本文關(guān)鍵詞：反硝化除磷過程中污泥紅外光譜特征解析

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【摘要】：傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中,除磷和脫氮的主要矛盾體現(xiàn)在對(duì)COD的競(jìng)爭(zhēng)利用上。而反硝化除磷工藝同時(shí)進(jìn)行反硝化和除磷,達(dá)到一碳兩用,有效實(shí)現(xiàn)了低碳源城市污水的同步脫氮除磷。本試驗(yàn)使用SBR反應(yīng)器,通過厭氧-好氧、厭氧-沉淀排水-缺氧、厭氧-缺氧三個(gè)步驟富集反硝化除磷菌,使系統(tǒng)在厭氧-缺氧交替運(yùn)行條件下穩(wěn)定運(yùn)行。研究了污泥齡、進(jìn)水COD濃度和缺氧段硝酸鹽投加量對(duì)反硝化除磷系統(tǒng)的影響。并利用傅里葉變換紅外光譜,對(duì)反硝化除磷菌細(xì)胞內(nèi)的PHB(poly-β-hydroxy butyrate,聚-β-羥基丁酸酯)、Gly(Glycogen,糖原)、Poly-P(Polyphosphate,多聚磷酸鹽)進(jìn)行表征。使用光譜數(shù)據(jù)歸一化預(yù)處理,光譜數(shù)據(jù)一階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理,光譜數(shù)據(jù)二階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理,光譜數(shù)據(jù)小波去噪預(yù)處理四種方法處理光譜數(shù)據(jù)。并對(duì)這四種預(yù)處理方法的處理結(jié)果進(jìn)行比較。采用偏最小二乘法分別建立了光譜數(shù)據(jù)和PHB、Gly、Poly-P含量的模型。利用模型對(duì)PHB、Poly-P的預(yù)測(cè)結(jié)果,對(duì)反硝化除磷系統(tǒng)缺氧段PO_4~(3-)-P的去除率與PHB的減少量,整個(gè)周期內(nèi)Poly-P變化量與PO_4~(3-)-P變化量的相關(guān)關(guān)系做了研究。本試驗(yàn)主要結(jié)論有:1.污泥齡維持在12~15 d,進(jìn)水COD濃度維持在200~250 mg/L,缺氧段開始投加的硝酸鹽濃度維持在45 mg/L。此時(shí)反應(yīng)器的除磷效果最佳。2.在反硝化除磷系統(tǒng)內(nèi)活性污泥的紅外光譜中,PHB的光譜特征體現(xiàn)峰為波數(shù)1730 cm~(-1)處,Gly的光譜特征體現(xiàn)峰為波數(shù)1020 cm~(-1)處,Poly-P的光譜特征體現(xiàn)峰為波數(shù)1261 cm~(-1)處。3.使用光譜數(shù)據(jù)歸一化和小波去噪結(jié)合的預(yù)處理效果最好。模型對(duì)PHB、Gly、Poly-P含量的預(yù)測(cè)值與其實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.9241、0.9220、0.8949,預(yù)測(cè)時(shí)均方根誤差分別為1.1289、0.7289、0.0389。4.缺氧段PO_4~(3-)-P的去除率與PHB的減少量的相關(guān)系數(shù)為0.9790,整個(gè)周期內(nèi)Poly-P變化量與PO_4~(3-)-P變化量的相關(guān)系數(shù)為0.9581。研究表明,反硝化除磷工藝中微生物細(xì)胞內(nèi)聚合物的變化可以通過快速檢測(cè)紅外光譜所建立的PLS模型進(jìn)行預(yù)測(cè),并可以進(jìn)而預(yù)測(cè)PO_4~(3-)-P的去除率。紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可以用于對(duì)反硝化除磷系統(tǒng)的研究。
【關(guān)鍵詞】：反硝化除磷 傅里葉變換紅外光譜 小波去噪 偏最小二乘法
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景14
• 1.2 反硝化除磷技術(shù)基本理論14-19
• 1.2.1 傳統(tǒng)生物除磷理論14
• 1.2.2 反硝化除磷理論14-15
• 1.2.3 反硝化聚磷的化學(xué)過程15
• 1.2.4 反硝化除磷過程的影響因素15-19
• 1.3 細(xì)胞內(nèi)聚合物19-21
