水处理用纤维素载体降解及生物膜附着性能的研究

论文摘要

多孔填料具有附着微生物量大、处理效率高、能耗低等优点,是流化床废水处理载体填料的发展方向之一。本文采用的多孔填料是以植物秸秆为原料加工而成的,具有亲水和亲生物性好、可降解、孔隙率高、比表面积大、孔径适中、成本低廉的特点。为了研究这种载体的降解性能和生物膜的附着情况,本文对这种填料的SRB生物膜附着和生长特点及其降解影响因素进行了系统考察。通过研究纤维素载体性能和生态因子（温度、底物浓度、pH）对载体降解和生物膜附着情况的影响发现,未改性、交联、交联且阳离子化载体最终平均降解率分别为55.2%、23.9%、20.5%,交联和阳离子化均有减缓载体降解的效果;单位质量的阳离子化载体生物膜附着量最大,达0.247g/g,载体阳离子化有利于生物膜的形成和生长。体系温度对载体降解和生物膜附着存在一定影响,36℃下载体最终降解率最高,达到21.0%;单位质量载体生物膜附着量最多,达到0.235g/g。当0.70≤[COD]0/[SO42-]0≤1.40时,纤维素载体可为细菌代谢补充碳源,进而促进载体初期降解;当[COD]0/[SO42-]0=0.7时,硫酸根还原率比未加入载体的反应体系提高51%。在pH值为5.06.5的条件下,随着pH值的升高载体最终降解率在20.7%-36.7%范围内呈下降趋势;单位质量载体生物膜量逐渐增大,当pH=6.5时达最大值0.252g/g。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 可降解材料作为生物膜载体的研究状况
• 1.2.1 天然高分子降解材料
• 1.2.2 有机合成高分子载体
• 1.2.3 可生物降解材料作为生物膜载体和碳源的研究现状
• 1.3 纤维素降解性能及其用于水处理中的现状
• 1.3.1 纤维素的降解机理
• 1.3.1.1 水解降解
• 1.3.1.2 微生物和酶降解
• 1.3.2 纤维素生物膜载体的开发应用状况
• 1.4 生物膜的形成及分析技术
• 1.4.1 影响生物膜形成的因素
• 1.4.1.1 悬浮微生物浓度
• 1.4.1.2 液相pH
• 1.4.1.3 液相离子强度
• 1.4.1.4 悬浮微生物的活性
• 1.4.1.5 载体表面的结构与性质
• 1.4.1.6 水力剪切作用
• 1.4.1.7 接触时间
• 1.4.2 生物膜分析技术
• 1.4.2.1 生物膜质量的确定
• 1.4.2.2 生物膜厚度的确定
• 1.5 本课题研究目的与研究内容
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验用载体
• 2.2 实验用菌种
• 2.3 实验用废水
• 2.4 实验设备、流程及研究内容
• 2.4.1 实验设备和流程
• 2.4.2 研究内容
• 2.5 测试项目及方法
• 2.5.1 纤维素载体降解率及生物膜量
• 4^2-浓度的测量'>2.5.2 SO₄^2-浓度的测量
• 2.5.3 pH值的测量
• 2.5.4 COD的测量
• 2.5.5 载体降解产生COD的计算
• 2.5.6 SEM分析
• 2.5.7 孔径大小及孔径分布的测量
• 2.5.8 孔隙率ε的测量
• 2.5.9 多孔载体比表面积的测定
• 2.5.10 官能团分析
• 2.5.11 纤维素交联度的测定
• 2.5.12 结晶度的测定
• 第三章 实验结果分析与讨论
• 3.1 纤维素载体性能
• 3.1.1 载体表面及剖面SEM图
• 3.1.2 载体孔径大小及孔径分布
• 3.1.3 载体孔隙率和比表面积的测定
• 3.1.4 交联纤维素的官能团分析
• 3.1.5 纤维素交联度的测定
• 3.2 载体改性对载体降解和生物膜生长的影响
• 3.2.1 载体改性对载体降解效果的影响
• 3.2.2 载体改性对生物膜附着量的影响
• 3.3 反应温度对载体降解和生物膜生长的影响
• 3.3.1 反应温度对载体降解的影响
• 3.3.2 反应温度对生物膜附着量的影响
• 3.4 底物浓度对载体降解和生物膜生长的影响
• 3.4.1 底物浓度对载体降解的影响
• 3.4.2 底物浓度对生物膜附着量的影响
• 3.5 pH对载体降解和生物膜生长的影响
• 3.5.1 pH对载体降解的影响
• 3.5.2 pH对生物膜附着量的影响
• 3.6 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