马兆昆[1]2003年在《炭纤维的微生物固着机制及在污水处理中的应用研究》文中研究表明本论文主要借助表面元素含量、表面官能团、平衡含水率、比表面积、表面电极电位的测定,系统研究了载体表面物化特性对不同菌种的固着及活性的影响。论文内容包括叁个部分:兼性反硝化微生物在炭纤维与其它载体表面的固着性对比研究及影响因素和在炭纤维表面的动力学研究;厌氧甲烷菌在炭纤维与其它载体表面的固着性对比研究及影响因素;载体尤其是炭纤维表面特性对好氧、兼性厌氧及厌氧等叁种不同菌种固着(固着量和固着速度)的影响规律,探讨炭纤维表面对菌种的广谱适应性。 第一部分研究表明:改性聚丙烯腈(PAN)高强炭纤维(CF)和活性炭纤维(ACF)对兼性反硝化微生物固着化速度快,这与炭材料优异的生物相容性有关;ACF 的固着化速度大于CF,与其比表面积大表面微孔多,吸附速度快有关。通过滴定法和 XPS 研究表明,在表面 C,O 元素含量相差不大的情况下,N 元素含量对微生物固着的影响较为重要。N,O 元素含量越大载体的表面润湿性越大,CF 表面润湿性适中对兼性菌固着最好。适量的表面含氮、含氧官能团能使微生物的固着量达到最大,并且极性较大的含氧官能团对兼性微生物附着的影响较大。对兼性反硝化微生物动力学研究表明反硝化速率与硝氮浓度呈零级反应,反硝化菌浓度与反硝化速度成正比;改性 PAN 基高强度炭纤维做生物膜载体时,相对与其它有机类载体,可以在低温或少加碱仍能保持较高的反硝化速率。 第二部分研究表明:疏水性表面的 CF 载体对厌氧甲烷菌的固着有一定优势。并且 CF 载体固着化速度比有机高分子载体快。 第叁部分研究表明:比表面积对微生物的吸附速度影响较大,适当改性的 PAN 基高强度CF 对好氧硝化菌、兼性反硝化菌和厌氧甲烷菌的固着化速度比较快,并且 ACF 的固着化速度快于高强度 CF;好氧菌、兼性菌和厌氧菌对载体表面润湿性要求依次降低;相应的,对与润湿性密切相关的表面 N、O 元素含量的要求也依次降低。 总之,本实验表明作为一种软性填料,经过适当改性的 PAN 基高强度炭纤维是一种生物相容性好、固着化速度快、固着量大、耐微生物分解及化学腐蚀、再生能力强、相对成本较低的优异新型微生物固着化载体。
刘存平[2]2007年在《炭纤维阳极氧化对活性污泥固着性能影响的研究》文中认为本文主要通过改性炭纤维(CF)的表面形貌分析、表面含氧官能团分析及表面接触角测定等手段，研究了作为载体的炭纤维(CF)表面特性对微生物固着性能的影响。论文内容包括四个部分：(1)处理方法对炭纤维载体表面耗氧微生物固着性能的影响；(2)炭纤维载体表面特性对耗氧微生物固着性能的影响规律；(3)炭纤维对活性污泥的固着速度、动态固着和静态固着的比较研究；(4)炭纤维在模拟生物膜污水处理中的应用效果。第一部分研究表明：活性污泥微生物固着量与炭纤维(CF)的改性方法有关，其中，电解质的种类、电解质浓度及电解氧化时间对其改性后微生物固着的影响较为重要，选择适宜的电解液和电解液浓度能使炭纤维固着生物膜量达到最大。第二部分研究表明：亲水性良好的CF表面对微生物的固着有一定优势，表面粗糙的CF对微生物固着有一定的促进作用，XPS结果显示，炭纤维表面官能团种类对微生物固着影响较大。第叁部分研究表明：炭纤维活性污泥微生物固着实验发现，不同处理方法对炭纤维微生物固着速度的影响也不同。无论是动态固着还是静态固着，炭纤维表面都能形成生物膜，并且，动态固着的生物膜量大于静态固着。第四部分研究表明：模拟处理废水的实验中发现，炭纤维载体在生物反应器用于处理污水，对废水处理起到了强化作用，COD去除率明显优于未加炭纤维的废水处理。总之，本实验表明炭纤维经过改性是一种生物相容性好、固着化速度快、固着量大的优异的新型生物膜载体填料。
