微米石墨、二硫化钼催化生物反硝化脱氮方法建立与机制初探
发布时间：2021-06-06 10:55
随着我国经济的快速发展,每年产生大量含氮废水,引起严重的环境污染。迄今为止,微生物转化是处理硝酸盐等含氮污染物的主要方法,但存在反应速度慢、处理效率低等难题。虽然国内外学者在此领域进行了广泛深入的研究,但至今未形成微生物快速处理含氮废水的有效方法。随着二维材料的兴起,其优异的光电性能引起了污水处理领域研究者极大兴趣,但二维材料催化强化微生物快速处理含氮废水的研究国内外罕见报道。本论文以价廉易得的石墨和二硫化钼两种二维材料的微粒子为催化剂,催化强化微生物菌群降解硝酸盐,达到微生物菌群快速处理含氮废水的目的。主要研究内容和结果如下:1、以硝酸钠为模拟污染物,研究了微米石墨颗粒催化强化微生物菌群反硝化降解硝酸钠的规律。（1）采用紫外分光光度法分析硝酸钠、中间产物亚硝酸钠的浓度,考察了微米石墨颗粒的粒径、添加量对微生物菌群反硝化脱氮度的影响。结果表明:在2.5-160μm范围内,随着添加的微米石墨颗粒粒径的减小,反硝化脱氮的加速效果越明显;添加量在0-160 mg/L范围内,随着添加量的增加,反硝化脱氮的加速效果越显著,最高可以加快109.2%;当添加量超过160 mg/L时,反硝化脱氮的加速...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物法脱氮过程
3被硝酸盐还原酶还原为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶还原为一氧化氮，一氧化氮再通过一氧化氮还原酶还原为氧化亚氮。最后，氧化亚氮经过氧化亚氮还原酶还原为氮气，从而实现废水中硝酸盐的彻底脱除[23]。图1-2微生物反硝化过程反硝化过程中的电子流、质子流和物质流如图1-3所示。微生物细胞膜上的复合体一和复合体二氧化有机物而释放出电子，辅酶Q作为电子传递体将电子转移传递给反硝化酶，反硝化酶再把电子传递给电子受体硝酸根离子、亚硝酸根离子、一氧化氮和氧化亚氮[24]。在此过程中，电子从细胞膜上的复合体传递到细胞周质中的亚硝酸盐还原酶比电子传递到细胞膜上的硝酸盐还原酶的传质过程更加复杂。由此，亚硝酸盐还原过程中电子传递速度较硝酸盐还原过程慢，导致亚硝酸盐还原速度比硝酸盐还原速度慢[25]。此外，亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性以及总量差异较大，导致在反硝化过程中出现亚硝酸盐的积累，而过多的亚硝酸盐对反硝化菌有抑制作用，从而减少了反硝化菌的数量，最终导致硝酸盐还原速度降低。总之，电子传递受限和反硝化菌数量减少两方面都会导致微生物处理含氮废水的整体速度降低。因此，提高反硝化过程电子传递速度或提高反硝化菌的数量，都能够提高反硝化脱氮速度，实现含氮废水的快速处理。图1-3细胞呼吸和反硝化作用的图1.3加速反硝化脱氮的研究迄今为止，国内外关于催化强化反硝化脱氮的研究主要集中在两方面：一是反
3被硝酸盐还原酶还原为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶还原为一氧化氮，一氧化氮再通过一氧化氮还原酶还原为氧化亚氮。最后，氧化亚氮经过氧化亚氮还原酶还原为氮气，从而实现废水中硝酸盐的彻底脱除[23]。图1-2微生物反硝化过程反硝化过程中的电子流、质子流和物质流如图1-3所示。微生物细胞膜上的复合体一和复合体二氧化有机物而释放出电子，辅酶Q作为电子传递体将电子转移传递给反硝化酶，反硝化酶再把电子传递给电子受体硝酸根离子、亚硝酸根离子、一氧化氮和氧化亚氮[24]。在此过程中，电子从细胞膜上的复合体传递到细胞周质中的亚硝酸盐还原酶比电子传递到细胞膜上的硝酸盐还原酶的传质过程更加复杂。由此，亚硝酸盐还原过程中电子传递速度较硝酸盐还原过程慢，导致亚硝酸盐还原速度比硝酸盐还原速度慢[25]。此外，亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性以及总量差异较大，导致在反硝化过程中出现亚硝酸盐的积累，而过多的亚硝酸盐对反硝化菌有抑制作用，从而减少了反硝化菌的数量，最终导致硝酸盐还原速度降低。总之，电子传递受限和反硝化菌数量减少两方面都会导致微生物处理含氮废水的整体速度降低。因此，提高反硝化过程电子传递速度或提高反硝化菌的数量，都能够提高反硝化脱氮速度，实现含氮废水的快速处理。图1-3细胞呼吸和反硝化作用的图1.3加速反硝化脱氮的研究迄今为止，国内外关于催化强化反硝化脱氮的研究主要集中在两方面：一是反
【参考文献】：
期刊论文
[1]某医院8年间鲍曼不动杆菌耐药与抗菌药物用量的相关性分析[J]. 葛苗苗,罗立,杜帅先,陈骏,曾芳,黄怡菲,师少军,伍三兰. 安徽医药. 2020(03)
