低强度超声波辐射强化偶氮染料酸性橙7（AO7）的生物降解研究

摘要

将低强度超声波应用于生物工程技术是一研究热点，近年来在发酵工程和食品工程领域有了很大的发展。但将其应用于污染物防治，目前还鲜有报道。本论文对低强度超声波辐射强化偶氮染料酸性橙7(AcidOrange7，AO7)的生物降解过程进行了研究，主要内容包括以下3个部分： (1)对超声波—生物法联合技术的操作参数做了优化研究。结果表明，当超声波强度为6.4WL-1，超声波频率为25kHz，进水葡萄糖浓度为2000mgL-1，超声波辐射间隔为5min，曝气流量为0.4mLmin-1时，超声波的强化作用效果最明显，表现出AO7的脱色速率达到最大。实验结果同时表明，超声波辐射作用还可以增加活性污泥对葡萄糖和AO7降解脱色产物ABS进一步降解的速率。 (2)对高浓度NH4+—N抑制AO7的好氧降解过程进行了研究。结果表明，高浓度NH4+—N导致活性污泥对AO7的降解脱色、AO7降解中间产物ABS的进一步降解及COD去除速率的降低。根据Michaelis-Menten方程，计算不同NH4+—N浓度下的Km和Vmax，发现当NH4+—N初始浓度在33.6mgL-1到134.6mgL-1范围内，NH4+—N对AO7的降解抑制比较接近非竞争—反竞争混合抑制模型。超声波辐射可以减轻NH4+—N对活性污泥产生的生物抑制作用，但随着NH4+—N浓度的增加，这种减轻抑制作用的效果不明显。 (3)为了探讨低强度超声波辐射提高AO7降解速率的机理，研究了优化条件下，低强度(6.4WK-1)超声波产生的生物效应。研究结果表明，低强度超声波辐射对生物降解的有利作用表现在以下几方面：①利于脱氢酶活性的提高，辐射组较对照组提高了43.7％。②有助于细胞膜渗透性能的提高。③有利于活性污泥颗粒的聚集程度减小。实验结果还发现超声波—生物法联合反应器内出水沉降30min后的上清液中，活性微生物的数量明显少于对照组的。研究了进水Ca2+浓度对活性污泥增殖的影响，结果表明提高进水中Ca2+浓度未能引起活性污泥的增殖。随着Ca2+浓度的提高，活性污泥对AO7的生物脱色速率减慢，但受超声波辐射的活性污泥仍表现出较对照组更快的AO7降解速率。

目录

文摘

英文文摘

厦门大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1印染废水的来源和现状

1.1.1印染废水的来源

1.1.2印染废水的水质

1.1.3印染废水的危害

1.2印染废水的处理方法

1.2.1物理法

1.2.2化学法

1.2.3生物法

1.2.4物化法与生物法联用工艺

1.3超声波的作用机制及应用

1.3.1超声波的作用机制

1.3.2低强度超声波在生物工程领域中的应用

1.3.3超声波在污染物处理中的应用

1.4本课题的提出及研究内容

1.4.1课题提出的背景

1.4.2课题的研究目的

1.4.3课题的研究内容

1.4.4课题的研究意义

第1章参考文献

第2章低强度超声波促进偶氮染料AO7生物降解脱色效果的影响研究

2.1材料和方法

2.1.1装置与流程

2.1.2模拟印染废水的配制

2.1.3分析方法

2.2结果与讨论

2.2.1超声波-生物法联合工艺运行参数的优化

2.2.2超声波-生物法联合工艺对AO7和葡萄糖的降解

2.2.3超声波-生物法联合工艺对AO7降解脱色产物的降解

2.3本章小结

第2章参考文献

第3章低强度超声波对高浓度NH4+下偶氮染料AO7的降解脱色效果研究

3.1材料和方法

3.1.1装置与流程

3.1.2模拟废水配制

3.1.3分析方法

3.2 结果与讨论

3.2.1NH4+-N对AO7生物降解的抑制及超声波辐射的影响

3.2.2NH4+-N初始浓度对ABS的生物降解和对COD去除的影响

3.3本章小结

第3章参考文献

第4章低强度超声波对好氧活性污泥的生物效应研究

4.1材料与方法

4.1.1装置与流程

4.1.2模拟废水的配制

4.1.3分析方法

4.2结论与讨论

4.2.1超声波对活性污泥中的酶活性的影响

4.2.2超声波对膜渗透性的影响

4.2.3超声波对出水中细菌数量的影响

4.2.4超声波对活性污泥菌胶团的影响

4.2.5超声波对活性污泥细胞增殖产率的影响

4.2.6污泥沉降性能的比较

4.2.7超声波辐射促进作用的持续性的评价

4.2.8进水Ca2+初始浓度的影响

4.3本章小结

第4章参考文献

第5章结论及研究展望

5.1结论

5.2机理推测

5.3论文创新点

5.4研究展望

研究生期间发表的论文

致谢