【摘要】： 廢水生物處理反應(yīng)器中污染物和污泥的成份復(fù)雜,而傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法已不能滿足其實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需要。光譜法具有非接觸監(jiān)測(cè)、不消耗試劑、能在線原位測(cè)定等優(yōu)點(diǎn),是具有應(yīng)用前景的生物反應(yīng)器監(jiān)控方法。 本論文研究引入化學(xué)計(jì)量學(xué)解析所獲得的紫外與熒光光譜,提取好氧反應(yīng)器、厭氧反應(yīng)器、微生物燃料電池和細(xì)菌菌液樣品的光譜信息,并建立它們與反應(yīng)器過(guò)程參數(shù)之間的聯(lián)系,旨在構(gòu)建基于紫外和熒光光譜表征生物反應(yīng)器參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的方法。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下: 1、利用偏最小二乘法建立了硝化反應(yīng)器出水的紫外光譜與硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度的關(guān)系模型,探討了偏最小二乘法解析反應(yīng)器出水重疊嚴(yán)重光譜的可行性;以微生物產(chǎn)生的四種熒光物質(zhì)(色氨酸、酪氨酸、維生素B6和輔酶NADH)為研究對(duì)象,證實(shí)了平行因子法解析重疊嚴(yán)重的熒光光譜的可行性,該方法還可以獲得樣品中各熒光組分的激發(fā)發(fā)射光譜和相對(duì)濃度。 2、利用三維熒光光譜分別表征了好氧反應(yīng)器中的溶解性微生物產(chǎn)物、污泥胞內(nèi)物質(zhì)以及胞外聚合物,并利用平行因子分析法對(duì)熒光光譜進(jìn)行了解析,獲取了其反應(yīng)歷程中的濃度變化。胞內(nèi)物質(zhì)中的熒光成分主要是蛋白和輔酶NADH,其濃度與反應(yīng)器狀態(tài)有密切聯(lián)系,胞內(nèi)蛋白與VSS成線性相關(guān),而胞內(nèi)NADH與底物比增長(zhǎng)速率相關(guān);溶解性微生物產(chǎn)物中的熒光成分主要是蛋白、類(lèi)富里酸和類(lèi)胡敏酸物質(zhì),反應(yīng)器的狀態(tài)參數(shù)與溶解性微生物產(chǎn)物的生成可以用Leudeking-Piret方程來(lái)描述;蛋白和類(lèi)胡敏酸的產(chǎn)生主要與底物利用相關(guān),而類(lèi)富里酸的產(chǎn)生則是與非生長(zhǎng)相關(guān)的;胞外聚合物中的熒光成分主要是蛋白和類(lèi)富里酸物質(zhì);好氧反應(yīng)器中泥水混合液的熒光在線測(cè)定可以反映污泥濃度的高低,但是無(wú)法反映底物加入的影響,倍增管高壓、光纖耦合效率和外界光源的影響都是在線測(cè)定需要考慮的因素。 3、研究了間歇厭氧產(chǎn)氫反應(yīng)器過(guò)程的三維熒光光譜,發(fā)現(xiàn)蛋白和NADH是該過(guò)程產(chǎn)生的主要熒光物質(zhì),其強(qiáng)度得分之比與氫氣分壓之間存在著量化關(guān)系;高溫厭氧產(chǎn)氫反應(yīng)器出水的三維熒光光譜的分析結(jié)果表明,蛋白、NADH和核黃素是該反應(yīng)器主要的熒光物質(zhì),并獲得了光譜分析結(jié)果對(duì)反應(yīng)器工藝參數(shù)(水力停留時(shí)間、底物濃度和溫度)的響應(yīng)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)NADH的相對(duì)濃度與氫氣分壓具有很好的一致性;建立了定量測(cè)定了高溫厭氧反應(yīng)器出水中的三種熒光物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)加入法。 4、研究了微生物燃料電池反應(yīng)過(guò)程的紫外與熒光光譜變化。伴隨著微生物燃料電池的產(chǎn)電過(guò)程,產(chǎn)電微生物釋放出的產(chǎn)物導(dǎo)致UV_254吸收值總體增加;這些產(chǎn)物中蛋白和類(lèi)富里酸是主要熒光物質(zhì),蛋白峰主要源于蛋白內(nèi)色氨酸殘基的貢獻(xiàn),而類(lèi)富里酸可能源于一些輔酶或富里酸物質(zhì)的貢獻(xiàn);Fe~(2+)的投加有助于燃料電池的產(chǎn)電,并出現(xiàn)熒光物質(zhì)的濃度變化。 5、利用米散射理論計(jì)算了不同折射率條件下米散射系數(shù)與無(wú)因次粒徑的關(guān)系,并且分別對(duì)細(xì)菌結(jié)構(gòu)所引起的消光光譜進(jìn)行了計(jì)算;以模擬細(xì)菌的聚苯乙烯小球?yàn)槔?用米散射結(jié)合Levenberg-Marquart最小二乘法對(duì)其紫外消光光譜進(jìn)行了解析,并估計(jì)出其粒徑和濃度;初步探索了巨大芽孢桿菌的多波長(zhǎng)消光光譜。
【圖文】：

一定能量的光子被吸收。有機(jī)化合物吸收了激發(fā)光后，分子中的。電子、兀電子或n電子都可能躍遷到各自能量較高的a*軌道或砂軌道上去而成為激發(fā)態(tài)。電子的能級(jí)躍遷主要有四種類(lèi)型:。一礦，n、了，n、礦和。礦，如圖1一1所示。，

本文編號(hào)：2671454