[2]衡水湖底泥重金属污染特征及生态风险评价[J]. 刘利,张嘉雯,陈奋飞,盛晟,田自强,王俭. 环境工程技术学报. 2020(02)
[3]1951—2017年滇池流域极端降水变化及湖体水质响应[J]. 段仲昭,王明净,高伟,胡琳娜. 环境科学学报. 2020(02)
[4]基于Origin软件的化工原理实验曲线拟合方法与应用[J]. 张习博. 粘接. 2019(09)
[5]皮尔逊相关系数应用于医学信号相关度测量[J]. 彭海. 电子世界. 2017(07)
[6]石墨的应用及其发展前景[J]. 刘丹丹. 黑龙江冶金. 2016(01)
[7]化学催化还原地下水中硝酸盐的研究进展[J]. 娄贺. 当代化工研究. 2016(01)
[8]离子交换法连续流处理受硝酸盐污染的地下水[J]. 曹国民,盛梅,费宇雷,孟科伟,史伟伟,俞益峰. 净水技术. 2011(05)
[9]电渗析技术研究现状与进展[J]. 黄万抚,罗凯,李新冬. 过滤与分离. 2003(04)
[10]SBR工艺在废水处理中的应用[J]. 郝瑞霞. 河北科技大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]微生物组大数据的时空动态建模和应用[D]. 韩毛振.华中科技大学 2019
[2]铝基催化剂制备、臭氧氧化有机物和氨氮性能与应用研究[D]. 吴宗蔚.大连理工大学 2018
[3]污水生物脱氮过程中N2O的产生与相关酶活性研究[D]. 何志仙.西安建筑科技大学 2017
[4]新型氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料与产电体系构建及性能和机理研究[D]. 潘可亮.武汉大学 2015
硕士论文
[1]基于16S rRNA高通量测序分析的眼表菌群分布的初步研究[D]. 杨美娜.北京协和医学院 2019
[2]反硝化颗粒污泥处理高硝氮废水研究[D]. 李仲伟.北京市环境保护科学研究院 2019
[3]高效产电菌的筛选及电子传递机理研究[D]. 尹越.西安建筑科技大学 2018
[4]二硫化钼基复合材料制备及其抗菌性能研究[D]. 唐楷为.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[5]二硫化钼纳米复合物的制备及其对水中亚硝酸盐的电催化性能研究[D]. 黄晨.扬州大学 2017
[6]电催化反硝化去除水中硝酸盐实验研究[D]. 李丹.沈阳工业大学 2017
[7]电化学法去除电镀废水中高浓度硝酸盐的研究[D]. 何潇.广东工业大学 2017
[8]电催化还原去除废水中硝酸盐氮的研究[D]. 李弯.南京航空航天大学 2017
[9]基于Q-PCR技术的秦皇岛近岸海域病原菌现状研究[D]. 商君阳.天津大学 2017
[10]外源介体强化四环素废水厌氧消化过程与效能研究[D]. 程佳琦.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3214241
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物法脱氮过程
3被硝酸盐还原酶还原为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶还原为一氧化氮，一氧化氮再通过一氧化氮还原酶还原为氧化亚氮。最后，氧化亚氮经过氧化亚氮还原酶还原为氮气，从而实现废水中硝酸盐的彻底脱除[23]。图1-2微生物反硝化过程反硝化过程中的电子流、质子流和物质流如图1-3所示。微生物细胞膜上的复合体一和复合体二氧化有机物而释放出电子，辅酶Q作为电子传递体将电子转移传递给反硝化酶，反硝化酶再把电子传递给电子受体硝酸根离子、亚硝酸根离子、一氧化氮和氧化亚氮[24]。在此过程中，电子从细胞膜上的复合体传递到细胞周质中的亚硝酸盐还原酶比电子传递到细胞膜上的硝酸盐还原酶的传质过程更加复杂。由此，亚硝酸盐还原过程中电子传递速度较硝酸盐还原过程慢，导致亚硝酸盐还原速度比硝酸盐还原速度慢[25]。此外，亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性以及总量差异较大，导致在反硝化过程中出现亚硝酸盐的积累，而过多的亚硝酸盐对反硝化菌有抑制作用，从而减少了反硝化菌的数量，最终导致硝酸盐还原速度降低。总之，电子传递受限和反硝化菌数量减少两方面都会导致微生物处理含氮废水的整体速度降低。因此，提高反硝化过程电子传递速度或提高反硝化菌的数量，都能够提高反硝化脱氮速度，实现含氮废水的快速处理。图1-3细胞呼吸和反硝化作用的图1.3加速反硝化脱氮的研究迄今为止，国内外关于催化强化反硝化脱氮的研究主要集中在两方面：一是反
