16072.硫酸鹽還原菌生物膜生長(zhǎng)和傳質(zhì)過程的研究

1、硫酸鹽還原菌生物膜生長(zhǎng)和傳質(zhì)過程的研究GrowthMassTransferofSulfateReducingBacteriaBiofilm一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：動(dòng)力工程動(dòng)力工程及工程熱物理工程熱物理學(xué)科專業(yè)：化工過程機(jī)械學(xué)科專業(yè)：化工過程機(jī)械研究生：生：白鶴白鶴指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：康勇康勇天津大學(xué)化工學(xué)院天津大學(xué)化工學(xué)院二零一三年十二月二零一三年十二月I中文摘要本論文研究的重點(diǎn)在于考察各因素對(duì)SRB生物膜生長(zhǎng)和傳質(zhì)的影響，以及重金屬離子對(duì)

2、SRB生物膜生長(zhǎng)的傳質(zhì)的影響。同時(shí)建立數(shù)學(xué)模型以模擬SRB生物膜中SO42和硫化物的傳質(zhì)過程。首先，考察溫度、pH、液相流速、SO42濃度以及CS對(duì)SRB生物膜生長(zhǎng)的影響。隨著溫度、pH和液相流速的升高，生物量和比生長(zhǎng)速率都隨之增加，但對(duì)EPS的產(chǎn)量和EPSBiomass值的影響相對(duì)復(fù)雜。當(dāng)SO42濃度為1800mgL時(shí)，生物量、比生長(zhǎng)速率和EPS的產(chǎn)量大于其他SO42濃度下的生物量、比生長(zhǎng)速率和EPS的產(chǎn)量。CS變化對(duì)比生長(zhǎng)速率的影響

3、與對(duì)生物量和EPS的產(chǎn)量的影響相同，均在CS為2.5時(shí)取得最大值，而在CS為1.0時(shí)最小。利用動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)SRB生物膜生長(zhǎng)過程，Monod雙底物模型的預(yù)測(cè)效果好于單底物模型的預(yù)測(cè)，而EPS產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)模型可以很好的描述SRB生物膜生長(zhǎng)過程中EPS的產(chǎn)生。其次，考察溫度、pH、液相流速、SO42濃度、乳酸鹽濃度以及生物膜厚度對(duì)SRB生物膜傳質(zhì)的影響。隨著溫度、pH和液相流速的升高，SO42的傳質(zhì)效率以及傳質(zhì)通量增加，但傳質(zhì)系數(shù)與這些操作

4、條件的關(guān)系相對(duì)復(fù)雜。隨初始SO42始濃度增加，傳質(zhì)系數(shù)先增加后降低，在初始濃度為800mgL時(shí)，傳質(zhì)效率達(dá)到最大。當(dāng)與乳酸根共同傳遞時(shí)，兩種離子的傳質(zhì)過程復(fù)雜。SO42的傳質(zhì)效率，傳質(zhì)通量以及傳質(zhì)系數(shù)隨乳酸根濃度的增加而減小。乳酸根的傳質(zhì)效率隨其濃度的增加在上升。不同厚度的SRB生物膜中的傳質(zhì)存在很大差異，當(dāng)SO42單獨(dú)傳遞和與乳酸根同時(shí)傳遞的過程中，其傳質(zhì)效率，傳質(zhì)通量以及傳質(zhì)系數(shù)都隨生物膜厚度的增加而降低。再次，Cu2的出現(xiàn)影響生物

5、膜內(nèi)細(xì)胞的形態(tài)和EPS的分布，隨著Cu2濃度的增加，μsmax下降，而KS呈上升的趨勢(shì)。因此Cu2濃度的變化對(duì)μmax具有顯著的影響，對(duì)SRB生物膜的生長(zhǎng)具有顯著的影響。Cu2的出現(xiàn)對(duì)SO42和乳酸根的傳質(zhì)過程產(chǎn)生顯著影響，隨著Cu2濃度的增加，SO42和乳酸根的傳質(zhì)效率和傳質(zhì)系數(shù)逐漸減小，而Cu2的傳質(zhì)效率和傳質(zhì)通量同樣隨Cu2濃度的升高而逐漸減小。最后，利用2D數(shù)學(xué)模型模擬SRB的生長(zhǎng)過程，結(jié)果顯示，當(dāng)SO42濃度低時(shí)容易導(dǎo)致SRB