收藏本站
《华南理工大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长期驯化条件下生物阴极去除复杂水环境中硝酸盐的研究

唐荣  
【摘要】:生物阴极反硝化(biocathode denitrification)被认为是一项高效低耗的脱氮技术,在生物阴极中,细菌以电极作为唯一电子供体进行硝酸盐的还原去除,使得生物脱氮技术摆脱了对有机或无机物质电子供体的依赖,更易于操作控制,并且避免了对出水水质的二次污染,从而具有非常广阔的应用前景。然而,由于受到阴极微生物难以驯化培养等认知的限制,目前大部分关于生物阴极反硝化的研究都停留在实验室配水或者模拟地下水的阶段,因此,本文首先探究了利用生物阴极实现焦化废水生物出水中硝酸盐去除的可行性,考察了阴极生物电流的产生和硝酸盐的去除情况。实验结果显示首次向生物阴极投加焦化废水生物出水时,硝酸盐基本无法被去除。然而重复驯化使得废水中部分难降解有机物被微生物降解,并且反硝化细菌逐渐适应了水中难降解有毒物质的存在,产生了明显的阴极生物电流,实现了硝酸盐的去除。激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)表征显示,长时间的驯化使得生物阴极的相对活性从48.8%(石墨毡)和42.0%(石墨粒)上升至66.1%(石墨毡)和82.0%(石墨粒)。对污泥上清液和各生物阴极做微生物群落结构分析,结果显示以阴极直接作为唯一电子供体的反硝化细菌硫杆菌属(Thiobacillus)在生物阴极中是优势菌属。同时,由于在实际水环境中重金属常与硝酸盐共存,而目前的研究中,关于重金属对生物阴极反硝化影响的研究是十分欠缺的。因此本文以重金属镉、铜、镍和锌为例,探究了在多次驯化的过程中,重金属对生物阴极反硝化过程的影响规律。实验确定了这四种重金属对生物阴极内硝酸盐转化速率的抑制达到80%时的投加浓度和对应的溶液中游离浓度(IC80)。并且以Cd~(2+)为例的进一步研究发现,IC80浓度下,3次重复驯化后Cd~(2+)对生物阴极反硝化的抑制现象逐渐消失。同时,生物阴极的电化学阻抗明显减小;CLSM表征结果显示生物阴极的相对活性由43.4%(石墨毡)和38.7%(石墨粒)上升至79.1%(石墨毡)和74.3%(石墨粒);微生物群落结构分析也显示以硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Sulfurimonas)为代表的阴极驱动的自养反硝化细菌的相对丰度明显上升。这说明长时间的驯化促使生物阴极中以电极作为电子供体进行自养反硝化的细菌对Cd~(2+)的毒性表现出良好的适应性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X784

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱冠周,柳建设,胡岳华;Electrochemical behavior of chalcopyrite in presence of Thiobacillus ferrooxidans[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2000年S1期
2 李宏煦,王淀佐,邱冠周,胡岳华;Growth kinetics of Thiobacillus ferrooxidans in bioelectrochemical cell[J];Journal of Central South University of Technology(English Edition);2004年01期
3 张在海 ,邱冠周 ,付建华 ,胡岳华 ,刘晓荣;UV-induced mutagenesis of oxidation activity of ferrous ion of Thiobacillus ferrooxidans[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2001年05期
4 傅建华,胡岳华,邱冠周,柳建设,徐竞;Biofilm forming and leaching mechanism during bioleaching chalcopyrite by Thiobacillus ferrooxidans[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2004年02期
5 ;Efficacy of chalcopyrite bioleaching using a pure and a mixed bacterium[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2006年01期
6 ;Pyrite Surface after Thiobacillus ferrooxidans Leaching at 30℃[J];Acta Geologica Sinica(English Edition);2006年03期
7 周吉奎;覃文庆;钮因健;李花霞;;Ferrous ion oxidation by Thiobacillus ferrooxidans immobilized on activated carbon[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年04期
8 李宏煦;邱冠周;胡岳华;苍大强;王淀佐;;Electrochemical behavior of chalcopyrite in presence of Thiobacillus ferrooxidans[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年05期