3被硝酸盐还原酶还原为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被亚硝酸盐还原酶还原为一氧化氮，一氧化氮再通过一氧化氮还原酶还原为氧化亚氮。最后，氧化亚氮经过氧化亚氮还原酶还原为氮气，从而实现废水中硝酸盐的彻底脱除[23]。图1-2微生物反硝化过程反硝化过程中的电子流、质子流和物质流如图1-3所示。微生物细胞膜上的复合体一和复合体二氧化有机物而释放出电子，辅酶Q作为电子传递体将电子转移传递给反硝化酶，反硝化酶再把电子传递给电子受体硝酸根离子、亚硝酸根离子、一氧化氮和氧化亚氮[24]。在此过程中，电子从细胞膜上的复合体传递到细胞周质中的亚硝酸盐还原酶比电子传递到细胞膜上的硝酸盐还原酶的传质过程更加复杂。由此，亚硝酸盐还原过程中电子传递速度较硝酸盐还原过程慢，导致亚硝酸盐还原速度比硝酸盐还原速度慢[25]。此外，亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的活性以及总量差异较大，导致在反硝化过程中出现亚硝酸盐的积累，而过多的亚硝酸盐对反硝化菌有抑制作用，从而减少了反硝化菌的数量，最终导致硝酸盐还原速度降低。总之，电子传递受限和反硝化菌数量减少两方面都会导致微生物处理含氮废水的整体速度降低。因此，提高反硝化过程电子传递速度或提高反硝化菌的数量，都能够提高反硝化脱氮速度，实现含氮废水的快速处理。图1-3细胞呼吸和反硝化作用的图1.3加速反硝化脱氮的研究迄今为止，国内外关于催化强化反硝化脱氮的研究主要集中在两方面：一是反
【参考文献】：
期刊论文
[1]某医院8年间鲍曼不动杆菌耐药与抗菌药物用量的相关性分析[J]. 葛苗苗,罗立,杜帅先,陈骏,曾芳,黄怡菲,师少军,伍三兰. 安徽医药. 2020(03)
[2]衡水湖底泥重金属污染特征及生态风险评价[J]. 刘利,张嘉雯,陈奋飞,盛晟,田自强,王俭. 环境工程技术学报. 2020(02)
[3]1951—2017年滇池流域极端降水变化及湖体水质响应[J]. 段仲昭,王明净,高伟,胡琳娜. 环境科学学报. 2020(02)
[4]基于Origin软件的化工原理实验曲线拟合方法与应用[J]. 张习博. 粘接. 2019(09)
[5]皮尔逊相关系数应用于医学信号相关度测量[J]. 彭海. 电子世界. 2017(07)
[6]石墨的应用及其发展前景[J]. 刘丹丹. 黑龙江冶金. 2016(01)
[7]化学催化还原地下水中硝酸盐的研究进展[J]. 娄贺. 当代化工研究. 2016(01)
[8]离子交换法连续流处理受硝酸盐污染的地下水[J]. 曹国民,盛梅,费宇雷,孟科伟,史伟伟,俞益峰. 净水技术. 2011(05)
[9]电渗析技术研究现状与进展[J]. 黄万抚,罗凯,李新冬. 过滤与分离. 2003(04)
[10]SBR工艺在废水处理中的应用[J]. 郝瑞霞. 河北科技大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]微生物组大数据的时空动态建模和应用[D]. 韩毛振.华中科技大学 2019
[2]铝基催化剂制备、臭氧氧化有机物和氨氮性能与应用研究[D]. 吴宗蔚.大连理工大学 2018
[3]污水生物脱氮过程中N2O的产生与相关酶活性研究[D]. 何志仙.西安建筑科技大学 2017
[4]新型氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料与产电体系构建及性能和机理研究[D]. 潘可亮.武汉大学 2015
硕士论文
[1]基于16S rRNA高通量测序分析的眼表菌群分布的初步研究[D]. 杨美娜.北京协和医学院 2019
[2]反硝化颗粒污泥处理高硝氮废水研究[D]. 李仲伟.北京市环境保护科学研究院 2019
[3]高效产电菌的筛选及电子传递机理研究[D]. 尹越.西安建筑科技大学 2018
[4]二硫化钼基复合材料制备及其抗菌性能研究[D]. 唐楷为.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[5]二硫化钼纳米复合物的制备及其对水中亚硝酸盐的电催化性能研究[D]. 黄晨.扬州大学 2017
[6]电催化反硝化去除水中硝酸盐实验研究[D]. 李丹.沈阳工业大学 2017
[7]电化学法去除电镀废水中高浓度硝酸盐的研究[D]. 何潇.广东工业大学 2017
[8]电催化还原去除废水中硝酸盐氮的研究[D]. 李弯.南京航空航天大学 2017
[9]基于Q-PCR技术的秦皇岛近岸海域病原菌现状研究[D]. 商君阳.天津大学 2017
[10]外源介体强化四环素废水厌氧消化过程与效能研究[D]. 程佳琦.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3214241
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