基于低强度超声波辐照厌氧污泥的厌氧折流板反应器处理效能研究
发布时间：2021-10-27 07:24
低强度超声波辐照可提高微生物活性,促进污水生物处理效率,因而被认为是一项很有发展前景的新技术。厌氧生物处理低浓度污水存在一些急需解决的问题,例如:在低温下厌氧微生物生长慢,对基质的降解速率低;由于产气量小,导致固液传质效率低;产甲烷菌的生存条件苛刻,反应器的启动周期长。研究表明:低强度超声波辐照技术能促进微生物代谢过程中酶与底物的接触,并能改变酶分子的构象以增加酶的生物活性,因而可以显著提高生物活性从而强化污水生物处理。因此,论文研究了频率为20 kHz的低强度超声波辐照作用下,不同的超声参数对促进厌氧污泥活性的效果;考察了周期性低强度超声波辐照对反应器内厌氧污泥生物活性的影响,阐明了低强度超声波辐照污泥提高污水有机物降解效率的作用机制;借助分子生物学手段,揭示了低强度超声波辐照对污泥微生物群落结构的影响。其主要研究内容及结果如下:首先,通过小试试验,以厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor,ABR）工艺中的厌氧污泥为研究对象,采用辅酶F420及脱氢酶活性为表征,研究了厌氧污泥在超声波输入功率密度为0.020.4 W/mL、辐照时间0...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
三阶段（四菌群）厌氧消化过程示意图
介质温度升高。用 10 W 的输入声功率辐照 50 mL 水，在没有其态下，辐照 2 min 时间能使水温上升 5.7 ℃[70]。这种单纯由于介效应，称为热效应，如热效应作用于混合液中会改善流体性能加快，增强生物酶的活性。超声波造成的温度的变化对污水生影响有限，所以热效应不是超声应用在生物技术上的主要贡献。1.3.1.3 空化效应超声空化是超声波在液体介质中产生的一个复杂的非线性声功率超声波辐照于液体介质中时，由声波产生的正负压交替的作引起液体分子在其平衡位置上的振动，正压相阶段分子被压缩距离，负压相阶段分子被拉升而增加了分子间的距离。当施加的空化阈值时，产生的负压将会使分子间的距离超过其极限距构的完整性，产生空化泡。空化泡在声波正负压交替的作用下定的周期振荡，则称为稳态空化，但是如果空化泡在经历超声体积收缩、生长、再收缩、再生长，多次周期性震荡，最后在击，瞬间崩溃，则称为瞬态空化。图 1-2 为空化泡生长过程示意
第 2 章 实验设备与方法第 2 章 实验设备与方法2.1 实验设备与材料2.1.1 实验设备实验装置为自制有机玻璃 ABR 反应器，分为两组，每组都有 4 个隔室，每个隔室大小相同，隔室内分为下向流区和上向流区，体积比为 1：3，其中单个隔室的有效容积为 3 L，有效高度为 30 cm，单组有效容积为 12 L。进水泵采用格兰蠕动泵压入，出水自流。在反应器每隔室的不同位置设置了取样口，顶部设置了气体收集口及污泥回流孔口。具体见图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析[J]. 郭璇,杨艳玲,李星,周志伟,马长红,张洋. 中国环境科学. 2015(05)
[2]超声对净水沉淀污泥絮体特性及对污泥回流效能的影响[J]. 邬艳,杨艳玲,李星,周志伟,苏兆阳,郭璇. 中国环境科学. 2014(05)
[3]气动UASB处理生活污水的启动研究[J]. 徐阳钰,管锡珺,张慧强,王忠刚. 环境工程. 2014(03)
[4]厌氧生物滤池在生活污水厌氧-好氧组合处理工艺中的应用[J]. 王永谦,吕锡武,郑美玲,杨子萱. 四川大学学报(工程科学版). 2014(02)
[5]污泥负荷对UASB处理低浓度污水运行效果和污泥性质的影响[J]. 刘尹,刘海宁,张凯松. 环境工程学报. 2013(12)
[6]厌氧颗粒污泥特性对其初期吸附有机污染物性能的影响[J]. 徐宏英,张婵,苏槟楠,王慕华. 应用与环境生物学报. 2013(05)
[7]复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价[J]. 陈华,胡以松,王晓昌,金鹏康. 环境工程学报. 2013(08)
[8]厌氧生物滤池/生态浮床工艺处理南方农村生活污水[J]. 凌霄,陈钟卫,陈满,何明磊,刘家卓,何晓锋. 中国给水排水. 2013(14)
[9]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[10]南方农村生活污水处理目标及工艺模式探讨[J]. 马鲁铭,王云龙,刘志刚,王红武. 中国环境科学. 2013(01)