• 1.3.1 多聚磷酸鹽（Polyphosphate，Poly-P）19-20
• 1.3.2 糖原(Glycogen，，Gly)20
• 1.3.3 聚羥基鏈烷酸酯（Polyhydroxyalkanoates，PHAs)20-21
• 1.4 傅里葉變換紅外光譜21-23
• 1.4.1 紅外光譜的基本介紹21
• 1.4.2 紅外光譜表示方法21-22
• 1.4.3 基線校正22
• 1.4.4 背景扣除22
• 1.4.5 光譜歸一化22
• 1.4.6 解析紅外光譜的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法22-23
• 1.4.7 紅外光譜技術(shù)在水環(huán)境方面的應(yīng)用23
• 1.5 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.6 技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 第二章 試驗(yàn)材料及方法26-30
• 2.1 試驗(yàn)反應(yīng)器26-27
• 2.2 試驗(yàn)用水27
• 2.3 分析方法和指標(biāo)27-30
• 2.3.1 測(cè)量?jī)x器27-28
• 2.3.2 水樣預(yù)處理過程28
• 2.3.3 水樣測(cè)定指標(biāo)及方法28-29
• 2.3.4 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)測(cè)定方法29-30
• 第三章 反應(yīng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行30-42
• 3.1 污泥的馴化與培養(yǎng)30
• 3.2 適應(yīng)馴化期反應(yīng)器運(yùn)行狀況30-32
• 3.2.1 適應(yīng)馴化期內(nèi)COD變化30-31
• 3.2.2 適應(yīng)馴化期內(nèi)PO_4~(3-)-P變化31-32
• 3.3 DPB富集期反應(yīng)器運(yùn)行狀況32-34
• 3.3.1 DPB富集期內(nèi)PO_4~(3-)-P去除率與NO_3~(-)-N去除率變化32-33
• 3.3.2 缺氧段脫氮量與除磷量關(guān)系33-34
• 3.4 典型周期反應(yīng)器運(yùn)行狀況34-36
• 3.4.1 典型周期基本水質(zhì)指標(biāo)變化特征34-35
• 3.4.2 典型周期細(xì)胞內(nèi)聚合物變化特征35-36
• 3.5 典型周期活性污泥紅外光譜36-42
• 第四章 紅外光譜定量分析模型的建立42-63
• 4.1 樣品的采集42
• 4.2 光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理42-46
• 4.2.1 光譜歸一化42-43
• 4.2.2 一階導(dǎo)數(shù)光譜43-44
• 4.2.3 二階導(dǎo)數(shù)光譜44-45
• 4.2.4 小波去噪光譜45-46
• 4.3 PHB定量分析模型的建立46-51
• 4.3.1 預(yù)處理方法的比較46-47
• 4.3.2 PLS模型的建立47-49
• 4.3.3 PLS模型的驗(yàn)證49-51
• 4.4 Gly定量分析模型的建立51-56
• 4.4.1 預(yù)處理方法的比較51-52
• 4.4.2 PLS模型的建立52-53
• 4.4.3 PLS模型的驗(yàn)證53-56
• 4.5 Poly-P定量分析模型的建立56-61
• 4.5.1 預(yù)處理方法的比較56-57
• 4.5.2 PLS模型的建立57-58
• 4.5.3 PLS模型的驗(yàn)證58-61
• 4.6 PHB減少量與PO_4~(3-)-P去除率的定量關(guān)系61
• 4.7 Poly-P變化量與PO_4~(3-)-P的變化量的定量關(guān)系61-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-64
• 5.1 結(jié)論63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-71
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果71

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