硝酸鹽已成為全球地下水資源污染的重要因素,過量的硝酸鹽對人類健康和環(huán)境存在潛在的威脅。此外,香蕉皮是一種富含生物質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品廢棄物,年產(chǎn)量高,且處理困難。本研究以香蕉皮為異養(yǎng)反硝化碳源進(jìn)行地下水中硝酸鹽處理,探討其作為有機(jī)碳源用于反硝化過程的可行性。通過批實驗進(jìn)行條件優(yōu)化,并構(gòu)建間歇性進(jìn)水反應(yīng)器,探究香蕉皮持久運(yùn)行能性能。最后,以香蕉皮中溶出的優(yōu)勢金屬元素鉀作為主要影響因素,探究其在反硝化過程中的作用機(jī)理。得到的主要結(jié)論如下:該反應(yīng)系統(tǒng)的最佳條件為香蕉皮尺寸4.75 mm、溶液初始pH 7.0~11.0,且香蕉皮自身溶出磷源可維持反硝化過程中微生物生命活動需求,同時可實現(xiàn)較高的NO_3~--N去除量(164.42±1.15 mg/g-BP)和去除速率(4.69 mg-N/(L·h)),且NH_4~+-N的生成量僅為0.07-0.08 mgNH_4~+-N/mgNO_3~--N。EEM分析得知,反應(yīng)系統(tǒng)中香蕉皮DOM的主要成分為類酪氨酸和類色氨酸樣(類蛋白質(zhì)類物質(zhì))以及類腐殖質(zhì)樣物質(zhì),其降解路徑為類蛋白質(zhì)類物質(zhì)先被分解利用,其次部分類腐殖質(zhì)類物質(zhì)被降解。同時對該反應(yīng)過程中的電子及元素進(jìn)行質(zhì)量平衡和化學(xué)計量關(guān)系分析,得出了該反應(yīng)體系的化學(xué)計量關(guān)系式。高通量測序分析表明,Proteobacteria、Actinobacteria和Chloroflexi的富集可能是實現(xiàn)高效NO_3~--N還原和難降解物質(zhì)分解的重要原因。鉀作為香蕉皮不同于其他碳源的一個優(yōu)勢金屬元素,K~+濃度實驗結(jié)果表明,NO_3~--N和NO_2~--N還原的最適K~+濃度分別為229.78±25.79和159.10±24.60 mg/L。EEM分析驗證了K~+濃度與類蛋白質(zhì)類物質(zhì)溶出和類腐殖質(zhì)類物質(zhì)降解存在正相關(guān)關(guān)系�；驕y序顯示,229.78±25.79 mg/L的K~+濃度表現(xiàn)出最高的反硝化效率以及豐富的發(fā)酵功能物種多樣性,且假單胞菌屬(Pseudomonas)(占比1.86%)和硫桿菌屬(Thiobacillus)(占比1.52%)是該濃度條件獨(dú)有的功能性物種,它們的存在有利于NO_3~--N的生物還原。本研究表明,香蕉皮可以作為一種經(jīng)濟(jì)高效的固相碳源實現(xiàn)硝酸鹽的異養(yǎng)還原,為地下水中硝酸鹽的治理提供了一種新型經(jīng)濟(jì)的碳源材料。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X523
【部分圖文】：

技術(shù)路線

0.60 g NH4Cl、0.30 g KH2PO4、0.20 g MgSO4·7H2O、0.01 g FeSO4·7H2O（Yao etal.,2013）。培養(yǎng)液每隔 3d 更換 1 次，在實驗開始前培養(yǎng)馴化 1 個月，直至硝酸鹽在 3 d 內(nèi)能夠完全降解到檢出限以下，開始進(jìn)行實驗。2.2.3 實驗方法2.2.3.1 香蕉皮收集與處理本研究所采用的實驗材料—香蕉購買于北京超市發(fā)超市，然后由課題組內(nèi)人員食用后收集獲得香蕉皮，香蕉皮的處理步驟如①-④所示：①將香蕉皮用自來水反復(fù)沖洗 3-5 遍；②切成大約 1 cm×1 cm 的塊狀；③置于 105℃的烘箱中烘干 24 h 至恒重；④將烘干的香蕉皮研末過篩（4、8、40 和 60 目）進(jìn)行保存，見圖 2-1 所示。

第 2 章 香蕉皮的理化性質(zhì)及其反硝化性能研究表 2-5 香蕉皮中主要營養(yǎng)成分及含量成分 磷脂（mg/g） 蛋白質(zhì)（%） 纖維素（%） 半纖維素（%） 木質(zhì)素（%含量 33.30 9.67 12.50 19.90 14.10此外，對香蕉皮進(jìn)行掃描電子顯微鏡分析香蕉皮的微觀表面結(jié)構(gòu)（圖 2-2），香蕉皮的微觀表面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)蓬松粗糙，具有大量的不規(guī)則褶皺結(jié)構(gòu)，有利于微生物的附著，能夠為反硝化微生物提供易于附著的場所。(a) (b)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱瑞芬;戴小平;夏友超;;固體廢棄物處置技術(shù)及其特征研究[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2015年12期

2 李同燕;李文奇;胡偉武;馮傳平;;玉米稈碳源去除地下水硝酸鹽[J];環(huán)境工程學(xué)報;2015年09期

3 張懿文;羅建中;陳宇陽;;我國水體中硝酸鹽的污染現(xiàn)狀及危害[J];廣東化工;2015年14期

4 蘇俊峰;張凱;黃廷林;黃文斌;盧金鎖;郭琳;楊少斐;;氫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌SY6的反硝化特性研究[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報;2015年03期

5 趙蘭;王婷;吳為中;;以PHBV為固相碳源同時去除地下水中硝酸鹽氮和對氯苯酚的試驗研究[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2015年02期

6 梁捷;繆恒鋒;任洪艷;趙明星;黃振興;阮文權(quán);;以聚己內(nèi)酯作為生物反硝化固體碳源的研究[J];環(huán)境工程學(xué)報;2015年02期

7 趙j;倪偉敏;賈秀英;周霞;;初始pH值對廢水反硝化脫氮的影響[J];杭州師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年06期

8 余淼;李瑜;;天津市農(nóng)區(qū)地下水硝酸鹽污染現(xiàn)狀調(diào)查與評價[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2014年20期

9 梁捷;繆恒鋒;阮文權(quán);;生物可降解聚合物在微污染水體中固相反硝化脫氮效果研究[J];上海環(huán)境科學(xué);2014年02期

10 宮亮;雋英華;孫文濤;;2010—2012年遼寧省蔬菜主產(chǎn)區(qū)地下水硝酸鹽含量調(diào)查[J];浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報;2014年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李敏;電化學(xué)方法深度去除水中硝酸鹽氮[D];北京化工大學(xué);2011年

本文編號：2818692