低溫條件下處理低有機(jī)負(fù)荷廢水是厭氧消化工藝發(fā)展和應(yīng)用過程中面臨的主要挑戰(zhàn)之一。該條件下,厭氧消化污泥的代謝活性受到顯著的抑制作用,微生物的底物利用效率和生長速率都將明顯下降。因此,增強(qiáng)體系內(nèi)的電子傳遞效率,提高微生物的代謝活性,加快污染物的降解是突破這一瓶頸的關(guān)鍵所在。然而,以此為突破口的相關(guān)研究工作較為缺乏�；诖�,本論文提出構(gòu)建生物電化學(xué)體系（Bio-Electrochemical System,BES）,利用電化學(xué)作用,增強(qiáng)厭氧消化體系內(nèi)的電子傳遞作用,提高體系內(nèi)微生物的代謝作用和互生群落的演替,以實(shí)現(xiàn)低有機(jī)負(fù)荷廢水高效低溫厭氧消化處理。研究主要發(fā)現(xiàn)如下:本研究提出了利用BES增強(qiáng)低溫厭氧消化處理低有機(jī)負(fù)荷廢水的新方法。實(shí)驗(yàn)中,與對照反應(yīng)器相比,BES反應(yīng)體系具有更高的抗溫度沖擊能力:在最適電壓0.4V條件下,BES在所測試溫度范圍內(nèi)（20,12,8 ℃）均能夠顯著增強(qiáng)厭氧消化體系的COD（Chemical Oxygen Demand）去除效率和產(chǎn)甲烷能力。能量平衡評估證實(shí)BES輔助低溫厭氧消化技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)可行性。厭氧微生物的生理特性分析表明電化學(xué)作用能夠刺激微生物的代謝活性,釋... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３本論文的主要研宄內(nèi)容及框架??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍａｉｎ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ａｎｄ?ｆｒａｍｅ?ｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??

２．３．１電極電壓對于ＢＥＳ響應(yīng)溫度沖擊的影響??前文２．２．２節(jié)提到，根據(jù)不同的外加電壓和運(yùn)行溫度，反應(yīng)器的連續(xù)運(yùn)行被分為７??個階段。實(shí)驗(yàn)中各反應(yīng)器的ＣＯＤ去除效率和產(chǎn)ＣＨ４效率分別見圖２．２和圖２．３。第１階??段２０?°Ｃ條件下，各反應(yīng)器的ＣＯＤ去除效率沒有明顯的差別（５１％？５６％）。此外，各反??應(yīng)器的ＣＨ４產(chǎn)率及ＣＨ４在氣態(tài)產(chǎn)物中的比例也呈現(xiàn)相似的結(jié)果，這與ＣＯＤ去除情況相??—致。第２階段開始，０．２Ｖ的外加電壓作用于Ｒ３反應(yīng)器。由于初始接種的嗜溫活性污??泥對低溫條件的逐漸適應(yīng)，各反應(yīng)器的ＣＯＤ去除效率呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。在這一??階段，各反應(yīng)器的ＣＯＤ去除效率均維持在７０％左右。雖然Ｒ１和Ｒ３反應(yīng)器的ＣＯＤ去??除效率相近，但是Ｒ３反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷效率（２３．７±２．１?ｍＬ／ｇ?ＶＳＳ／ｄ）卻顯著高于Ｒ１??（１５．８±２．２ｍＬ／ｇＶＳＳ／ｄ）。??－２４－??

?ＶＩＩ??Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ?Ｐｈａｓｅ??圖２．２反應(yīng)器ＣＯＤ的去除效果：進(jìn)出水ＣＯＤ?（Ａ），平均ＣＯＤ去除率（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．２?ＣＯＤ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｒｅａｃｔｏｒ：?ｉｎｆｌｕｅｎｔ?ａｎｄ?ｅｆｆｌｕｅｎｔｓ?ＣＯＤ?（Ａ），?ａｖｅｒａｇｅ??ＣＯＤ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｒａｔｅ?（Ｂ），?＊ｐ＜０．０５??第４階段，Ｒ３反應(yīng)器的外加電壓提高至０．６?Ｖ。此條件下，Ｒ３反應(yīng)器出水ＣＯＤ濃??度呈現(xiàn)升高態(tài)勢，使得Ｒ３的平均ＣＯＤ去除率降低至７４．６％，低于Ｒ１反應(yīng)器７７．３％的??ＣＯＤ去除率。Ｒ３反應(yīng)器ＣＯＤ去除率的變化與產(chǎn)甲烷效率的降低相對應(yīng)。具體說來，??該階段內(nèi)，Ｒ３反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷速率降低至２６．８±１．７ｍＬ／ｇＶＳＳ／ｄ，約為對照反應(yīng)器Ｒ１的??８７．０％。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明較高的外加電壓作用可能會造成微生物細(xì)胞的破壞，進(jìn)而使??－２５－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina[J]. Qi Yin,Xiaoyu Zhu,Guoqiang Zhan,Tao Bo,Yanfei Yang,Yong Tao,Xiaohong He,Daping Li,Zhiying Yan.  Journal of Environmental Sciences. 2016(04)
[2]Absolute dominance of hydrogenotrophic methanogens in full-scale anaerobic sewage sludge digesters[J]. Jaai Kim,Woong Kim,Changsoo Lee.  Journal of Environmental Sciences. 2013(11)
[3]一種產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌互營共培養(yǎng)體的篩選及其群落結(jié)構(gòu)解析[J]. 李建政,孫倩,劉楓,高晨晨.  科技導(dǎo)報(bào). 2009(16)



本文編號：3458489