水解酸化作為厭氧產(chǎn)甲烷的前一階段,承擔(dān)著為產(chǎn)甲烷菌提供適宜底物(一元碳和乙酸)的任務(wù),同時(shí)也是工業(yè)廢水提高可生化性的重要預(yù)處理手段,但其在實(shí)際應(yīng)用中效率通常較低。一個(gè)重要的原因是厭氧產(chǎn)酸常受限于較高H2分壓——H+作為酸化段厭氧氧化有機(jī)物的電子受體,其氧化還原電位較低(EH+/H2=-414 mV,pH = 7),只有在較低的H2分壓(<104-10-5atm)下,有機(jī)酸的厭氧氧化才能在熱力學(xué)上自發(fā)進(jìn)行。同型產(chǎn)乙酸菌和嗜氫產(chǎn)甲烷菌作為厭氧耗H2的主要微生物,在許多厭氧系統(tǒng)中豐度較低,容易造成H+積累,進(jìn)而導(dǎo)致厭氧工藝失敗。因此,降低H2分壓是推動(dòng)厭氧水解酸化的關(guān)鍵�；诖�,本論文開展厭氧水解酸化中的種間氫傳遞的強(qiáng)化方法和機(jī)制研究,分別采用零價(jià)鐵強(qiáng)化同型產(chǎn)乙酸、磁鐵礦強(qiáng)化異化鐵還原以及生物電化學(xué)系統(tǒng)強(qiáng)化嗜氫產(chǎn)甲烷等厭氧耗H2手段,加速有機(jī)物的水解酸化,同時(shí)形成具有特殊結(jié)構(gòu)的水解酸化顆粒污泥,為后續(xù)產(chǎn)甲烷過程提供適合的底物和環(huán)境條件。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)為了強(qiáng)化厭氧水解酸化階段同型產(chǎn)乙酸(耗氫)代謝,推動(dòng)該平衡反應(yīng)向右進(jìn)行,本研究將零價(jià)鐵投加至厭氧水解酸化反應(yīng)器,以有機(jī)酸(丙...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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圖1.1復(fù)雜有機(jī)物厭氧發(fā)酵過程

鐵強(qiáng)化厭氧水解酸化微生物種間氯傳遞及其調(diào)控因此不能夠被微生物直接利用。他們需要被胞外水解酶分解為小分子可溶這些溶解性單體或者二聚體有機(jī)物在產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為有乙酸）和醇等末端產(chǎn)物，同時(shí)產(chǎn)生新的細(xì)胞物質(zhì)［９］。對(duì)于含有難降解物質(zhì)或者物的廢水，水解產(chǎn)酸過程通常進(jìn)行較為緩慢....

圖1.3顆粒污泥結(jié)構(gòu)示意圖

氧顆粒污泥絕大部分呈橢球形或球形，其成熟后表面邊界清晰，直徑變化范圍從??至丨」５．０?ｍｍ，有的甚至可達(dá)至ｌｊ?７．０?ｍｍ［４２］。透射電子顯微鏡（ＴＥＭ）分析顯示，顆粒??表面和內(nèi)部都存在大量不同種類的微生物群體，而這些微生物群體的種類與厭氧??內(nèi)污水組成及反應(yīng)器操作條件密....

圖1.4顆粒污泥內(nèi)的種間電子傳遞Figure1.4Interspeciesformate/hydrogentransferingranularsludge

鐵強(qiáng)化厭氧水解酸化微生物種間氫傳遞及其調(diào)控泥。因此對(duì)于厭氧反應(yīng)器而言，適當(dāng)?shù)乃νＡ魰r(shí)間選擇對(duì)反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥有決定性作用。污泥中微生物在代謝過程中會(huì)分泌大量的胞外聚合物（ＥＰＳ），主聚糖和蛋白質(zhì)。胞外多聚糖能夠有效調(diào)節(jié)細(xì)胞的聚合和粘連，對(duì)維持顆粒污泥落的結(jié)構(gòu)完整性方面起著至關(guān)重....

圖１．５產(chǎn)甲烷微生物電解池原理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｆｏｒ?ｍｅｔｈａｎｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ?ＭＥＣ??

氧發(fā)酵過程中得到廣泛研宄，其機(jī)制在于電活性微生物在陽極氧化有機(jī)物，并將產(chǎn)生的??電子傳遞至陽極；在外加電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，電子由陽極被傳遞至陰極，進(jìn)而被陰極表面的嗜??氫產(chǎn)甲烷菌捕獲，并還原二氧化碳產(chǎn)甲烷圖１．５）。??陽極：ＣＨ３ＣＯ〇－?＋?４Ｈ２〇?＝?２ＨＣ〇３－?＋?９Ｈ＋?＋....

本文編號(hào)：4043977