电流对生物—电化学反硝化工艺的影响机制
发布时间：2023-04-30 03:49
由于氮肥的过量施用等原因导致地下水中硝酸盐污染不断加剧,直接影响着居民饮用水安全。将生物反硝化与电化学相结合能够有效地处理地下水中硝酸盐,但是,在以往生物-电化学反硝化系统的研究中,人们多只关注运行条件对反硝化性能的影响,缺乏对不同操作条件下反应器内电流对微生物影响的机理探讨。本研究采用生物-电化学反应器进行反硝化实验,探究不同条件下电流刺激对反硝化性能及反硝化细菌的影响,揭示电流刺激对反硝化菌的作用机理,为生物-电化学反硝化系统的应用提供理论基础。在构建的生物-电化学反硝化系统中分别探究了以不锈钢棒、碳棒和Ti/IrO2棒为阳极时的反硝化性能,发现不同材质阳极最佳电流密度范围基本一致,均为200250 mA/m2,在此电流密度范围内各反应器的硝酸盐去除率最大,且ATP总水平最高。此外,在大电流密度(350400 mA/m2)下,微生物活性受到抑制,并且Ti/IrO2棒阳极对微生物活性的抑制作用比其他两种阳极材料显著;通过比较三种材料作为阳极时的反硝化性能...
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 硝酸盐污染概况
1.1.1 硝酸盐污染的现状
1.1.2 硝酸盐污染的来源
1.1.3 硝酸盐污染的危害
1.2 常规硝酸盐去除技术
1.2.1 物理处理技术
1.2.2 化学处理技术
1.2.3 生物处理技术
1.3 生物-电化学反硝化技术
1.4 电流对微生物的作用
1.4.1 强电流对微生物的抑制作用
1.4.2 适宜电流对微生物的促进作用
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 阳极材料对生物-电化学反应器内微生物及反硝化性能的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验装置
2.2.2 异养反硝化细菌的驯化
2.2.3 实验用水
2.2.4 实验仪器与试剂
2.2.5 实验方法
2.2.6 水样分析
2.2.7 微生物分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 电化学作用下的硝酸盐还原性能
2.3.2 生物-电化学反应器的反硝化性能
2.3.3 电流刺激对微生物的影响
2.3.4 微生物活性受到抑制时的电流施加剂量
2.3.5 化学计量分析
2.3.6 反硝化微生物计数
2.3.7 实验结束时pH值的变化
2.3.8 三种阳极材料对比分析
2.4 本章小结
第3章 电流刺激下初始pH值对反硝化细菌活性的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验用水
3.2.3 异养反硝化菌的驯化
3.2.4 实验仪器与试剂
3.2.5 实验方法
3.2.6 水样分析
3.2.7 微生物活性分析
3.2.8 微生物抵抗力计算
3.3 结果与讨论
3.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
3.3.2 ATP含量的变化
3.3.3 微生物受到pH影响时的抵抗力分析
3.4 本章小结
第4章 不同C/N下电流刺激对反硝化细菌的影响及微生物生长动力学模型分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验装置
4.2.2 实验用水
4.2.3 异养反硝化菌的驯化
4.2.4 实验仪器与试剂
4.2.5 实验方法
4.2.6 水样分析
4.2.7 微生物分析
4.2.8 微生物生长动力学模型的建立
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
4.3.2 ATP含量的变化
4.3.3 微生物的生长动力学模型
4.3.4 反应器内蛋白质浓度的变化
4.3.5 pH值的变化
4.4 本章小结
第5章 电流刺激与微量元素对反硝化细菌生长及反硝化相关酶活性的影响
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验装置
5.2.2 实验用水
5.2.3 异养反硝化菌的驯化
5.2.4 实验仪器与试剂
5.2.5 实验方法
5.2.6 水样分析
5.2.7 微生物分析
5.2.8 微生物生长动力学模型的建立
5.2.9 微生物抵抗力计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
5.3.2 微生物活性分析
5.3.3 微生物生长动力学模型分析
5.3.4 反应器中蛋白质浓度的变化
5.3.5 反硝化相关酶活性分析
5.3.6 微生物受到大电流影响时的抵抗力分析
5.3.7 单一元素作用下反硝化相关酶活性分析
5.3.8 最佳电流密度下的反硝化性能与微生物活性分析
5.4 本章小结
第6章 电流作用下的微生物群落结构分析
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 实验仪器
6.2.2 微生物样品采集
6.2.3 实验方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 微生物群落分布及多样性分析
