38120字硕士毕业论文缓释生物陶粒的开发及废水生物处理的探索
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：38120字
论点：稻壳,陶粒,微生物
论文概述：
本实验主要目的是研制一种具有缓释微量金属元素功能的新型缓释陶粒填料，选择稻壳灰和树脂作为吸附剂，并将其添加到陶粒中，制备缓释陶粒。通过测定陶粒对微量金属离子的溶出规律，研
论文正文：
第一章螺纹理论
1.1简介
在实际的有机废水处理过程中，许多废水中缺乏必要的微量金属元素，导致微生物活性下降，进而影响整个厌氧反应器的运行效果和稳定性实验研究了改性稻壳灰和树脂对Ni2+和Co2+的吸附规律。讨论了稻壳灰的改性处理以及改性稻壳灰和树脂在不同初始条件下对Ni2+和Co2+的吸附性能。用动力学模型对实验数据进行了分析，得到了相应的动力学特性。。因此，人们通常人工添加微生物实际上需要调控的微量金属，但微量金属元素的量不能很好地控制。微量金属元素的生物利用度成为微生物生长的主要影响因素。因此，有必要开发一种能够缓慢释放微量金属元素的填料。必须保证微生物生长的有效离子浓度，使微生物能够直接生长，同时避免过量微量金属元素对微生物的毒性作用，提高微量元素的利用率，降低过量添加微量元素所需的人工成本。
1.2有机废水厌氧生物处理概述
1.2.1废水厌氧生物处理简介
现代废水处理方法包括物理、化学和生物方法。生物法利用微生物处理废水，可分为厌氧生物法和好氧生物法。微生物具有结构简单、个体小、分布广、种类多、代谢能力强、繁殖快、易变异等特点，
2.1实验仪器与药物
本实验采用丁二酮肟分光光度法(GB/T 1191089)测定Ni2+离子。具体步骤如下:①镍标准原液，1000毫克/升:准确称取0.1000克金属镍(含量在99.9%以上)，溶解在10毫升硝酸溶液(1+1)中，加热蒸发至接近干，冷却后加入硝酸溶液(1+99)溶解，转移至100毫升容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线。(2)镍标准工作溶液，20.0毫克/升:在500毫升容量瓶中取10.0毫升镍标准储备溶液(1)，用蒸馏水稀释至标记线。(3)取适量水样(镍含量不得超过100微克)，放入50毫升塞比色管中，用水稀释至约10毫升，用氢氧化钠溶液调至中性，按以下步骤进行显色测定。④显色:在一组50毫升带塞子的比色管中，分别取标准镍含量0、20微克、40微克、60微克、80微克、100微克，加水至10毫升，加入2.0毫升柠檬酸铵溶液、1.0毫升碘溶液，加水至20毫升，摇匀，加入2.0毫升丁二酮肟溶液，摇匀，加入2.0毫升乙二胺四乙酸钠溶液，加水至25毫升，摇匀。⑤测量:用10 mm比色皿和水作为参考号，测量显色溶液在530 nm波长下的吸光度，同时进行空白色校正。绘制一条标准曲线，以标准溶液中的镍质量为横坐标，吸光度为纵坐标。。废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下，借助厌氧微生物(包括兼性微生物)将废水中的有机物分解成甲烷、二氧化碳等无机物的过程，因此也被称为厌氧发酵或厌氧消化。早期厌氧生物处理工艺只限于处理固体或半固体废物，如牲畜粪便、农业废物和污泥，以达到稳定废物和减少固体体积的目的。近年来，随着微生物、生物化学和动力学基础理论的研究进展，厌氧生物处理技术已广泛应用于污水和工业废水等液体废弃物的处理。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理因其固有的优点越来越被人们广泛应用:(1)节约能耗；(2)厌氧生物处理技术可以产生生物能——沼气；(3)厌氧生物处理产生的污泥较少，剩余污泥易于处理；(4)氮磷需求低；(5)厌氧消化具有良好的降解某些难降解有机物的能力。
1.2.2微量金属元素对厌氧微生物生长的影响
