新的挑战。同时,利用电力系统稳定器抑制区域间低频振荡,需大量安装,将极大地增加电网建设成本。基于此,本文将针对