好氧颗粒污泥的培养过程、作用机制及数学模拟
发布时间：2021-06-24 05:53
好氧颗粒污泥是活性污泥微生物通过自固定最终形成的结构紧凑、外形规则的生物聚集体。它具有相对密实的微观结构、优良的沉淀性能、较高浓度的生物体截留和多样的微生物种群。因此,好氧颗粒污泥技术作为一种新型的废水生物处理形式,在城市污水和工业废水处理中具有非常广阔的应用前景。好氧颗粒污泥的形成过程非常复杂,它的作用机制涉及到微生物的生长与竞争、氧的传质、底物的扩散及微生物产物的形成等各个方面。本论文系统地研究了好氧颗粒污泥的形成过程、作用机制和数学模拟,探索了颗粒污泥在好氧和缺氧条件下的胞内储存过程机理,深入阐明了颗粒污泥中胞外聚合物和溶解性微生物产物的形成规律,并首次成功地以低有机物浓度城市污水为基质在中试规模反应器中培养出性能优良的好氧颗粒污泥。主要研究内容和研究结果如下:1.分别采用豆制品加工废水和混合酸废水在SBR反应器中培养好氧颗粒污泥,基于实验结果和形成机理的分析,实现了好氧颗粒污泥形成过程的定量描述。粒污泥在形成过程中粒径逐渐增大,沉降速度提高到40 mh-1,污泥体积指数SVI减小至20 mL g-1,COD去除效率高于98%;模型能够...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：321 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 文献综述
1.1 好氧颗粒污泥及其培养
1.1.1 概述
1.1.2 好氧颗粒污泥的定义
1.1.3 好氧颗粒污泥的培养
1.1.4 好氧颗粒污泥的形成机理
1.2 好氧颗粒污泥的作用机制
1.2.1 好氧颗粒污泥微生物的生长及污染物去除
1.2.2 好氧颗粒污泥的微生物胞内存储物质
1.2.3 好氧颗粒污泥的微生物胞外聚合物
1.2.4 好氧颗粒污泥的溶解性微生物产物
1.3 好氧颗粒污泥的数学模拟
1.4 研究的目的、意义及内容
1.4.1 研究的目的和意义
1.4.2 研究的主要内容
参考文献
第二章 好氧颗粒污泥的培养过程
2.1 概述
2.2 实验材料和方法
2.2.1 序批式反应器
2.2.2 接种污泥和废水成分
2.2.3 分析测试方法
2.3 好氧颗粒污泥形成过程数学模型的建立
2.4 结果与讨论
2.4.1 以豆制品加工废水为基质的颗粒污泥培养工况
2.4.2 以混合酸废水为基质的颗粒污泥培养工况
2.4.3 好氧颗粒污泥形成过程的数学模拟
2.4.4 好氧颗粒污泥形成过程的机理分析
2.5 小结
参考文献
第三章 好氧颗粒污泥中微生物的生长与竞争
3.1 概述
3.2 实验材料和方法
3.2.1 好氧颗粒污泥反应器
3.2.2 动力学参数测定
3.2.3 分析测试方法
3.3 好氧颗粒污泥中微生物生长数学模型的建立
3.4 结果与讨论
3.4.1 好氧颗粒污泥反应器的稳态运行工况
3.4.2 颗粒污泥微生物生长的数学模拟
3.4.3 颗粒中自养菌和异养菌的呼吸速率分析
3.4.4 颗粒中自养菌和异养菌的生物量比例
3.4.5 颗粒中活性微生物的空间分布
3.5 小结
参考文献
第四章 好氧颗粒污泥微生物降解污染物的热力学解析
4.1 概述
4.2 实验材料和方法
4.2.1 污泥、废水及反应器
4.2.2 污染物降解实验
4.2.3 分析测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 热力学方法分析
4.3.2 生化过程的分析
4.3.3 废水的特性解析
4.3.4 基于热力学的生化计量学分析
4.3.5 外源产率的计算
4.3.6 污染物降解过程的解析
4.4 小结
参考文献
第五章 好氧颗粒污泥微生物胞内储存物质
5.1 概述
5.2 好氧条件下颗粒污泥的微生物胞内存储
5.2.1 实验材料和方法
5.2.2 好氧条件下动力学模型的建立
5.2.3 结果与讨论
5.3 缺氧条件下颗粒污泥的微生物胞内存储
5.3.1 实验材料和方法
5.3.2 缺氧条件下动力学模型的建立
5.3.3 结果与讨论
5.4 小结
参考文献
第六章 好氧颗粒污泥微生物的胞外聚合物
6.1 概述
6.2 微生物胞外聚合物特性的研究
6.2.1 材料和方法
6.2.2 结果与讨论
6.3 微生物胞外聚合物的产生动力学
6.3.1 材料和方法
6.3.2 结果与讨论
6.4 微生物胞外聚合物的数学模拟