杨琨[3]2007年在《炭纤维生物膜在腈纶废水处理中的应用研究》文中研究表明炭纤维因具有优异的生物相容性、较高的力学性能和耐蚀性能而能成为优良的生物膜载体。本工作的目的在于通过研究生物炭纤维载体的表面物化性质，载体表面固着的生物膜的形成机制，以及生物膜去除氨氮，COD，硫酸盐的能力，探讨载体表面性质，结构对生物膜形成、代谢的作用机制及其与腈纶水处理效果的关联，论证将炭纤维作为一种新型腈纶工业水处理的生物膜载体的可行性。本工作采用对比的研究方法，借助表面官能团、平衡含水率、结合红外光谱、扫描电镜较系统地研究了载体表面物化特性、结构特征对好氧菌、厌氧菌固着、增殖的影响。同时研究了硝化反应，缺氧-好氧反应，两相厌氧反应工艺中，不同载体上生物膜对腈纶废水的氨氮、COD、硫酸盐的去除率。结果表明：炭纤维比其它材料更易于固定微生物；炭纤维表面适量的含氧官能团、平衡含水率以及表面吸附性均有益于微生物的固着与繁衍，其中表面官能团对表面生物膜的活性变化具有明显影响；炭纤维对微生物的生长具有催化作用。此外，通过比较载体材料上生物膜在不同工艺中对腈纶工业废水的处理效果，说明炭纤维作为载体可有效的去除废水中的氨氮、COD、硫酸盐，从而为炭纤维在工业水处理中的应用发展提供了新思路和科学依据。
李美霞[4]2010年在《微生物亲和型炭纤维制备及其效果评价》文中研究说明基于炭材料的良好生物相容性,研究证实了其作为污水处理系统中生物膜载体的可行性；炭纤维经电化学表面改性后,生物相容性得到了改善,其中经过酸性电解液改性后的效果优于经碱性电解液改性后的效果(酸性电解液中以硫酸电解液的效果最为突出)；以炭纤维作为生物膜载体对低污染度污水的处理效果明显优于传统活性污泥法的处理效果。为了进一步确定炭纤维表面处理的最佳条件、影响炭纤维生物相容性的因素以及证实以炭纤维为载体的生物膜污水处理方法的工程应用价值,本文采用了电化学氧化法(以四种不同浓度的硫酸溶液为电解液)和液相氧化法(用硝酸为处理液)对炭纤维表面进行改性,制备微生物亲和型炭纤维。对改性后的炭纤维,分别进行平衡含水率测定、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)表面官能团含量分析、化学滴定法测定表面官能团含量、挂膜量及污水(实验中采用了高低两种不同污染度的污水)处理效果比较等实验。讨论炭纤维电化学改性过程的机理,研究不同改性方法及条件对炭纤维生物相容性的影响,考察炭纤维作为生物膜法载体材料的工程应用价值。研究结果显示以硫酸为电解液对炭纤维进行电化学氧化改性的最佳实验条件为：硫酸溶液浓度为0.5mol/l,处理时间为90s；炭纤维表面含氧官能团的含量(尤其是O-C=O含量)对炭纤维表面亲水性影响较大,进而影响其挂膜性能；使用炭纤维作为生物膜载体对污水的处理效果明显好于传统活性污泥法的处理效果,尤其是低污染程度污水处理及短时间处理中。液相氧化法硝酸浓度选择过高,对炭纤维表面刻蚀严重,处理后挂膜效果不理想,但在样品表面植入了大量含氧官能团,可继续尝试其他浓度进行试验；此外,可以尝试在低温条件下进行污泥培养及污水处理模拟实验,使其更具有实际应用价值。
