磁性电极生物膜反应器（MBER）去除轻度污染地下水中硝酸盐的实验研究

发布时间：2020-04-27 18:45

【摘要】：在电极-生物膜反应器中,电极上能否形成良好的生物膜是该反应器去除有机物及硝酸盐的关键。电极作为反应器的核心,承载着微生物的附着生长,对电极生物膜反应器废水处理起至关重要的作用。从电极生物膜法处理废水原理及特征可知,电极是该技术处理污水的一个重要控制因子,其性能好坏将直接影响电极表面生物膜的活性及内部结构,从而影响废水的处理效率。所以寻求良好的电极,增加电极的生物亲和性,来增加电极表面生物膜量是关键。本实验通过将泡沫镍电极用纳米四氧化三铁修饰,将该磁化改性泡沫镍电极应用到电极生物膜反应器中,研究电极经过磁化改性以后对电极表面生物膜量的影响以及对电极生物膜反应器去除受污染的地下水中NO_3~--N与有机物效果的影响。结果表明:经过磁化改性电极的反应器中电极生物膜与电极的比重为0.5,而未经过磁化改性电极的反应器的电极生物膜与电极的比重仅为0.4。经过磁化改性电极运用到电极生物膜反应器中,可使反应器对NO_3~--N的去除率从77.5%增加到90.15%,去除效果提高14%左右。对COD的去除也有一定的提高,只是提高效果不明显,仅有9%左右。本实验通过结合正交实验探寻磁性电极生物膜(MBER)反应器去除污染物的最佳参数。正交实验结果表明HRT对(MBER)的影响最大其次是电流,C/N,最后是温度。HRT为8h,电流为80mA,C/N为2,温度为32℃为磁性电极生物膜反应器(MBER)处理污染物的最佳参数。本实验通过分析其运行参数对磁性电极-生物膜反应器(MBER)去除受污染地下水中污染物效果的影响,得出了(MBER)去除污染物的一些规律:HRT并不是越长越好,当HRT=8 h,MBER能达到良好的污染物的去除效果。电流对该电极生物膜反应器NO_3~--N的去除有显著的促进作用,当电流达到80mA时,促进作用最强,能使MBER对NO_3~--N的去除率达到99.06%,对COD的去除率达到87.75%。当C/N=2时MBER对污染物的去除效果最好,NO_3~--N去除率达到96.55%,对COD的去除率达到87%。温度为32℃时,MBER对污染物的去除效果最好。本实验分析了温度对反硝化过程中的关键酶(NAR/NIR)活性及底物(NO_3~--N/NO_2~—N)浓度对酶(NAR/NIR)促速度的影响。结果表明:NAR在温度为32℃具有较高的活性,NIR在温度为35℃具有较高的活性。超过酶的最佳活性温度时,酶活性降低,更高的温度可能会使酶失活。在一定的浓度范围内,硝酸盐与亚硝酸盐的利用速率与相应基质浓度呈正相关。本实验分析了稳定运行的MBER中电极表面生物膜的性能与生物膜生长特性,结果表明:电极表面生物膜的胞外聚合物(EPS)也有所增加,胞外聚合物(EPS)中的多糖(PS)含量相比于未改性电极增加了0.59倍,蛋白质(PN)含量相比于未改性电极也增加了0.66倍。脱氢酶活性相比于未改性电极也有所提高。电极经过磁化改性以后,电极表面挂膜速度加快,其生物膜更新速度也加快,电极表面微生物种类更丰富。
【图文】：

图 1.1 电极生物膜反硝化原理图流，使水电解，在阴极产生氢气，当采用惰性材料化碳。二氧化碳溶于水产生可以对反应器的进行缓解作用下产生氢气如下(1.1)+2OH-(1.2)CO2(1.3)解水产生的氢气为电子供体，以阳极产生的 CO2为去除硝酸盐的目的。NO2-+2H2O (1.4)

于废水好氧处理，并对其废水处理的性能进行了研究。结果表明该填料表面挂未改性填料短，能缩短到 3-7 天，而且其表面的挂膜量也有所增加，，对废水处也有所提高。在电极-生物膜反应器中，电极表面挂膜难、挂膜时间长、微生物与电极之间不强也是此类研究方面的难点。由于目前的电极生物膜法方面的研究还未提到电极表面挂膜问题，本文借鉴国内外学者的经验，将微生物磁效应运用于本实验极反应器经过创新，通过微生物磁效应解决电极-生物膜类的电极表面挂膜问题 反硝化酶促反应动力学研究1 反硝化酶促反应反硝化是由一系列酶促反应组成的生化反应。其中各种酶催化完成反硝化的机.2。反硝化过程中用到的关键酶有硝酸盐还原酶，亚硝酸盐还原酶。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X523;O646.54

【参考文献】

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本文编号：2642539