反硝化过程中代谢有机物分布变化及电子供体特性

摘要

一般城市污水处理厂的出水中，都会残留生化处理过程产生的可溶性微生物产物，这些产物不仅会影响水质达标，还是一些致癌物质的前驱物。本文研究了反硝化过程SMP的形成、分布规律及其电子供体特性，并讨论了不同影响因素对于反硝化SMP分子量分布的影响。 研究结果表明: (1)反硝化过程SMP总量随时间的变化呈对数函数曲线。反应前期(0～20min)，SMP增长速度最快，平均达6.42mgTOC/(h·L)，SMP的积累量占整个反应的79.57％，反应中期(20～180min)，SMP增长速度缓慢，SMP的积累量只占整个反应的6.18％，反应末期(180～240min)，SMP的增长速度为0.60mgTOC/(h·L)，SMP的积累量占整个反应的14.25％。 (2)反硝化过程SMP分子量分布随时间变化呈现不同的规律。在反硝化初期(0～20min)，系统中基质降解脱氢酶起主要作用，SMP主要分布在300-1000D和3000-5000D区间内;在反硝化后期(180～240min)，系统中内源呼吸脱氢酶起主要作用，SMP多分布在大分子量(10w-80wD)区间;在反硝化中期(20～180min)，基质降解脱氢酶和内源呼吸脱氢酶作用平衡，SMP的分子量分布曲线呈“W”型，SMP主要分布在300-500D、1w-10wD这两个区间内。 (3)水中C/N显著影响反硝化系统SMP产率。高C/N情况下，SMP产率高;低C/N情况下，SMP产率低，但对SMP总量在各分子量区间的分布比率影响不大。 (4)水中NOx-N(NO3-、NO2-)形态不同，反硝化过程SMP总量和分子量分布表现出一定的差异性。在反应前半段，以亚硝态氮作初始电子受体的反硝化反应其SMP总量更高，而反应后半段，则正好相反;两过程在3000-5000D区间内的SMP分布明显不同，以亚硝态氮为初始电子受体的反硝化过程在该区间内产生的SMP浓度比硝态氮的低。 (5)水力条件显著影响SMP的总量和分子量分布，对脱氮效率也有明显影响。搅拌强度过大或过小都会使脱氮效率降低;当搅拌强度过小时，SMP总量及分布在各个分子量区间的SMP含量都很少;而搅拌强度过大虽不会对SMP总量带来太大影响，但会造成大分子(10w-450wD)可溶性代谢产物的积累。 (6)在反硝化过程中，SMP可作为电子供体被微生物利用。其中，小分子(Mw＜1wD)SMP中大部分可被反硝化污泥用于异化硝酸盐还原，并且其利用速度最快;而1w-80wD的SMP，虽然一定程度上可被微生物利用，但相对于Mw＜1wD的SMP来说，其速度相对较慢;大分子(Mw＞80wD)的SMP在反硝化过程中利用速度很慢或几乎不被利用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 综述

1．1．1 SMP的分类及组成

1．1．2 SMP的形成机制及影响因素

1．1．3 SMP的特性研究

1．2 课题的提出

1．3 研究目的和内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

2 反硝化过程SMP研究

2．1 材料与方法

2．1．1 实验装置

2．1．2 实验方法

2．1．3 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 反硝化过程SMP总量变化

2．2．2 反硝化过程SMP中多糖、蛋白质含量变化

2．2．3 反硝化过程SMP分子量分布变化

2．3 本章小结

3 反硝化过程SMP影响因素研究

3．1 材料与方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 C／N对反硝化过程SMP的影响

3．2．2 初始电子受体对反硝化过程SMP的影响

3．2．3 水力条件对反硝化过程SMP的影响

3．3 本章小结

4 反硝化过程SMP的电子供体特性研究

4．1 材料与方法

4．1．1 系统碳氮平衡分析

4．1．2 实验运行方案

4．1．3 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 以反硝化SMP作为碳源的反硝化过程氮的变化情况

4．2．2 以反硝化SMP作为碳源的反硝化过程碳的变化情况

4．3 本章小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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