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文檔簡介
1、聚羥基烷酸酯( Polyhydroxyalkanoate,PHA)因與化工合成塑料(聚乙烯、聚丙烯等)的性質(zhì)十分相似,又具有生物可降解性,是化工合成塑料的優(yōu)良替代品,但其高昂的生產(chǎn)成本限制了它的廣泛應(yīng)用。本研究將磁場生物效應(yīng)引入活性污泥PHA合成系統(tǒng),旨在利用磁場的生物效應(yīng)提高PHA合成的產(chǎn)率,降低PHA的生產(chǎn)成本。著重從以下三方面展開研究:
1、在活性污泥馴化過程中,從污泥停留時(shí)間(SRT)、C/P、饑餓期與豐盛期的持續(xù)
2、時(shí)間比、初始負(fù)荷、負(fù)荷增加率、C/N和初始pH這七個(gè)因素中篩選出關(guān)鍵因素,并對(duì)關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化,建立一種快速、有效的馴化方法。
2、不同磁場強(qiáng)度下,通過改變磁場作用方式和作用時(shí)間,研究作用方式、作用時(shí)間對(duì)PHA合成的影響,優(yōu)化最佳的磁場處理?xiàng)l件。
3、不同磁場強(qiáng)度下,通過改變系統(tǒng)的SRT、pH條件,研究SRT、pH對(duì)PHA合成的影響,優(yōu)化活性污泥合成PHA工藝條件。
主要研究結(jié)果如下:
3、 1、基于Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選活性污泥馴化的關(guān)鍵影響因子。結(jié)果表明:SRT、C/N、豐盛期與饑餓期的持續(xù)時(shí)間比、初始負(fù)荷、pH、負(fù)荷增加率、C/P這七個(gè)因素中對(duì)馴化過程影響顯著的因素是SRT、C/N、COD0、C/P。進(jìn)一步通過均勻設(shè)計(jì)對(duì)這4個(gè)顯著因素進(jìn)行優(yōu)化,得到最優(yōu)的馴化條件為:SRT為15d,C/N為50,C/P為530,COD0為1050mgCOD/L,至馴化結(jié)束最大得率為0.73,馴化時(shí)間為25d。驗(yàn)
4、證試驗(yàn)顯示,至馴化結(jié)束最大得率為0.71,馴化時(shí)間為23d,該結(jié)果表明優(yōu)化條件是可信的。
2、當(dāng)磁場僅作用于饑餓期時(shí)對(duì)HB、HV合成的促進(jìn)作用顯著優(yōu)于磁場持續(xù)作用或僅作用于豐盛期時(shí)的促進(jìn)作用,且該優(yōu)勢隨著磁場強(qiáng)度的增大而越趨明顯;而當(dāng)磁場持續(xù)作用或僅作用于豐盛期時(shí),兩者的促進(jìn)作用差異不明顯。21mT磁場僅作用于饑餓期時(shí),qHB/qs最大,為0.52;11mT磁場僅作用于饑餓期時(shí),qHv/qs最大,為0.23。
5、 3、饑餓期,活性污泥中HB的降解速率大于HV的降解速率,活性污泥主要依賴HB的降解來維持生命活動(dòng)。磁場三種作用方式中,對(duì)PHA降解促進(jìn)作用從大到小依次為:僅作用于饑餓期、僅作用于豐盛期、持續(xù)作用。11mT的磁場僅作用饑餓期時(shí),促進(jìn)作用最大,降解速率常數(shù)為0.035。
4、磁場作用時(shí)間對(duì)PHA合成的影響表現(xiàn)為非線性。磁場對(duì)PHA合成的促進(jìn)作用在前3d內(nèi)達(dá)到最大,之后隨著作用時(shí)間的延長而減小,并從第8d開始,磁場對(duì)HB、HV
6、的合成存在抑制作用。因此,建議采用磁場短時(shí)間作用方式以提高PHA的合成。
5、pH較大地影響了酸消耗和PHA合成的速率。pH從7升高至8.5、9.5時(shí),qs、qHB、qHV均增大,而pH不控制時(shí),qs均介于pH控制在8.5、9.5的qs之間。0、11、21 mT,qs、qHB、qHV均在同一pH值時(shí)達(dá)到最大,分別為9.5、9.5、8.5。
然而,pH對(duì)PHA得率的影響不如速率顯著,當(dāng)速率達(dá)到最大時(shí),PHA的得
7、率并不是唯一最大的。0、11 mT時(shí),YPHA在pH為7和pH為9.5達(dá)到最大,21mT,pH為9.5時(shí)的YPaA僅比pH為8.5時(shí)的YPnA,提高了6%.因此,為提高PHA的合成速率,建議控制pH值在較高水平。
6、不同磁場強(qiáng)度下,隨著污泥停留時(shí)間(SRT)的增長,qs逐漸減小,且qs和F/M值呈正相關(guān)(R=0.916,p<0.01),而Yrm與F/M值、YHV與F/M值卻都不存在相關(guān)性(P均大于0.05)。11 mT,
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