可渗透固定化硫酸盐还原菌反应墙的碳源缓释规律与可利用性研究
发布时间：2023-05-03 16:15
根据硫循环原理利用生物法处理酸性矿山废水(Acidic Mine Drainage,简称AMD)是当前的研究热点,其中利用硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,简称SRB)对酸性矿山废水进行厌氧生物处理和可渗透反应墙原位治理备受人们关注。碳源作为SRB生长的能源和电子供体,是影响硫酸盐还原菌处理酸性硫酸盐废水的一个重要的经济因素,国内外很多学者大量研究了廉价易得的污泥和生物质作为SRB营养源的可行性。但利用生物质固定化SRB技术处理酸性矿山废水及生物质在PRB系统中的缓释规律；污泥与生物质填充在可渗透反应墙(PRB)系统中,污染地下水的温度、pH、水力停留时间等因素对污泥和生物质作为碳源被利用率的影响；及生物质固载产品活性评价、固态发酵条件优化、可渗透反应墙生化性能评估等却鲜有报道。 本课题研究可渗透固定化硫酸盐还原菌反应墙以固废(生活污水处理厂的污泥、生物质如玉米芯、木屑等)为缓释碳源,探寻污泥预处理方法,优化污泥发酵参数,建立以SiR酶活评价生物质固载SRB产品活性等指标体系研究生物质在模拟废水中的转化或缓释规律,建立固废转化为SRB可利用优质碳源和均衡...
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 酸性矿山废水的来源及危害
1.1.1 酸性矿山废水的来源及形成途径
1.1.2 酸性矿山废水的特点及危害
1.2 酸性矿山废水的治理方法
1.2.1 物理化学法
1.2.2 人工湿地法
1.2.3 生物法
1.2.4 原位治理技术
1.3 课题的研究目的及意义
1.3.1 课题来源
1.3.2 课题研究目的
1.3.3 研究意义
1.3.4 研究内容
第二章 文献综述
2.1 以污泥为SRB提供可用碳源研究
2.1.1 污泥预处理国内外研究现状
2.1.2 污泥水解酸化研究
2.2 生物质载体国内外研究现状
2.3 固态发酵研究现状
2.3.1 固定化技术定义及简介
2.3.2 固态发酵定义
2.3.3 固态发酵基质及发酵要求
2.3.4 固态发酵工艺条件控制
2.3.5 固态发酵生物量的测定
2.3.6 固态发酵在环境领域应用
2.4 生化法原位治理碳源供给研究
2.5 固定化微生物原位治理技术的发展前景和研究方向
第三章 实验材料与实验设计
3.1 实验材料
3.1.1 主要实验仪器
3.1.2 主要实验试剂及配制
3.1.3 SRB菌种活化、保存与实验用水
3.1.4 实验用培养基
3.1.5 实验模拟废水
3.2 培养方法
3.2.1 液态培养
3.2.2 固态培养
3.3 生物活性分析方法
3.4 固态发酵
3.4.1 三种生物质基本成分分析
3.4.2 固态发酵系统
3.4.3 固态发酵样品制备
3.4.4 粗酶液制备
3.5 检测方法
3.5.1 COD测定
3.5.2 苯酚-硫酸法测定还原糖
3.5.3 亚硫酸盐还原酶(SiR)酶活测定
3.5.4 SO4
2-测定
3.5.5 挥发性有机酸测定
3.5.6 总氮测定
3.5.7 总磷测定
3.5.8 重金属测定方法
3.5.9 纤维素含量测定用硝酸-乙醇法
3.5.10 半纤维素含量测定用2mol/L盐酸水解法
3.5.11 木质素含量测定用间接法
第四章 污泥预处理、污泥水解酸化影响因素及其产物被硫酸盐还原菌利用效果研究
4.1 最佳底物筛选
4.2 不同预处理方法对污泥溶胞效果的影响
4.2.1 pH(加酸、加碱)对颗粒污泥溶胞作用
4.2.2 表明活性剂对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.3 超声(时间、功率)对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.4 机械搅拌对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.5 正交实验
4.3 产酸污泥驯化
4.4 确定污泥发酵时间
4.5 影响污泥水解酸化的因素
4.5.1 温度影响水解酸化产物分析
4.5.2 pH影响水解酸化产物分析
4.6 污泥水解酸化产物被SRB利用效果
4.6.1 pH的变化情况
4.6.2 ORP的变化情况
4.6.3 SCOD的变化情况
4.6.4 酶活的变化情况
4.6.5 SO4
2-的变化情况
4.6.6 VFAs被SRB的利用
4.7 小结
第五章 固定化载体碳源释放规律及被SRB可利用性研究
5.1 生物质类载体缓释降解规律及影响因素的研究
5.1.1 浸提液溶解COD与还原糖浓度的相关性
5.1.2 不同单因素条件对生物质缓释规律的影响
5.1.3 玉米芯浸提动力学方程的建立
5.2 生物质固载SRB生物量检测方法的建立
5.2.1 亚硫酸盐还原酶表征固载SRB活性的可行性研究
5.2.2 粗酶液制备条件对酶活测定的影响
5.2.3 粗酶液制备方法组合优化
5.3 固定化SRB产品制备优化及生物质载体对SRB活性的影响
5.3.1 SRB固态发酵生长曲线
5.3.2 固态发酵条件对SRB活性的影响
5.3.3 固态发酵条件优化
5.4 结论
第六章 生物质固载SRB在PRB系统中对废水处理效果及对SRB营养供给制度的影响
6.1 固载基质浸泡对实验的影响
6.2 生物质固载SRB处理模拟酸性矿井水动力学研究
6.2.1 模拟处理酸性矿山废水实验方法
6.2.2 实验装置构建
