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电气石对水理化性质和氨氧化细菌活性的影响

作　者: 周义
导　师: 杨基先
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 电气石氨氧化亚硝化单胞菌自发电极性煅烧改性动力学参数
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

针对生物氨氧化过程中，自养型微生物（氨氧化细菌）生长缓慢和氨氧化活性差等问题，以提高氨氧化细菌数量和代谢活性为目标，论文以环境友好材料电气石为依托，探讨电气石对氨氧化的影响。论文首先针对电气石对水的理化性质影响进行讨论，从电气石用量、搅拌条件、利用次数和放置时间等角度出发，探讨电气石对水的pH值、DO值和电导率值的作用和影响。其中，电气石可有效调节水体pH值至弱碱性（8.0），提高水体电导率和溶解氧浓度。为了解决氨氧化过程中氨氧化细菌生长缓慢和氨氧化活性差的问题，实验采用添加电气石的方式，分别从微生物生理和生态角度出发，探讨电气石对氨氧化细菌和氨氧化活性的影响。结果表明，电气石可促进氨氧化细菌（亚硝化单胞菌）生长繁殖，缩短迟缓期，提高细菌菌量，提高细菌脱氢酶活性，提高细菌对氨氮的氧化；通过改变培养基内pH值、无机碳源浓度发现，氨氧化细菌的最适生长pH为8.0，最适无机碳源浓度为4g/L，电气石作用下，氨氧化活性不受pH值的影响。为了探讨电气石对氨氧化的促进作用，实验对电气石进行热处理改性分析，讨论改性电气石对水和氨氧化活性的影响。结果发现，电气石经热处理后，物理状态、内部结构（SEM）和红外吸收光谱发生变化，自发电极特性增强；电气石自发电极特性的增强，直接影响电气石对水体（pH、DO和电导率）和氨氧化速率的作用，提高水体pH值、DO值和电导率的同时，有效促进氨氧化细菌的生长和氨氮的氧化；400℃和800℃煅烧条件下，电气石的自发电极特性明显，当煅烧温度达到1000℃时，由于内部结构遭到破坏，电气石的电极特性消失，对水体和氨氮氧化不再影响；通过氨氮氧化动力学模型发现，400℃煅烧电气石作用下氨氧化速率达到最大，为3.007mg/(L·h)。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题背景  10-11
    1.1.1 水体中氨氮的来源和危害  10-11
    1.1.2 课题来源  11
  1.2 生物脱氮技术  11-13
    1.2.1 传统生物脱氮技术  11-12
    1.2.2 短程硝化反硝化技术  12
    1.2.3 厌氧氨氧化技术  12-13
  1.3 电气石对微生物活性的影响及在污水处理领域的应用  13-18
    1.3.1 电气石的结构  13-14
    1.3.2 电气石的特性  14-15
    1.3.3 电气石对微生物活性的影响  15
    1.3.4 电气石在污水处理领域的应用  15-18
  1.4 课题目的及意义  18-19
  1.5 主要研究内容  19-20
第2章实验材料与方法  20-29
  2.1 实验材料  20-21
    2.1.1 电气石材料  20-21
    2.1.2 氨氧化细菌  21
  2.2 实验装置  21
  2.3 实验方法  21-28
    2.3.1 电气石对水理化性质影响的实验方法  21-23
    2.3.2 氨氧化细菌生长代谢测定方法  23-26
    2.3.3 煅烧改性电气石的分析方法  26-28
  2.4 仪器设备  28-29
第3章电气石对水理化性质的影响  29-39
  3.1 电气石对水 pH 值的影响  29-32
    3.1.1 电气石投加对不同初始 pH 值的影响  29-30
    3.1.2 电气石投加量对水 pH 值的影响  30-31
    3.1.3 搅拌条件对水 pH 值的影响  31-32
    3.1.4 电气石利用次数对水 pH 值的影响  32
  3.2 电气石对水的电导率的影响  32-36
    3.2.1 电气石投加对水的电导率的影响  33
    3.2.2 电气石投加量对水的电导率的影响  33-34
    3.2.3 搅拌对水的电导率的影响  34-35
    3.2.4 电气石利用次数对水的电导率的影响  35-36
  3.3 电气石对水中溶解氧值的影响  36-38
    3.3.1 电气石投加对水中溶解氧值的影响  36-37
    3.3.2 电气石利用次数对水中溶解氧值的影响  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章电气石对氨氧化细菌活性的影响  39-50
  4.1 电气石对氨氧化细菌生长繁殖的影响  39-42
    4.1.1 电气石对菌种生长曲线的影响  39-40
    4.1.2 电气石对菌种菌量的影响  40-42
  4.2 电气石对菌种去除氨氮效果的影响  42-46
    4.2.1 电气石作用下亚硝化单胞菌对氨氮的去除  42-43
    4.2.2 电气石对氨氮的吸附影响  43-44
    4.2.3 不同 pH 条件下电气石对氨氮去除效能的影响  44-45
    4.2.4 不同 NaHCO3浓度条件下电气石对氨氮去除的影响  45-46
  4.3 电气石对菌种脱氢酶活性的影响  46-49
    4.3.1 电气石投加对菌种脱氢酶活性的影响  46-47
    4.3.2 不同 pH 条件下电气石对菌种脱氢酶活性的影响  47-48
    4.3.3 不同 NaHCO3浓度条件下电气石对菌种脱氢酶活性的影响  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章煅烧改性电气石对水和氨氧化细菌的影响  50-63
  5.1 煅烧对电气石的影响  50-56
    5.1.1 煅烧对电气石物理状态的影响  50-52
    5.1.2 煅烧对电气石内部结构的影响  52-54
    5.1.3 煅烧对电气石红外吸收光谱的影响  54-56
  5.2 煅烧改性电气石对水理化性质的影响  56-59
    5.2.1 煅烧改性电气石对 pH 值的影响  56-57
    5.2.2 煅烧改性电气石对水中溶解氧的影响  57-58
    5.2.3 煅烧改性电气石对水电导率的影响  58-59
  5.3 煅烧改性电气石对氨氧化细菌活性的影响  59-62
    5.3.1 煅烧改性电气石投加对菌量的影响  59-60
    5.3.2 煅烧改性电气石投加对菌种氨氧化活性的影响  60-61
    5.3.3 煅烧改性电气石对氨氮氧化动力学参数的影响  61-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-64
研究展望  64-65
参考文献  65-71
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  71-74
致谢  74

电气石对水理化性质和氨氧化细菌活性的影响

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