以厭氧消化為核心技術(shù)、以廢棄物資源化為目的沼氣工程目前正成為處理、利用城市垃圾、工業(yè)有機(jī)廢水、畜禽糞便和污水廠剩余污泥最有效、前景最廣闊的手段之一。微量元素在甲烷發(fā)酵過(guò)程中具有重要作用,缺乏必要的微量元素會(huì)導(dǎo)致生物活力下降,進(jìn)而影響整個(gè)厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行效果和穩(wěn)定性。工業(yè)廢水、城市污泥及其處理過(guò)程中常會(huì)產(chǎn)生或含有硫化物,而硫化物及其他一些陰離子如磷酸根和碳酸根等能與金屬離子生成沉淀,因此在實(shí)際厭氧消化處理系統(tǒng)中,微量元素不能以充足量和有效的生物學(xué)形式存在,底物的最大轉(zhuǎn)化率受到影響。本研究以鎳離子為主要研究對(duì)象,通過(guò)采用向厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中添加金屬離子螯合劑的方法,提高了微量元素的生物可利用性,優(yōu)化了產(chǎn)甲烷菌的營(yíng)養(yǎng)條件,甲烷發(fā)酵得到增強(qiáng)。主要研究?jī)?nèi)容如下: (1)考察了微量元素鎳在甲烷發(fā)酵過(guò)程中的重要作用。鎳對(duì)甲烷發(fā)酵存在Hormesis即“低促高抑”效應(yīng)。在一定濃度范圍內(nèi),甲烷產(chǎn)量隨著鎳離子濃度的提高而提高。硫化物的存在使得鎳的投加量大幅增加。金屬離子螯合劑與鎳之間的螯合作用則使鎳的存在形態(tài)發(fā)生了改變,從硫化物沉淀形態(tài)向溶解態(tài)轉(zhuǎn)化,此時(shí),鎳離子不再成為產(chǎn)甲烷過(guò)程的限制因子。檸檬酸(CA)、氨...

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 產(chǎn)甲烷研究進(jìn)展
        1.2.1 甲烷的生物合成途徑及其形成過(guò)程的酶學(xué)
        1.2.2 產(chǎn)甲烷菌研究進(jìn)展
        1.2.3 產(chǎn)甲烷新工藝
    1.3 微量元素在甲烷發(fā)酵過(guò)程中的作用
        1.3.1 金屬元素的生物效應(yīng)
        1.3.2 產(chǎn)甲烷菌對(duì)微量元素的需求
        1.3.3 微量金屬元素促進(jìn)甲烷發(fā)酵的研究進(jìn)展
        1.3.4 微量金屬元素生物有效度
    1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題:微量金屬元素形態(tài)及其生物可利用性
        1.4.2 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 鎳及其螯合物對(duì)甲烷發(fā)酵的影響
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.3 分析方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 鎳離子濃度對(duì)產(chǎn)甲烷過(guò)程的Hormesis效應(yīng)
        2.3.2 螯合劑對(duì)厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響
        2.3.3 螯合劑對(duì)總?cè)芙庑枣囯x子濃度的影響
        2.3.4 Ni²⁺-NTA螯合物對(duì)厭氧消化過(guò)程的影響
        2.3.5 Ni的形態(tài)及其生物可利用性討論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 不同環(huán)境條件下鎳及其螯合物的施用效應(yīng)研究
    3.1 引言
    3.2 材料和方法
        3.2.1 厭氧污泥
        3.2.2 不同硫化物濃度下的厭氧消化實(shí)驗(yàn)
        3.2.3 不同VFA基質(zhì)條件下的厭氧消化實(shí)驗(yàn)
        3.2.4 不同基質(zhì)濃度下的厭氧消化實(shí)驗(yàn)
        3.2.5 不同初始pH值條件下的厭氧消化實(shí)驗(yàn)
        3.2.6 不同氨氮濃度下的厭氧消化實(shí)驗(yàn)
        3.2.7 分析方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 NTA在不同硫化物濃度下的添加效應(yīng)
        3.3.2 NTA對(duì)不同VFA基質(zhì)的產(chǎn)甲烷促進(jìn)效應(yīng)
        3.3.3 NTA在不同基質(zhì)濃度下的產(chǎn)甲烷促進(jìn)效應(yīng)
        3.3.4 不同初始pH值條件下NTA對(duì)產(chǎn)甲烷的影響
        3.3.5 不同氨氮濃度下NTA對(duì)產(chǎn)甲烷的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 鎳及其螯合物促進(jìn)甲烷發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)與酶學(xué)機(jī)制
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.3 分析方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Ni-NTA螯合物促進(jìn)厭氧消化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)
        4.3.2 厭氧污泥中的輔因子濃度
    4.4 本章小結(jié)
第五章 鎳及其螯合物在含硫酸鹽廢水甲烷發(fā)酵中的應(yīng)用研究
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 接種污泥
        5.2.2 合成廢水
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.5 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.6 分析方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 NTA對(duì)含硫酸鹽廢水發(fā)酵甲烷產(chǎn)量的影響
        5.3.2 NTA對(duì)含硫酸鹽廢水發(fā)酵乙酸去除的影響
        5.3.3 NTA對(duì)硫酸鹽還原的影響
        5.3.4 NTA對(duì)厭氧污泥中微量元素形態(tài)分布的影響
        5.3.5 NTA濃度對(duì)甲烷發(fā)酵的影響
        5.3.6 厭氧污泥中輔因子含量
        5.3.7 NTA抑制硫酸鹽還原、促進(jìn)甲烷發(fā)酵的機(jī)理探討
    5.4 本章小結(jié)
第六章 鎳及其螯合物影響甲烷發(fā)酵過(guò)程的機(jī)理分析
    6.1 引言
    6.2 金屬元素的生物吸收理論
    6.3 材料和方法
        6.3.1 反應(yīng)器運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        6.3.2 熒光原位雜交實(shí)驗(yàn)
        6.3.3 鎳的生物吸收實(shí)驗(yàn)
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 反應(yīng)器中COD去除情況對(duì)比
        6.4.2 反應(yīng)器中微量元素形態(tài)變化過(guò)程
        6.4.3 輔因子濃度與產(chǎn)甲烷活性的關(guān)系
        6.4.4 產(chǎn)甲烷菌數(shù)量的演變
        6.4.5 鎳的生物吸收模型討論
    6.5 本章小結(jié)
第七章 研究結(jié)論
論文創(chuàng)新點(diǎn)
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3770885