基于中红外光谱的厌氧反应器中挥发性脂肪酸的在线监测

发布时间：2023-05-10 03:43

　　随着工业的快速发展和人类文明的进步,稀缺的水资源正面临着另一个更大的威胁——水污染。如何有效地处理污水一直是人们关注的焦点。厌氧消化因其可以去除有机污染物,同时提供可再生能源,而被广泛地应用于污水处理。在过去的10年中,如何维持厌氧反应器的稳定、提高沼气产量受到了越来越多的关注。作为厌氧消化重要中间产物的挥发性脂肪酸(VFAs),其含量直接影响厌氧反应器运行,目前已经被广泛作为指示系统稳定性的指标。但传统离线测量方法费时费力,无法实时反馈浓度信息,而目前应用的滴定法只能对挥发性脂肪酸的总量进行测定,无法确定每一种酸的含量。红外检测技术近些年已经被应用在环境、食品等领域的在线监测上。本研究探求中红外光谱法实现厌氧生物反应器挥发性有机酸实时分析的可能性,并试图设计一套可以实现在线监测的设备。主要研究成果如下:(1)启动并运行上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,并对其运行过程进行监测。主要监测指标有pH值,产气量,COD去除率以及VFAs的浓度。UASB反应器运行稳定后,COD去除率可达到80%,VFAs等其余指标也在正常范围内,反映出UASB处于稳定的良好运行状态。(2)收集UASB反应器...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 厌氧生物处理
    1.2 厌氧废水生物处理原理
        1.2.1 厌氧制氢过程简介
        1.2.2 厌氧产甲烷过程简介
    1.3 厌氧反应器研究进展
        1.3.1 厌氧反应器简介
        1.3.2 UASB反应器
        1.3.3 影响反应器运行的主要因素
    1.4 厌氧消化系统在线监测现状
        1.4.1 现有的VFAs监测方法
        1.4.2 厌氧消化系统在线监测所面临的困难与挑战
    1.5 红外光谱法分析技术上的应用
        1.5.1 近红外光谱分析技术的应用
        1.5.2 中红外与近红外光谱的区别以及优势
        1.5.3 中红外光谱分析技术的研究
    1.6 研究的目的和意义、内容和技术路线
        1.6.1 研究目的和意义
        1.6.2 研究内容和技术路线
第二章 UASB反应器的出水中挥发性有机酸回收效率研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 UASB反应器运行工况
        2.2.2 回收率实验设计
    2.3 结果与分析
        2.3.1 UASB反应器的运行结果
        2.3.2 回收率实验的条件确定
        2.3.3 回收率实验
    2.4 本章小结
第三章 基于中红外光谱的挥发性有机酸的快速测定
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验试剂、仪器和软件
        3.2.2 样品的制备
        3.2.3 中红外光谱的采集
        3.2.4 偏最小二乘法模型搭建
        3.2.5 中红外光谱预处理的比较
        3.2.6 模型的评估分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品与光谱的表征
        3.3.2 模型预处理的比较与确定
        3.3.3 PLS模型开发
        3.3.4 在线监控的潜力
    3.4 本章小结
第四章 厌氧反应器在线监测模块的设计与实现
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 设计思路
        4.2.2 设计方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 厌氧反应器在线监测工作原理
        4.3.2 厌氧反应器在线监测工作流程
        4.3.3 厌氧反应器在线监测设备加工及电路设计
    4.4 本章小结
总结
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3812960