【摘 要】
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硝酸盐污染在世界范围内普遍存在,不仅对生态环境造成了破坏,对人体健康也造成极大威胁。固相反硝化（SPD）技术由于运行稳定、管理简单等优点被越来越多地应用于水中硝酸盐的去除。生物基塑料聚乳酸作为传统石油基塑料的重要替代品被越来越多地使用,废弃聚乳酸的潜在环境风险及资源化利用逐渐引起人们的关注。已有研究表明分子量小于10,000 g/mol的聚乳酸才可用作SPD中的固相缓释碳源,但废弃聚乳酸分子量通常
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硝酸盐污染在世界范围内普遍存在,不仅对生态环境造成了破坏,对人体健康也造成极大威胁。固相反硝化（SPD）技术由于运行稳定、管理简单等优点被越来越多地应用于水中硝酸盐的去除。生物基塑料聚乳酸作为传统石油基塑料的重要替代品被越来越多地使用,废弃聚乳酸的潜在环境风险及资源化利用逐渐引起人们的关注。已有研究表明分子量小于10,000 g/mol的聚乳酸才可用作SPD中的固相缓释碳源,但废弃聚乳酸分子量通常高于10,000 g/mol。针对上述问题,本论文采用丙交酯与分子量约60,000 g/mol的聚乳酸进行共混,制备得到不同丙交酯含量的改性聚乳酸共混物,作为固相缓释碳源进行反硝化深度脱氮研究,为废弃聚乳酸应用于SPD技术提供新思路:本论文首先分析了不同丙交酯含量改性聚乳酸共混物的基本特征、碳释放特性、硝酸盐吸附特性,发现丙交酯的掺入增强了聚乳酸表面粗糙度和有机碳释放能力,有利于微生物附着和增殖;且共混物对硝酸盐的吸附作用小,可忽略其对硝酸盐去除的影响。通过响应曲面法,对改性聚乳酸共混物为缓释碳源的反硝化体系的影响因素进行参数分析和优化,结果表明共混物中丙交酯比例、温度和p H三个因素对反硝化综合效果影响显著,该反硝化体系高效运行的最佳参数组合为:丙交酯比例5.02%-6.69%,温度25.58-33.86℃,p H7.5-7.8。根据参数优化结果,以丙交酯比例0%的聚乳酸（LPLA0）和丙交酯比例10%的改性聚乳酸共混物（LPLA10）分别为阴性对照组和阳性对照组,以丙交酯比例5%的改性聚乳酸共混物（LPLA5）为实验组,作为各SPD反应器中的固相缓释碳源进行长期脱氮研究。经3个月运行稳定后,LPLA5反应器硝酸盐平均去除率在98%以上,亚硝酸盐平均浓度小于0.09 mg/L,氨氮平均浓度小于0.37mg/L,DOC平均浓度小于25 mg/L,出水水质稳定;LPLA10反应器硝酸盐平均去除率为88%,亚硝酸盐平均浓度大于1.3 mg/L,氨氮平均浓度大于2.1 mg/L,DOC平均浓度大于400 mg/L,出水水质严重恶化;而LPLA0反应器硝酸盐平均去除率仅34%。微生物群落结构与功能分析表明,LPLA5反应器微生物多样性和种群丰度最高;反硝化功能微生物在LPLA0和LPLA5反应器中占主导地位,但LPLA0反应器因缺乏碳源而脱氮效果较差;而LPLA10反应器中反硝化功能微生物非主要菌群。本研究表明,丙交酯比例5%的改性聚乳酸共混物为固相缓释碳源可高效稳定去除水中硝酸盐。
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