廢水生物處理過程的紫外與熒光光譜解析.pdf

1、廢水生物處理反應(yīng)器中污染物和污泥的成份復(fù)雜，而傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法已不能滿足其實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需要。光譜法具有非接觸監(jiān)測(cè)、不消耗試劑、能在線原位測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，是具有應(yīng)用前景的生物反應(yīng)器監(jiān)控方法。 本論文研究引入化學(xué)計(jì)量學(xué)解析所獲得的紫外與熒光光譜，提取好氧反應(yīng)器、厭氧反應(yīng)器、微生物燃料電池和細(xì)菌菌液樣品的光譜信息，并建立它們與反應(yīng)器過程參數(shù)之間的聯(lián)系，旨在構(gòu)建基于紫外和熒光光譜表征生物反應(yīng)器參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的方法。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如

2、下： 1、利用偏最小二乘法建立了硝化反應(yīng)器出水的紫外光譜與硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度的關(guān)系模型，探討了偏最小二乘法解析反應(yīng)器出水重疊嚴(yán)重光譜的可行性；以微生物產(chǎn)生的四種熒光物質(zhì)(色氨酸、酪氨酸、維生素B<,6>和輔酶NADH)為研究對(duì)象，證實(shí)了平行因子法解析重疊嚴(yán)重的熒光光譜的可行性，該方法還可以獲得樣品中各熒光組分的激發(fā)發(fā)射光譜和相對(duì)濃度。 2、利用三維熒光光譜分別表征了好氧反應(yīng)器中的溶解性微生物產(chǎn)物、污泥胞內(nèi)物質(zhì)以及胞

3、外聚合物，并利用平行因子分析法對(duì)熒光光譜進(jìn)行了解析，獲取了其反應(yīng)歷程中的濃度變化。胞內(nèi)物質(zhì)中的熒光成分主要是蛋白和輔酶NADH，其濃度與反應(yīng)器狀態(tài)有密切聯(lián)系，胞內(nèi)蛋白與VSS成線性相關(guān)，而胞內(nèi)NADH與底物比增長(zhǎng)速率相關(guān)；溶解性微生物產(chǎn)物中的熒光成分主要是蛋白、類富里酸和類胡敏酸物質(zhì)，反應(yīng)器的狀態(tài)參數(shù)與溶解性微生物產(chǎn)物的生成可以用Leudeking-Piret方程來描述；蛋白和類胡敏酸的產(chǎn)生主要與底物利用相關(guān)，而類富里酸的產(chǎn)生則是與非生

4、長(zhǎng)相關(guān)的；胞外聚合物中的熒光成分主要是蛋白和類富里酸物質(zhì)；好氧反應(yīng)器中泥水混合液的熒光在線測(cè)定可以反映污泥濃度的高低，但是無法反映底物加入的影響，倍增管高壓、光纖耦合效率和外界光源的影響都是在線測(cè)定需要考慮的因素。 3、研究了間歇厭氧產(chǎn)氫反應(yīng)器過程的三維熒光光譜，發(fā)現(xiàn)蛋白和NADH是該過程產(chǎn)生的主要熒光物質(zhì)，其強(qiáng)度得分之比與氫氣分壓之間存在著量化關(guān)系；高溫厭氧產(chǎn)氫反應(yīng)器出水的三維熒光光譜的分析結(jié)果表明，蛋白、NADH和核黃素是

5、該反應(yīng)器主要的熒光物質(zhì)，并獲得了光譜分析結(jié)果對(duì)反應(yīng)器工藝參數(shù)(水力停留時(shí)間、底物濃度和溫度)的響應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)NADH的相對(duì)濃度與氫氣分壓具有很好的一致性；建立了定量測(cè)定了高溫厭氧反應(yīng)器出水中的三種熒光物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)加入法。 4、研究了微生物燃料電池反應(yīng)過程的紫外與熒光光譜變化。伴隨著微生物燃料電池的產(chǎn)電過程，產(chǎn)電微生物釋放出的產(chǎn)物導(dǎo)致UV<,254>吸收值總體增加；這些產(chǎn)物中蛋白和類富里酸是主要熒光物質(zhì)，蛋白峰主要源于蛋白內(nèi)色氨酸