6.3.2 微生物群落相似性与差异性分析
6.3.3 微生物群落结构分析
6.3.4 微生物群落相关性网络分析
6.4 本章小结
第7章 结论与建议
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 建议
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3806361
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 硝酸盐污染概况
1.1.1 硝酸盐污染的现状
1.1.2 硝酸盐污染的来源
1.1.3 硝酸盐污染的危害
1.2 常规硝酸盐去除技术
1.2.1 物理处理技术
1.2.2 化学处理技术
1.2.3 生物处理技术
1.3 生物-电化学反硝化技术
1.4 电流对微生物的作用
1.4.1 强电流对微生物的抑制作用
1.4.2 适宜电流对微生物的促进作用
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 阳极材料对生物-电化学反应器内微生物及反硝化性能的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验装置
2.2.2 异养反硝化细菌的驯化
2.2.3 实验用水
2.2.4 实验仪器与试剂
2.2.5 实验方法
2.2.6 水样分析
2.2.7 微生物分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 电化学作用下的硝酸盐还原性能
2.3.2 生物-电化学反应器的反硝化性能
2.3.3 电流刺激对微生物的影响
2.3.4 微生物活性受到抑制时的电流施加剂量
2.3.5 化学计量分析
2.3.6 反硝化微生物计数
2.3.7 实验结束时pH值的变化
2.3.8 三种阳极材料对比分析
2.4 本章小结
第3章 电流刺激下初始pH值对反硝化细菌活性的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验用水
3.2.3 异养反硝化菌的驯化
3.2.4 实验仪器与试剂
3.2.5 实验方法
3.2.6 水样分析
3.2.7 微生物活性分析
3.2.8 微生物抵抗力计算
3.3 结果与讨论
3.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
3.3.2 ATP含量的变化
3.3.3 微生物受到pH影响时的抵抗力分析
3.4 本章小结
第4章 不同C/N下电流刺激对反硝化细菌的影响及微生物生长动力学模型分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验装置
4.2.2 实验用水
4.2.3 异养反硝化菌的驯化
4.2.4 实验仪器与试剂
4.2.5 实验方法
4.2.6 水样分析
4.2.7 微生物分析
4.2.8 微生物生长动力学模型的建立
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
4.3.2 ATP含量的变化
4.3.3 微生物的生长动力学模型
4.3.4 反应器内蛋白质浓度的变化
4.3.5 pH值的变化
4.4 本章小结
第5章 电流刺激与微量元素对反硝化细菌生长及反硝化相关酶活性的影响
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验装置
5.2.2 实验用水
5.2.3 异养反硝化菌的驯化
5.2.4 实验仪器与试剂
5.2.5 实验方法
5.2.6 水样分析
5.2.7 微生物分析
5.2.8 微生物生长动力学模型的建立
5.2.9 微生物抵抗力计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 生物-电化学反应器的反硝化性能
5.3.2 微生物活性分析
5.3.3 微生物生长动力学模型分析
5.3.4 反应器中蛋白质浓度的变化
5.3.5 反硝化相关酶活性分析
5.3.6 微生物受到大电流影响时的抵抗力分析
5.3.7 单一元素作用下反硝化相关酶活性分析
5.3.8 最佳电流密度下的反硝化性能与微生物活性分析
5.4 本章小结
第6章 电流作用下的微生物群落结构分析
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 实验仪器
6.2.2 微生物样品采集
6.2.3 实验方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 微生物群落分布及多样性分析
6.3.2 微生物群落相似性与差异性分析
6.3.3 微生物群落结构分析
6.3.4 微生物群落相关性网络分析
6.4 本章小结
第7章 结论与建议
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 建议
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3806361
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