闫春江[5]2010年在《炭纤维水中固着微生物粘附机理的研究》文中研究表明炭纤维是一种高强、高模、耐高温特种纤维,以其优异的综合性能成为当今世界材料学研究的重点。同时炭纤维具有非常优异的生物亲和性,其中以炭纤维为填料的生物挂膜污水处理技术,就是利用其良好的微生物亲和性能对活性污泥进行固着挂膜,在增加活性污泥与污水的接触面积的同时,提高活性污泥消化污水中有机物的能力。本论文正是对这个新兴的关于炭材料,水环境及微生物亲和性的交叉学科的研究。本文在课题组前期的炭纤维表面生物亲和性改性研究成果的基础上,通过阳极氧化法对炭纤维进行表面改性处理,处理后生物相容性好的炭纤维,让其在活性污泥环境中挂膜粘附。通过检测其挂膜过程中污泥中胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)的含量变化情况,以及EPS中的多糖和蛋白质含量的变化情况,明确了在粘附过程中蛋白质的主导作用。根据结论设计实验来更深层次的研究炭纤维与微生物的粘附机理。从活性污泥中筛选培养出来的八种菌种中选择粘附优势菌种。利用不同浓度的碘酸钠溶液、不同浓度的胰蛋白酶溶液以及浓度相同的不同糖类(葡萄糖、乳糖、L-山梨糖、D-甘露糖和D-果糖)法对炭纤维进行处理后,实施挂膜粘附实验检测挂膜效果,并采用X射线光电子能谱对表面官能团进行表征；利用高温和磷酸缓冲盐液(Phosphate Buffered Saline, PBS)缓冲液处理,不同浓度的胰蛋白酶溶液以及牛血清蛋白溶液处理细菌后进行曝气挂膜粘附实验。结果初步揭示了：EPS中多糖含量高于蛋白质,蛋白质起主要作用；粘附过程中pH值趋于稳定在8.5-8.7,微生物粘附过程适于在弱碱性环境下进行粘附；优势微生物为杆状菌；炭纤维表面微生物粘附素受体是一种糖类蛋白物质,并且是一种类乳糖蛋白的物质；微生物表面粘附素是存在于上清液中的蛋白质；随着炭纤维表面C-N键的增加而微生物粘附量下降。
王亚宜[6]2004年在《反硝化除磷脱氮机理及工艺研究》文中进行了进一步梳理随着水体“富营养化”问题的日渐突出,污水排放标准不断紧缩,污水处理技术逐渐从以单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段,以控制富营养化为目的的脱氮除磷已成为当今污水处理领域的研究热点之一。反硝化聚磷脱氮是近来颇受关注的污水生物处理新技术,基于该理论开发出的A_2N反硝化除磷脱氮双污泥工艺既可大幅度节省需氧量又能减少有机碳源、剩余污泥量和反应器的有效容积,这对于提高城市污水尤其是低C/N比值城市污水脱氮除磷的可行性具有重要意义。为促进A_2N反硝化除磷工艺的研究发展,尤其是促进其在低C/N比污水处理中的应用,本课题以生活污水为处理对象,结合连续流模型试验和间歇批量试验,首次全面系统地研究了A_2N工艺反硝化脱氮除磷的机理,考察了各运行工况及进水条件等对工艺运行效果的影响作用。在此基础上,首次利用DPB污泥,考察了碳源和硝态氮浓度在间歇反应过程中对污泥厌氧放磷-反硝化除磷的影响及ORP的变化规律,并对ORP能否作为反硝化除磷过程的控制参数进行了探讨。A_2N反硝化脱氮除磷工艺为双污泥系统,硝化菌呈生物膜固着生长,硝化反应已不是工艺运行的限制性因素;反硝化聚磷菌呈悬浮污泥生长于另一系统中,两者的分离解决了传统工艺中聚磷菌和硝化菌的竞争性矛盾,它们可在各自最佳的环境中生长,更有利于除磷、脱氮系统的稳定和高效。硝化生物膜和反硝化聚磷污泥的SRT可根据各自实际的运行要求来选定,生物膜系统较长的SRT不仅不影响系统的除磷效果,反而更利于硝化反应的彻底进行,为缺氧吸磷提供充足的电子受体量,保证除磷系统的处理效果。首先探讨了进水COD/TN对A_2N工艺去除氮磷的影响作用。当进水COD/TN比值较低(3.09～4.2)时,系统仍可获得较好的除磷效果:TP去除率为92.48%,出水TP为0.47mg/L。由于进水COD浓度偏低,系统对TN的去除率为84.2%,有待于进一步提高,但已大大高于相同进水条件下传统工艺的氮磷去除率。A_2N工艺在低COD/TN条件下仍具有相对较好的脱氮除磷效果,主要原因是A_2N特殊的运行方式使污水中的易降解有机物最大程度地被用于反硝化和吸磷作用。增大进水有机负荷,提高COD/TN比值(4～7之间),可以增强工艺脱氮除磷效果;但当COD/TN高达9以后,虽然脱氮效果可保持稳定,但缺氧吸磷受到抑制,TP总去除量中反硝化吸磷比率下降,好氧吸磷比率升高。由此可见,A_2N反硝
