廢水生物處理過程的紫外與熒光光譜解析.pdf

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

2、下： 1、利用偏最小二乘法建立了硝化反應器出水的紫外光譜與硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度的關系模型，探討了偏最小二乘法解析反應器出水重疊嚴重光譜的可行性；以微生物產生的四種熒光物質(色氨酸、酪氨酸、維生素B<,6>和輔酶NADH)為研究對象，證實了平行因子法解析重疊嚴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)射光譜和相對濃度。 2、利用三維熒光光譜分別表征了好氧反應器中的溶解性微生物產物、污泥胞內物質以及胞

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

4、長相關的；胞外聚合物中的熒光成分主要是蛋白和類富里酸物質；好氧反應器中泥水混合液的熒光在線測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定需要考慮的因素。 3、研究了間歇厭氧產氫反應器過程的三維熒光光譜，發(fā)現(xiàn)蛋白和NADH是該過程產生的主要熒光物質，其強度得分之比與氫氣分壓之間存在著量化關系；高溫厭氧產氫反應器出水的三維熒光光譜的分析結果表明，蛋白、NADH和核黃素是

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