6.4.1 材料和方法
6.4.2 结果与讨论
6.5 小结
参考文献
第七章 好氧颗粒污泥的溶解性微生物产物
7.1 概述
7.2 SMP特性的研究
7.2.1 材料和方法
7.2.2 结果与讨论
7.3 溶解性微生物产物形成动力学研究
7.3.1 材料和方法
7.3.2 结果与讨论
7.4 溶解性微生物产物数学模拟
7.4.1 材料和方法
7.4.2 结果与讨论
7.5 小结
参考文献
第八章 好氧颗粒污泥中EPS、SMP和X_(STO)的形成机制和动力学
8.1 概述
8.2 实验材料和方法
8.2.1 颗粒SBR反应器的运行
8.2.2 EPS、SMP和X_(STO)形成的间歇实验
8.2.3 动力学参数的确定
8.2.4 分析测试方法
8.3 EPS、SMP和X_(STO)形成动力学模型的建立
8.3.1 电子转移途径的耦合
8.3.2 EPS、SMP和X_(STO)动力学
8.4 结果与讨论
8.4.1 微生物EPS、SMP和X_(STO)的形成
8.4.2 动力学模型结构的敏感性分析
8.4.3 EPS、SMP和X_(STO)形成过程的参数校准
8.4.4 间歇实验结果及其数学模拟
8.4.5 反应器周期运行工况及其数学模拟
8.4.6 反应器长期运行工况及其数学模拟
8.4.7 污泥停留时间对微生物产物形成的影响
8.4.8 颗粒反应器基于微生物产物模型的人工调控
8.5 小结
参考文献
第九章 硝化颗粒污泥中异养菌基于自养菌微生物产物的生长
9.1 概述
9.2 自养菌微生物产物的形成
9.2.1 实验材料和方法
9.2.2 动力学模型的建立
9.2.3 结果与讨论
9.3 自养菌体系中异养菌的生长
9.3.1 实验材料和方法
9.3.2 动力学模型的建立
9.3.3 结果与讨论
9.4 小结
参考文献
第十章 低浓度城市污水为底物的好氧颗粒污泥反应器的中试研究
10.1 概述
10.2 实验材料和方法
10.2.1 中试反应器的构建
10.2.2 接种污泥和污水成分
10.2.3 颗粒污泥的培养策略
10.2.4 分析测试方法
10.3 中试颗粒污泥反应器数学模型的建立
10.3.1 动力学模型
10.3.2 污水成分分析
10.4 结果与讨论
10.4.1 中试反应器的工况
10.4.2 活性污泥的颗粒化过程
10.4.3 中试颗粒污泥的特性分析
10.4.4 中试颗粒污泥反应器的数学模拟
10.4.5 低浓度城市污水培养颗粒污泥的关键因素分析
10.4.6 活性污泥颗粒化中试的重要意义
10.5 小结
参考文献
第十一章 好氧颗粒污泥生物多样性的应用
11.1 概述
11.2 实验材料和方法
11.2.1 反应器、接种好氧颗粒污泥和废水
11.2.2 反应器的启动与运行
11.2.3 分析测试方法
11.2.4 微生物种群多样性分析
11.3 结果与讨论
11.3.1 厌氧氨氧化颗粒的形成
11.3.2 厌氧氨氧化反应器的运行工况及快速启动
11.3.3 厌氧氨氧化颗粒污泥的特性分析
11.3.4 基于DGGE和RTQ-PCR的微生物群落动态变化分析
11.3.5 颗粒污泥中ANAMMOX细菌的种群多样性分析
11.3.6 厌氧氨氧化颗粒反应器的数学模拟
11.4 小结
参考文献
结论
致谢
攻读博士期间的学术论文及专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]好氧颗粒污泥的研究进展[J]. 王建龙,张子健,吴伟伟. 环境科学学报. 2009(03)
[2]进料负荷调控培养好氧颗粒污泥的试验研究[J]. 史晓慧,刘芳,刘虹,竺建荣. 环境科学. 2007(05)
[3]SBR中厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化[J]. 胡林林,王建龙,文湘华,杨宁,钱易. 环境科学. 2004(04)
[4]SBR系统中好氧颗粒污泥脱氮特性研究[J]. 谢珊,李小明,曾光明,杨国靖,杨麒. 中国环境科学. 2004(03)
[5]同步硝化与反硝化（SND）好氧颗粒污泥脱氮过程初步研究[J]. 阮文权,陈坚. 安全与环境学报. 2003(05)
[6]同步脱氮好氧颗粒污泥的特性及其反应过程[J]. 阮文权,陈坚. 中国环境科学. 2003(04)
[7]选择压法培育好氧颗粒污泥的试验[J]. 王强,陈坚,堵国成. 环境科学. 2003(04)