万雨龙[7]2006年在《透水混凝土生态膜法处理城市污水脱氮除磷实验研究》文中研究表明为寻求低成本高效污水处理技术，在总结国内外相关研究成果的基础上，首次进行了透水混凝土生态膜法城市污水连续处理实验研究，考察了去除城市污水中氨氮和磷的效果及其影响因素，得出较优工艺条件，并在广州大坦沙污水处理厂进行了中试实验。实验结果表明，该法去氨氮除磷效果显着，具有挂膜时间短、硝化菌增殖快和氨氮去除率较高的特点；去除氨氮的主要影响因素为水温、进水流量和回流比，除磷的主要影响因素为进水流量和含磷量；系统运行的较优工艺条件为：水温25～30℃，进水流量1.58～1.80 m~3·d~(-1)，COD_(cr)／NH_3-N比为4～8，NH_3-N负荷为260～330g/(m~3·d)，DO条件为0.8～1.2 mg·L~(-1)。当系统在较优工艺条件运行稳定后，污染物的平均去除率可达到：SS为90％、COD_(cr)为70％、BOD_5为70％、NH_3-N为80％和TP为60％，处理出水达到国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)二级标准要求。
杜勇[8]2012年在《生物炭固定化微生物去除水中苯酚的研究》文中指出生物炭作为活性炭的前躯体具有比表面积高、孔隙结构发达及环境稳定性好等特点，可作为吸附剂吸附水体中有机和重金属污染物，并在污水生物处理中可作为微生物的载体。本文研究了不同热解温度：300℃、500℃、700℃生物炭物化性质及其对微生物的吸附固定特性，通过化学改性研究了比表面积、孔容积、化学官能团、零电荷点pHPZC、碘吸附值等生物炭物化性质对微生物吸附固定的影响。得出以下主要结论：①微生物的吸附量取决于生物炭载体的比表面积、孔隙结构、电荷性质等因素。随着热解温度升高，生物炭孔隙结构在300～500℃发生突变，B500、B700比表面积分别较B300（为0.478m2/g）增加204.8和426.2倍，孔容积增加26.69和38.4倍。酸性官能团含量降低，零电荷点升高，从而有利于微生物的吸附固定。500℃制备生物炭载体微生物吸附量达到700℃的92%，表明炭化结束的载体较未炭化结束的载体有利于吸附固定微生物。②改性生物炭载体微生物吸附固定能力较未改性载体强，随改性硝酸浓度的增大，比表面积、孔容积增大，酸性官能团含量增大，微生物吸附固定量减小。表明生物炭表面酸性官能团特别是羧基对微生物吸附固定量影响较大。③生物炭载体表面官能团含量影响载体pHPZC，酸性官能团特别是羧基含量越低，pHPZC越高，微生物吸附固定量越大。微生物吸附固定后提高了固定化载体的pHPZC。微生物吸附固定量与微生物固定化之后载体pHPZC的提高值成正比。④酸性官能团由于在水体中发生质子化作用产生H+，H+对微生物的活性具有抑制作用。发达的孔隙结构有助于底物传递、携带氧，有助于微生物保持活性。硝酸改性生物炭载体表面微生物活性最低，NaOH改性生物炭微生物活性最高。⑤生物炭固定化微生物载体的苯酚去除能力较单纯生物炭有提高。在最初的3h，固定化微生物载体对苯酚的去除量与生物炭吸附相近，微生物对苯酚表现为吸附作用，3h以后表现为吸附降解，对生物炭苯酚处理性能有30%的提升。当生物炭吸附饱和后，生物炭固定化载体对苯酚仍有一定的去除作用。生物炭载体表面微生物对苯酚的降解符合零级反应动力学方程，降解速率较低，微生物在降解过程中活性处于被抑制状态。以上结论表明，生物炭作为微生物载体，影响因素有孔隙结构，官能团等。改性可以提高生物炭微生物吸附固定化性能，NaOH改性生物炭较可作为固定化微生物载体应用于水中苯酚去除。
