SOx2-生物处理强化技术基础研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 盛宇星 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-23 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 张懿 ; 曹宏斌 |
| 关键词 | 硫酸盐还原菌 动力学 贫电子供体 重金属毒性 废弃污泥 |
| 其他题名 | Basic research on strengthening biological treatment about SOx2 |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 电子供体成本过高和脱硫效率低是制约SOx2-废水生物处理工业化应用的重要原因。针对脱硫效率低的问题，本文对SOx2-废水生物处理过程中主要硫氧化物还原动力学及其相互影响关系进行了研究，为优化SOx2-生物处理过程提供依据。同时考察SOx2-废水中常见的重金属（Cu2+、Hg2+和Cr6+）对SO42-还原的影响。针对电子供体成本过高问题，本文采用EGSB生物反应器厌氧处理SOx2-废水，考察了贫电子供体条件下SOx2-废水的处理效果。同时考察了以废弃污泥（WAS）作为硫酸盐还原菌（SRB）电子供体的应用效果。主要研究内容和成果如下： 1．通过间歇实验分别考察了SRB代谢过程中，温度、pH值、SOx2-初始浓度和COD浓度对不同SOx2-（包括：SO42-、SO32-和S2O32-）还原速度及微生物浓度的影响，并在此基础上运用数学模型对不同SOx2-的表观动力学进行了回归。 2. 通过研究SO42-与其还原过程中的主要中间产物（包括：SO32-和S2O32-）之间的相互影响关系发现：SO32-对SO42-的代谢会产生影响，而S2O32-对SO32-和SO42-的代谢均不会产生影响。通过考察不同初始COD和SO32-浓度下SO32-对SO42-还原速度的影响情况，回归了SO32-对SO42-还原的抑制动力学方程。根据方程发现，当SO32-浓度超过154.34mg/L时，SO42-的代谢将被完全抑制，并且SO32-对SO42-还原的抑制属于非竞争性抑制。 3. 通过研究Cu2+、Hg2+和Cr6+在SRB代谢体系中的存在形式，以及不同Cu2+、Hg2+和Cr6+浓度条件下SRB代谢体系中SO42-浓度的变化，并结合SRB代谢过程中体系内颗粒的粒径分布（粒径分布分析）和SRB的细胞结构（TEM分析）的变化，考察了S2-对SRB耐受Cu2+、Hg2+和Cr6+离子毒性的作用。研究表明，S2-的存在对于削弱甚至消除Cu2+、Hg2+和Cr6+的毒性具有重要的作用。论文对于S2-影响Cu2+、Hg2+和Cr6+毒性的机理也进行了详细讨论和说明。 4. 通过在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中不断提高SO42-负荷和降低COD负荷，考察反应器处理模拟SO42-废水的效果。实验中发现在COD:SO42-=0.7，SO42-浓度为5.0g/L条件下，废水中SO42-还原率超过90%。在此基础上，通过研究EGSB反应器中上升流速、停留时间和进水SOx2-成分波动对EGSB反应器脱硫效率的影响发现：反应器上升流速的提升可以促进废水中SO42-还原率的提高，但同时也会促进非SRB菌(产甲烷菌、产酸菌)的生长以及加速SRB的流失。停留时间的延长有利于SO42-还原率的提高，但同时会促进非SRB菌的生长以及降低反应器的处理效率。SOx2-废水成分的波动不会对反应器的脱硫效果造成影响。 5. 通过研究以废弃污泥(WAS)作为SRB电子供体代谢体系中SO42-的还原率，考察了WAS作为SRB电子供体的可行性和各种污泥预处理技术（包括：碱预处理、超声预处理、热预处理）对于SRB代谢的强化作用。研究中发现：WAS作为SRB代谢的电子供体是可行的。不同预处理对于WAS物理结构的破坏和有机物的溶出均有促进作用。热预处理和超声处理可以促进以WAS为电子供体的SO42-还原过程，但碱处理会对这个过程产生抑制。通过对预处理后污泥溶液中的水解酶、挥发性有机酸(VFA)和有机成分的分析，讨论了不同污泥预处理方法对SRB代谢的影响机制。研究中还发现，在SRB代谢的同时，WAS同时也会被消解，并且各种预处理方法对于污泥的消解也有一定的促进作用。 |
| 英文摘要 | Low efficiency of sulfate reduction and high cost of the electron donor were the main factors of restricting industrial implementation of biological desulphurization. In order to accurate the commercialization of biological desulfurization for water treatment, first, we investigated reduction kinetics of various sulfur oxides and their influence each other, as well as the effects of sulfide on sulfate reducing bacteria(SRB) in respond to the toxicity of various heavy metal (Cu2+, Hg2+ and Cr6+) to increase the sulfate reduction efficiency; Second, the anaerobic sulfate reduction process under low quantity of electron donor as well as that with waste activity sludge (WAS) as electron donor were studied to reduce the cost of electron donor. The detail researches and results were demonstrated below. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-22 |
| 页码 | 145 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1622]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 盛宇星. SOx2-生物处理强化技术基础研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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