博士论文
[1]CSTR和ABR处理有机废水产氢产甲烷特征与效能[D]. 郑国臣.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]ABR反应器处理生活污水的启动及颗粒污泥特性研究[D]. 龚浩.重庆大学 2013
[2]贫营养条件下微生物代谢产物和生物多样性的研究[D]. 王盛勇.天津大学 2009
[3]低强度超声波强化污水生物处理的试验研究[D]. 杨霏.重庆大学 2007
本文编号：3461137
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
三阶段（四菌群）厌氧消化过程示意图
介质温度升高。用 10 W 的输入声功率辐照 50 mL 水，在没有其态下，辐照 2 min 时间能使水温上升 5.7 ℃[70]。这种单纯由于介效应，称为热效应，如热效应作用于混合液中会改善流体性能加快，增强生物酶的活性。超声波造成的温度的变化对污水生影响有限，所以热效应不是超声应用在生物技术上的主要贡献。1.3.1.3 空化效应超声空化是超声波在液体介质中产生的一个复杂的非线性声功率超声波辐照于液体介质中时，由声波产生的正负压交替的作引起液体分子在其平衡位置上的振动，正压相阶段分子被压缩距离，负压相阶段分子被拉升而增加了分子间的距离。当施加的空化阈值时，产生的负压将会使分子间的距离超过其极限距构的完整性，产生空化泡。空化泡在声波正负压交替的作用下定的周期振荡，则称为稳态空化，但是如果空化泡在经历超声体积收缩、生长、再收缩、再生长，多次周期性震荡，最后在击，瞬间崩溃，则称为瞬态空化。图 1-2 为空化泡生长过程示意
第 2 章 实验设备与方法第 2 章 实验设备与方法2.1 实验设备与材料2.1.1 实验设备实验装置为自制有机玻璃 ABR 反应器，分为两组，每组都有 4 个隔室，每个隔室大小相同，隔室内分为下向流区和上向流区，体积比为 1：3，其中单个隔室的有效容积为 3 L，有效高度为 30 cm，单组有效容积为 12 L。进水泵采用格兰蠕动泵压入，出水自流。在反应器每隔室的不同位置设置了取样口，顶部设置了气体收集口及污泥回流孔口。具体见图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析[J]. 郭璇,杨艳玲,李星,周志伟,马长红,张洋. 中国环境科学. 2015(05)
[2]超声对净水沉淀污泥絮体特性及对污泥回流效能的影响[J]. 邬艳,杨艳玲,李星,周志伟,苏兆阳,郭璇. 中国环境科学. 2014(05)
[3]气动UASB处理生活污水的启动研究[J]. 徐阳钰,管锡珺,张慧强,王忠刚. 环境工程. 2014(03)
[4]厌氧生物滤池在生活污水厌氧-好氧组合处理工艺中的应用[J]. 王永谦,吕锡武,郑美玲,杨子萱. 四川大学学报(工程科学版). 2014(02)
[5]污泥负荷对UASB处理低浓度污水运行效果和污泥性质的影响[J]. 刘尹,刘海宁,张凯松. 环境工程学报. 2013(12)
[6]厌氧颗粒污泥特性对其初期吸附有机污染物性能的影响[J]. 徐宏英,张婵,苏槟楠,王慕华. 应用与环境生物学报. 2013(05)
[7]复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价[J]. 陈华,胡以松,王晓昌,金鹏康. 环境工程学报. 2013(08)
[8]厌氧生物滤池/生态浮床工艺处理南方农村生活污水[J]. 凌霄,陈钟卫,陈满,何明磊,刘家卓,何晓锋. 中国给水排水. 2013(14)
[9]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[10]南方农村生活污水处理目标及工艺模式探讨[J]. 马鲁铭,王云龙,刘志刚,王红武. 中国环境科学. 2013(01)
博士论文
[1]CSTR和ABR处理有机废水产氢产甲烷特征与效能[D]. 郑国臣.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]ABR反应器处理生活污水的启动及颗粒污泥特性研究[D]. 龚浩.重庆大学 2013
[2]贫营养条件下微生物代谢产物和生物多样性的研究[D]. 王盛勇.天津大学 2009
[3]低强度超声波强化污水生物处理的试验研究[D]. 杨霏.重庆大学 2007
本文编号：3461137
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