[8]好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化[J]. 杨麒,李小明,曾光明,谢珊,刘精今. 城市环境与城市生态. 2003(01)
[9]利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化[J]. 白晓慧. 中国给水排水. 2002(02)
[10]好氧颗粒活性污泥的培养及理化特性研究[J]. 竺建荣,刘纯新. 环境科学. 1999(02)
本文编号：3246510
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：321 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 文献综述
1.1 好氧颗粒污泥及其培养
1.1.1 概述
1.1.2 好氧颗粒污泥的定义
1.1.3 好氧颗粒污泥的培养
1.1.4 好氧颗粒污泥的形成机理
1.2 好氧颗粒污泥的作用机制
1.2.1 好氧颗粒污泥微生物的生长及污染物去除
1.2.2 好氧颗粒污泥的微生物胞内存储物质
1.2.3 好氧颗粒污泥的微生物胞外聚合物
1.2.4 好氧颗粒污泥的溶解性微生物产物
1.3 好氧颗粒污泥的数学模拟
1.4 研究的目的、意义及内容
1.4.1 研究的目的和意义
1.4.2 研究的主要内容
参考文献
第二章 好氧颗粒污泥的培养过程
2.1 概述
2.2 实验材料和方法
2.2.1 序批式反应器
2.2.2 接种污泥和废水成分
2.2.3 分析测试方法
2.3 好氧颗粒污泥形成过程数学模型的建立
2.4 结果与讨论
2.4.1 以豆制品加工废水为基质的颗粒污泥培养工况
2.4.2 以混合酸废水为基质的颗粒污泥培养工况
2.4.3 好氧颗粒污泥形成过程的数学模拟
2.4.4 好氧颗粒污泥形成过程的机理分析
2.5 小结
参考文献
第三章 好氧颗粒污泥中微生物的生长与竞争
3.1 概述
3.2 实验材料和方法
3.2.1 好氧颗粒污泥反应器
3.2.2 动力学参数测定
3.2.3 分析测试方法
3.3 好氧颗粒污泥中微生物生长数学模型的建立
3.4 结果与讨论
3.4.1 好氧颗粒污泥反应器的稳态运行工况
3.4.2 颗粒污泥微生物生长的数学模拟
3.4.3 颗粒中自养菌和异养菌的呼吸速率分析
3.4.4 颗粒中自养菌和异养菌的生物量比例
3.4.5 颗粒中活性微生物的空间分布
3.5 小结
参考文献
第四章 好氧颗粒污泥微生物降解污染物的热力学解析
4.1 概述
4.2 实验材料和方法
4.2.1 污泥、废水及反应器
4.2.2 污染物降解实验
4.2.3 分析测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 热力学方法分析
4.3.2 生化过程的分析
4.3.3 废水的特性解析
4.3.4 基于热力学的生化计量学分析
4.3.5 外源产率的计算
4.3.6 污染物降解过程的解析
4.4 小结
参考文献
第五章 好氧颗粒污泥微生物胞内储存物质
5.1 概述
5.2 好氧条件下颗粒污泥的微生物胞内存储
5.2.1 实验材料和方法
5.2.2 好氧条件下动力学模型的建立
5.2.3 结果与讨论
5.3 缺氧条件下颗粒污泥的微生物胞内存储
5.3.1 实验材料和方法
5.3.2 缺氧条件下动力学模型的建立
5.3.3 结果与讨论
5.4 小结
参考文献
第六章 好氧颗粒污泥微生物的胞外聚合物
6.1 概述
6.2 微生物胞外聚合物特性的研究
6.2.1 材料和方法
6.2.2 结果与讨论
6.3 微生物胞外聚合物的产生动力学
6.3.1 材料和方法
6.3.2 结果与讨论
6.4 微生物胞外聚合物的数学模拟
6.4.1 材料和方法
6.4.2 结果与讨论
6.5 小结
参考文献
第七章 好氧颗粒污泥的溶解性微生物产物
7.1 概述
7.2 SMP特性的研究
7.2.1 材料和方法
7.2.2 结果与讨论
7.3 溶解性微生物产物形成动力学研究
7.3.1 材料和方法
7.3.2 结果与讨论
7.4 溶解性微生物产物数学模拟
7.4.1 材料和方法
7.4.2 结果与讨论
7.5 小结
参考文献
第八章 好氧颗粒污泥中EPS、SMP和X_(STO)的形成机制和动力学
8.1 概述
8.2 实验材料和方法
8.2.1 颗粒SBR反应器的运行
8.2.2 EPS、SMP和X_(STO)形成的间歇实验