9 刘玉德;王西彬;杨钥;吕良;龙镇海;赵罘;;New Method of Manufacturing Micro Parts Using Thiobacillus Ferrooxidans[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2009年02期
10 闵小波 ,柴立元 ,张传福 ,黄伯云 ,陈为亮 ,邝中;Study on bioleaching of refractory gold ore (Ⅰ)──Mechanism on bioleaching of pyrite by Thiobacillus ferrooxidans[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢海运;陶其鸿;;焦化废水理论产生量计算[A];第三届全国冶金节水、污水处理技术研讨会暨莱钢现场节水经验交流会文集[C];2007年
2 李国良;;焦化废水达标思考与试验[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
3 孙建萍;丁淑琴;王晓瑛;;焦化废水中石油类物质测定方法讨论[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
4 孙业新;刘民;李志峰;;焦化废水循环利用的工业试验与研究[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
5 樊丽丽;孙政元;孙敬锋;马卫红;王林祥;王海燕;;焦末分选过程中对焦化废水的综合利用研究[A];科技创新与经济结构调整——第七届内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2012年
6 蒋武锋;郝素菊;;高含碳金属化球团固定床处理焦化废水的研究[A];全国冶金节水与废水利用技术研讨会文集[C];2009年
7 ;冶金焦化废水治理利用先进工艺与设备交流研讨会会议纪要(代出版说明)[A];冶金焦化废水治理利用先进工艺与设备交流研讨会论文集[C];2007年
8 黄导;;利用先进环保技术 促进中国焦化废水治理和节水[A];冶金焦化废水治理利用先进工艺与设备交流研讨会论文集[C];2007年
9 王须革;江丹;刘爱香;邢瑶;孙业新;;焦化废水循环利用的工业试验与研究[A];第三届全国冶金节水、污水处理技术研讨会暨莱钢现场节水经验交流会文集[C];2007年
10 王建超;张志伟;;承钢焦化废水无害化利用技术的研究[A];2012中国(唐山)绿色钢铁高峰论坛暨冶金设备、节能减排技术推介会论文集/推介指南[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 解娟;冶金焦化废水治理又有新进展[N];中国冶金报;2003年
2 解娟;冶金焦化废水治理有新招[N];中国冶金报;2004年
3 姜明 李惊鸿 迟宇;让焦化废水“重生”[N];中国冶金报;2012年
4 西曲矿 王月爱;焦化废水污染的防治[N];山西科技报;2004年
5 丰恒夫;如何破解焦化废水脱氮难题[N];中国冶金报;2006年
6 胡新亮 陈昌华 李会龙;国内采用物理吸附法处理焦化废水的研究[N];世界金属导报;2008年
7 李婀芬;萍钢开辟治理焦化废水新途径[N];中国冶金报;2002年
8 记者 石勇实习生 缪麟 朱文琦;新冶钢成功处理焦化废水[N];黄石日报;2007年
9 ;集成技术让焦化废水高效回收[N];中国化工报;2011年
10 吴国文;水天一色河海清[N];中国建设报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 赵煜;生物燃料电池电极过程动力学研究及其在焦化废水中的应用[D];太原理工大学;2012年
2 蒙小俊;焦化废水生物处理过程有机组分转化与菌群结构研究[D];中国矿业大学(北京);2016年
3 董轶茹;焦化废水对植物的毒性作用研究[D];山西大学;2010年
4 赵月龙;四段式生物反应器复合工艺深度处理焦化废水研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 吴高明;焦化废水(液)物化处理技术研究[D];华中科技大学;2006年
6 宋国新;焦化废水及其处理过程中有机污染物成分辨别原理与技术研究[D];复旦大学;2012年
7 徐金球;超声空化及其组合技术降解焦化废水的研究[D];昆明理工大学;2002年
8 朱小彪;焦化废水强化处理工艺特性和机理及排水生物毒性研究[D];清华大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐荣;长期驯化条件下生物阴极去除复杂水环境中硝酸盐的研究[D];华南理工大学;2017年
2 杨鹏飞;饮用水标准限值浓度下重金属共存的生物毒性研究[D];重庆大学;2017年
3 刘克祥;自制活性炭对城市生活垃圾焚烧飞灰重金属电动去除的技术研究[D];重庆大学;2017年
4 贾丽娜;草坪植物修复堆肥重金属的强化及其淋溶研究[D];天津师范大学;2012年
5 李星广;饮用水毒理指标重金属二元及多元联合作用藻红外测试研究[D];重庆大学;2017年
6 徐荣华;焦化废水溶解性有机物的可生物降解特性及光谱学研究[D];华南理工大学;2015年
7 侯润欣;负载型多元光催化剂的研制及焦化废水的深度处理[D];河北联合大学;2014年
8 张翔;渗析沉淀组合法回收焦化废水氨氮的技术研究[D];山西大学;2014年
9 魏清;RPB强化臭氧高级氧化技术处理模拟焦化废水的研究[D];北京化工大学;2015年
10 马莉;焦化废水中氨氮的沉淀和膜分离沉淀处理研究[D];山西大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026