厭氧產甲烷反應器出水的分子光譜表征

【摘要】：廢水生物反應器中的成份較為復雜，采用傳統(tǒng)的化學分析方法已不能滿足實時在線監(jiān)測的要求，而光譜法具有不消耗試劑、可實現在線原位測定等優(yōu)點，成為一種具有廣闊應用前景的生物反應器監(jiān)控方法。 本論文以厭氧產甲烷反應器為研究對象，利用化學計量學來解析所獲得的光譜，提取厭氧反應器出水樣品的光譜信息，進而建立它們與反應器運行過程參數之間的聯系,旨在構建光譜法表征厭氧產甲烷反應器參數和運行狀態(tài)的方法。 本課題遵循反應器運行→反應器出水光譜表征→光譜數據處理分析→反應器近紅外光譜與揮發(fā)性脂肪酸（VFA）建模分析→運行狀態(tài)與熒光光譜變化關聯分析。利用光譜分析原理和方法來研究分析反應器出水近紅外光譜與熒光光譜。采用化學計量方法建立厭氧產甲烷反應器出水的近紅外光譜與揮發(fā)性脂肪酸的關系模型。分析了反應器運行狀態(tài)與三維熒光光譜變化的關聯性。 利用偏最小二乘法對配制的VFA溶液近紅外光譜進行了測定，分析結果顯示，所得各組分乙酸、丙酸、丁酸的預測值與實際值的相關系數分別為0.9935、0.9907、0.9952，預測濃度與實際濃度有很好的吻合度，結果令人滿意。在此基礎上，利用近紅外光譜表征了厭氧產甲烷反應器啟動過程的出水，結合出水中VFA的氣相色譜分析結果，應用偏最小二乘法建立了它們的之間的定量分析模型，結果表明，所建立的模型可用于該反應器出水VFA的快速測定。 對反應器的出水進行三維熒光表征，正常運行的反應器出水中的熒光物質主要有蛋白質、輔酶NADH和輔酶F420，而產甲烷過程受到抑制時，反應器出水中輔酶F420消失，熒光物質主要是蛋白質和輔酶NADH。三維熒光譜圖亦能反映反應器的運行狀況及產甲烷菌的生物活性,熒光物質的濃度與反應器的狀態(tài)參數之間有著密切的內在聯系，蛋白質、輔酶NADH和輔酶F420三種熒光物質的熒光強度和熒光物質的濃度在一定程度上可以反映反應器內微生物的活性，從而判斷反應器的運行狀態(tài)，對反應器的監(jiān)控起到十分重要的作用。 【關鍵詞】：厭氧產甲烷反應器 揮發(fā)性脂肪酸（VFA） 近紅外光譜 三維熒光光譜
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插圖或者列表清單10-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 研究背景13
• 1.2 厭氧生物處理工藝13-17
• 1.3 廢水生物處理反應器出水的監(jiān)測方法17-24
• 1.3.1 多糖和蛋白質的測定方法17-18
• 1.3.2 揮發(fā)性脂肪酸的測定方法概述18-19
• 1.3.3 化學需氧量的測定方法19
• 1.3.4 近紅外光譜分析方法概述19-22
• 1.3.5 熒光光譜概述22-24
• 1.4 厭氧反應器監(jiān)測的現狀和問題24-25
• 1.4.1 反應器出水的近紅外表征24
• 1.4.2 反應器出水的熒光表征24-25
• 1.5 本文的研究意義和目的25-27
• 1.5.1 意義和目的25-26
• 1.5.2 主要內容26-27
• 第二章 實驗材料與分析方法27-30
• 2.1 實驗27-28
• 2.1.1 實驗裝置27-28
• 2.1.2 實驗儀器設備28
• 2.2 常規(guī)項目測定方法28
• 2.3 合成廢水28
• 2.4 實驗設計28-30
• 第三章 廢水生物處理反應器中出水成分的近紅外光譜測定分析30-51
• 3.1 材料及方法30-32
• 3.2 近紅外光譜與揮發(fā)性脂肪酸的建模分析32-44
• 3.3 建立校正模型44-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第四章 厭氧反應器出水的熒光光譜表征51-59
• 4.1 UASB 的運行工況51-52
• 4.1.1 樣品的準備與分析52
• 4.1.2 分析測試52
• 4.1.3 三維熒光光譜的獲取與分析52
• 4.2 厭氧反應器運行狀態(tài)52-56
• 4.2.1 溫度對厭氧產甲烷反應器的影響52-54
• 4.2.2 VFA 濃度對厭氧反應器酸敗的預警54-56
• 4.3 樣品的三維熒光譜圖分析56-58
• 4.4 本章小結58-59
• 第五章 結論59-61
• 5.1 結論59
• 5.2 存在問題59-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66

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