活性微生物，可激活生化反应中的特定酶，吸收和转化金属及其化合物，是微生物生命活动所需的营养物质。微量元素对微生物生长的影响见下表。钴、镍和铁在厌氧甲烷生产过程中起着关键作用，因为钴是辅酶维生素B12的重要成分，镍是F430的重要成分，而Bl2和F430是甲烷生产过程中所需酶的重要成分[20]。铁存在于铁硫簇中。作为细胞内氧化还原反应的电子载体，铁负责电子传递，也参与细胞色素和细胞氧化酶的合成[21]。某些微量元素的缺乏可能会严重抑制整个生物反应过程，但浓度过高会在细胞内形成复杂的化合物，并对细菌产生毒性。其毒性主要表现在金属离子与硫醇和酶蛋白分子上的其他基团结合，破坏酶的功能和结构，或取代酶辅助基团[22]上自然结合的金属离子。添加微量金属元素的方式也影响厌氧生物反应。[23]发现连续给药比分批给药更能促进微生物对金属离子的有效利用。金属的连续加入也可能在反应器中产生更多的生物配体，这有利于生物体对金属的有效利用[24]。保罗等人
第二章稻壳灰和树脂对Ni2+和Co2+的吸附逐步向反应器中加入钴，刺激产甲烷菌的生长，使产甲烷菌成为混合菌中的优势菌。总之，在污水的生物处理中，对于微生物来说，虽然有些金属离子是微生物生命过程所必需的，但只有在适当浓度的金属离子进入细胞后，微生物才能将有毒金属离子封闭或转化为低毒性形式。由于周围环境对添加到反应器中的痕量金属元素的影响很大，很难确定添加的痕量金属元素的量。这是直接向微生物反应器中添加微量金属元素所面临的问题。因此，为了改善这种处理方法的缺陷，缓释填料的研究越来越受到重视。
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第三章缓释陶粒的制备及Ni2+和Co2+释放的研究........30
3.1实验仪器和药物.......30
3.1.1实验仪器.......30
3.1.2实验药物.......30
3.2实验方法.......30 [/溴/]3.3吸附剂添加对陶粒强度的影响......32
3.4负载金属离子吸附剂释放金属离子的研究......34
3.5金属稻壳灰和改性稻壳灰陶粒释放试验......36
3.6金属树脂陶粒加载释放试验....46
3.7本章总结…… 57
第4章缓释陶粒生物处理废水的研究…… 59
4.1实验仪器和药物…… 59
4.2实验方法…… 60
4.3微生物生长最佳离子浓度的确定…… 62
4.4负载金属离子陶粒的释放对微生物生长的影响…… 64 [/BR/] 4.4.1负载Ni2+普通陶粒和树脂陶粒的陶粒效果…… 64
4.4.2负载Co2+普通陶粒和树脂陶粒的陶粒效果…… 66
4.5负载金属离子陶粒对微生物生长的影响…… 68 [/BR/] 4.6本章总结…… 78
结论
1。稻壳灰对Ni2+和Co2+的吸附可用拟二阶动力学方程描述。当Ni2+浓度达到500毫克/升，Co2+浓度达到200毫克/升时，稻壳灰的吸附接近饱和。稻壳灰对Ni2+和Co2+的吸附在180 min和120 min达到平衡。树脂对Ni2+的吸附符合伪二级动力学方程，而对Co2+的吸附符合伪一级动力学方程。当Ni2+浓度达到1000毫克/升，Co2+浓度达到800毫克/升时，树脂的吸附接近饱和。树脂对Ni2+和Co2+的吸附在150 min和120 min达到平衡。
2。用氯化钠、氢氧化钠和硫酸对稻壳灰进行改性。用1 mol/L氯化钠搅拌0.5 h，改性稻壳灰对Ni2+的吸附效果最好，是未改性稻壳灰的两倍。用10% H2SO4搅拌1 h的改性稻壳灰对Co2+的吸附效果最好，吸附量比未改性稻壳灰增加3倍。
3。在陶粒中加入吸附剂后，陶粒的强度随着稻壳灰和树脂的增加而降低。实验结果表明，负载Ni2+离子的稻壳灰释放平衡时间为7小时，平衡释放浓度为1.8512毫克/升；负载Co2+离子的稻壳灰释放平衡时间为7小时，平衡释放浓度为1.2201mg/L..Ni2+负载稻壳灰陶粒的释放平衡时间为6 d，平衡释放浓度为0.6438毫克/升；Ni2+改性稻壳灰陶粒的释放平衡时间为8 d，平衡释放浓度为0.5480毫克/升..在换水实验中，Ni2+稻壳灰陶粒在第7天释放稳定，释放浓度为0.0937毫克/升；Ni2+改性稻壳灰陶粒在第8天释放稳定，释放浓度为0.0903毫克/升，Co2+稻壳灰陶粒的释放平衡时间为6天，平衡浓度分别为0.3164毫克/升。负载Co2+的改性稻壳灰陶粒的释放平衡时间为6 d，平衡浓度为0.2553毫克/升。在水交换实验中，Co2+稻壳灰陶粒的释放在第8天稳定，释放浓度为0.0405毫克/升，Co2+改性稻壳灰陶粒的释放在第9天稳定，释放浓度为0.0356毫克/升..添加改性稻壳灰的陶粒具有较长的释放平衡时间、较低的浓度和较好的缓释效果。
参考
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