孟洁, 李兰, 陈攀[9]2015年在《活性碳纤维在石化废水处理中的应用研究》文中进行了进一步梳理石油化工废水水质成分复杂、水质水量波动频繁、有毒有害物质含量高,对环境造成的威胁大。试验采用活性碳纤维对石化废水进行处理,考察了该材料对CODcr、氨氮、挥发酚、石油类的去除率,研究了活性碳纤维对石化废水净化的机理。试验结果表明活性碳纤维对石化废水中的CODcr、氨氮、挥发酚、石油类的去除率分别可高达80.4%、95%、94.6%、67.7%。碳纤维作为吸附剂及生物膜载体处理废水效率高,具有占地小、能耗小、污泥减量化、能够反复多次使用,运行成本较传统工艺低等优点,是一种良好的石化废水处理填料。
曹珊[10]2013年在《生物膜-SBR复合系统脱氮除磷处理效果的试验研究》文中研究指明2003年我国颁布的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》明确规定了氮、磷两项指标的排放标准。其中一级A标准中总磷≤0.5mg/L，总氮≤15mg/L。因此，污水处理厂必须采取脱氮除磷措施，使处理水达到GB18918-2002排放标准，以有效的减少城市污水中大量的氮磷排放水体。本试验以传统SBR工艺为基础，向反应器中投加填充率为30%的填料构成复合式生物膜-SBR工艺。首先，通过试验确定了最佳工艺运行参数和各阶段反应时间，分别对投加悬浮填料和碳纤维填料的反应器的出水水质进行检测，比较分析了COD、氮、磷的去除效果。其次，分析了进水COD、碳磷比、泥龄对生物膜-SBR系统处理效果的影响。最后，进行了生物膜-SBR系统和传统SBR系统的比较研究，探讨了两种系统的出水COD、氮、磷的去除效果。研究结果表明，投加悬浮填料的生物膜-SBR复合系统的COD、总氮、总磷去除效果比投加碳纤维填料的要好。影响生物膜-SBR系统处理效果的主要因素有进水COD、碳磷比和泥龄。在相同运行工况和参数条件下，比较了生物膜-SBR系统和传统SBR系统的水质处理效果，试验得出，生物膜-SBR系统的COD去除率略高于传统SBR系统的COD去除率，并且生物膜-SBR系统的稳定性和抗冲击负荷能力要高于传统SBR系统；生物膜-SBR系统的氨氮和总氮去除效果优于传统SBR系统的氨氮处理效果；生物膜-SBR系统对总磷有很好的去除效果，并且抗冲击性能较好。
参考文献：
[1]. 炭纤维的微生物固着机制及在污水处理中的应用研究[D]. 马兆昆. 北京化工大学. 2003
[2]. 炭纤维阳极氧化对活性污泥固着性能影响的研究[D]. 刘存平. 西南交通大学. 2007
[3]. 炭纤维生物膜在腈纶废水处理中的应用研究[D]. 杨琨. 北京化工大学. 2007
[4]. 微生物亲和型炭纤维制备及其效果评价[D]. 李美霞. 西南交通大学. 2010
[5]. 炭纤维水中固着微生物粘附机理的研究[D]. 闫春江. 西南交通大学. 2010
[6]. 反硝化除磷脱氮机理及工艺研究[D]. 王亚宜. 哈尔滨工业大学. 2004
[7]. 透水混凝土生态膜法处理城市污水脱氮除磷实验研究[D]. 万雨龙. 暨南大学. 2006
[8]. 生物炭固定化微生物去除水中苯酚的研究[D]. 杜勇. 重庆大学. 2012
[9]. 活性碳纤维在石化废水处理中的应用研究[J]. 孟洁, 李兰, 陈攀. 中国农村水利水电. 2015
[10]. 生物膜-SBR复合系统脱氮除磷处理效果的试验研究[D]. 曹珊. 北京建筑大学. 2013