8.2.3 动力学参数的确定
8.2.4 分析测试方法
8.3 EPS、SMP和X_(STO)形成动力学模型的建立
8.3.1 电子转移途径的耦合
8.3.2 EPS、SMP和X_(STO)动力学
8.4 结果与讨论
8.4.1 微生物EPS、SMP和X_(STO)的形成
8.4.2 动力学模型结构的敏感性分析
8.4.3 EPS、SMP和X_(STO)形成过程的参数校准
8.4.4 间歇实验结果及其数学模拟
8.4.5 反应器周期运行工况及其数学模拟
8.4.6 反应器长期运行工况及其数学模拟
8.4.7 污泥停留时间对微生物产物形成的影响
8.4.8 颗粒反应器基于微生物产物模型的人工调控
8.5 小结
参考文献
第九章 硝化颗粒污泥中异养菌基于自养菌微生物产物的生长
9.1 概述
9.2 自养菌微生物产物的形成
9.2.1 实验材料和方法
9.2.2 动力学模型的建立
9.2.3 结果与讨论
9.3 自养菌体系中异养菌的生长
9.3.1 实验材料和方法
9.3.2 动力学模型的建立
9.3.3 结果与讨论
9.4 小结
参考文献
第十章 低浓度城市污水为底物的好氧颗粒污泥反应器的中试研究
10.1 概述
10.2 实验材料和方法
10.2.1 中试反应器的构建
10.2.2 接种污泥和污水成分
10.2.3 颗粒污泥的培养策略
10.2.4 分析测试方法
10.3 中试颗粒污泥反应器数学模型的建立
10.3.1 动力学模型
10.3.2 污水成分分析
10.4 结果与讨论
10.4.1 中试反应器的工况
10.4.2 活性污泥的颗粒化过程
10.4.3 中试颗粒污泥的特性分析
10.4.4 中试颗粒污泥反应器的数学模拟
10.4.5 低浓度城市污水培养颗粒污泥的关键因素分析
10.4.6 活性污泥颗粒化中试的重要意义
10.5 小结
参考文献
第十一章 好氧颗粒污泥生物多样性的应用
11.1 概述
11.2 实验材料和方法
11.2.1 反应器、接种好氧颗粒污泥和废水
11.2.2 反应器的启动与运行
11.2.3 分析测试方法
11.2.4 微生物种群多样性分析
11.3 结果与讨论
11.3.1 厌氧氨氧化颗粒的形成
11.3.2 厌氧氨氧化反应器的运行工况及快速启动
11.3.3 厌氧氨氧化颗粒污泥的特性分析
11.3.4 基于DGGE和RTQ-PCR的微生物群落动态变化分析
11.3.5 颗粒污泥中ANAMMOX细菌的种群多样性分析
11.3.6 厌氧氨氧化颗粒反应器的数学模拟
11.4 小结
参考文献
结论
致谢
攻读博士期间的学术论文及专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]好氧颗粒污泥的研究进展[J]. 王建龙,张子健,吴伟伟. 环境科学学报. 2009(03)
[2]进料负荷调控培养好氧颗粒污泥的试验研究[J]. 史晓慧,刘芳,刘虹,竺建荣. 环境科学. 2007(05)
[3]SBR中厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化[J]. 胡林林,王建龙,文湘华,杨宁,钱易. 环境科学. 2004(04)
[4]SBR系统中好氧颗粒污泥脱氮特性研究[J]. 谢珊,李小明,曾光明,杨国靖,杨麒. 中国环境科学. 2004(03)
[5]同步硝化与反硝化（SND）好氧颗粒污泥脱氮过程初步研究[J]. 阮文权,陈坚. 安全与环境学报. 2003(05)
[6]同步脱氮好氧颗粒污泥的特性及其反应过程[J]. 阮文权,陈坚. 中国环境科学. 2003(04)
[7]选择压法培育好氧颗粒污泥的试验[J]. 王强,陈坚,堵国成. 环境科学. 2003(04)
[8]好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化[J]. 杨麒,李小明,曾光明,谢珊,刘精今. 城市环境与城市生态. 2003(01)
[9]利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化[J]. 白晓慧. 中国给水排水. 2002(02)
[10]好氧颗粒活性污泥的培养及理化特性研究[J]. 竺建荣,刘纯新. 环境科学. 1999(02)
本文编号：3246510
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