6.2.3 纯菌与生物质固载SRB产品的酶活对比
6.2.4 液态与生物质固载SRB产品模拟处理酸性矿井水效果对比
6.2.5 动力学研究方法
6.3 生物质固载SRB对SRB营养供给制度的影响
6.3.1 系统主要碳源来源
6.3.2 系统最佳C/S的确定
6.3.3 系统参数对固定化硫酸盐还原菌营养平衡的影响
6.4 小结
第七章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3807019
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【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 酸性矿山废水的来源及危害
1.1.1 酸性矿山废水的来源及形成途径
1.1.2 酸性矿山废水的特点及危害
1.2 酸性矿山废水的治理方法
1.2.1 物理化学法
1.2.2 人工湿地法
1.2.3 生物法
1.2.4 原位治理技术
1.3 课题的研究目的及意义
1.3.1 课题来源
1.3.2 课题研究目的
1.3.3 研究意义
1.3.4 研究内容
第二章 文献综述
2.1 以污泥为SRB提供可用碳源研究
2.1.1 污泥预处理国内外研究现状
2.1.2 污泥水解酸化研究
2.2 生物质载体国内外研究现状
2.3 固态发酵研究现状
2.3.1 固定化技术定义及简介
2.3.2 固态发酵定义
2.3.3 固态发酵基质及发酵要求
2.3.4 固态发酵工艺条件控制
2.3.5 固态发酵生物量的测定
2.3.6 固态发酵在环境领域应用
2.4 生化法原位治理碳源供给研究
2.5 固定化微生物原位治理技术的发展前景和研究方向
第三章 实验材料与实验设计
3.1 实验材料
3.1.1 主要实验仪器
3.1.2 主要实验试剂及配制
3.1.3 SRB菌种活化、保存与实验用水
3.1.4 实验用培养基
3.1.5 实验模拟废水
3.2 培养方法
3.2.1 液态培养
3.2.2 固态培养
3.3 生物活性分析方法
3.4 固态发酵
3.4.1 三种生物质基本成分分析
3.4.2 固态发酵系统
3.4.3 固态发酵样品制备
3.4.4 粗酶液制备
3.5 检测方法
3.5.1 COD测定
3.5.2 苯酚-硫酸法测定还原糖
3.5.3 亚硫酸盐还原酶(SiR)酶活测定
3.5.4 SO4
2-测定
3.5.5 挥发性有机酸测定
3.5.6 总氮测定
3.5.7 总磷测定
3.5.8 重金属测定方法
3.5.9 纤维素含量测定用硝酸-乙醇法
3.5.10 半纤维素含量测定用2mol/L盐酸水解法
3.5.11 木质素含量测定用间接法
第四章 污泥预处理、污泥水解酸化影响因素及其产物被硫酸盐还原菌利用效果研究
4.1 最佳底物筛选
4.2 不同预处理方法对污泥溶胞效果的影响
4.2.1 pH(加酸、加碱)对颗粒污泥溶胞作用
4.2.2 表明活性剂对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.3 超声(时间、功率)对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.4 机械搅拌对颗粒污泥的溶胞作用
4.2.5 正交实验
4.3 产酸污泥驯化
4.4 确定污泥发酵时间
4.5 影响污泥水解酸化的因素
4.5.1 温度影响水解酸化产物分析
4.5.2 pH影响水解酸化产物分析
4.6 污泥水解酸化产物被SRB利用效果
4.6.1 pH的变化情况
4.6.2 ORP的变化情况
4.6.3 SCOD的变化情况
4.6.4 酶活的变化情况
4.6.5 SO4
2-的变化情况
4.6.6 VFAs被SRB的利用
4.7 小结
第五章 固定化载体碳源释放规律及被SRB可利用性研究
5.1 生物质类载体缓释降解规律及影响因素的研究
5.1.1 浸提液溶解COD与还原糖浓度的相关性
5.1.2 不同单因素条件对生物质缓释规律的影响
5.1.3 玉米芯浸提动力学方程的建立
5.2 生物质固载SRB生物量检测方法的建立
5.2.1 亚硫酸盐还原酶表征固载SRB活性的可行性研究
5.2.2 粗酶液制备条件对酶活测定的影响
5.2.3 粗酶液制备方法组合优化
5.3 固定化SRB产品制备优化及生物质载体对SRB活性的影响
5.3.1 SRB固态发酵生长曲线
5.3.2 固态发酵条件对SRB活性的影响
5.3.3 固态发酵条件优化
5.4 结论
第六章 生物质固载SRB在PRB系统中对废水处理效果及对SRB营养供给制度的影响
6.1 固载基质浸泡对实验的影响
6.2 生物质固载SRB处理模拟酸性矿井水动力学研究
6.2.1 模拟处理酸性矿山废水实验方法
6.2.2 实验装置构建
6.2.3 纯菌与生物质固载SRB产品的酶活对比
6.2.4 液态与生物质固载SRB产品模拟处理酸性矿井水效果对比
6.2.5 动力学研究方法
6.3 生物质固载SRB对SRB营养供给制度的影响
6.3.1 系统主要碳源来源
6.3.2 系统最佳C/S的确定
6.3.3 系统参数对固定化硫酸盐还原菌营养平衡的影响
6.4 小结
第七章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
参考文献
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致谢
本文编号：3807019
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