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緩釋氧材料的研制及其抑制管道沉積物甲烷釋放的特性研究
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資料類別
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公共管理畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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市政工程 |
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關(guān)鍵詞
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緩釋氧材料|污水管道沉積物 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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40 （金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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發(fā)布時(shí)間
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2019-02-17 19:55:00 |
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kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
緩釋氧材料的研制及其抑制管道沉積物甲烷釋放的特性研究，畢業(yè)論文，共99頁(yè)，39554字。
摘要
本課題以污水管道中的甲烷（CH4）氣體為主要目標(biāo)污染物，以緩釋氧材料（oxygen releasing compounds, ORC）和管道沉積物為主要研究對(duì)象，通過(guò)向沉積物系統(tǒng)中投加ORC來(lái)研究不同ORC對(duì)CH4的抑制效果和沉積物的變化特性。通過(guò)實(shí)地調(diào)研分析了不同城市功能區(qū)管道沉積物的特性，在選定最佳管道沉積物的基礎(chǔ)上探究了不同影響因素對(duì)沉積物產(chǎn)甲烷性能的影響。同時(shí)以過(guò)氧化鈣為核心材料研發(fā)了一種新型緩釋氧材料。結(jié)合以上成果，本研究采用重力流污水管道反應(yīng)器，沉積物采自實(shí)地管道，污水采用人工模擬配制，以前期間歇后期連續(xù)的運(yùn)行方式，通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)研究不同ORC作用下污染物去除效能、沉積物胞外聚合物（extracellular polymeric substance ，EPS）特性和沉積物微生物種群結(jié)構(gòu)的變化，并闡明ORC對(duì)CH4的去除機(jī)理。結(jié)果證明，研制的ORC具有良好的釋氧性能和較長(zhǎng)的釋氧周期，向沉積物系統(tǒng)投加ORC后，CH4等污染物的去除效果良好，本研究得出的主意結(jié)論如下：
（1）通過(guò)實(shí)地調(diào)研和實(shí)驗(yàn)分析可知，城中心老舊生活區(qū)（B點(diǎn)）處人流量和車流量較大，人類活動(dòng)頻繁，所取管道內(nèi)人類排泄物、食物殘?jiān)蜆淙~腐殖質(zhì)等含量較多，沉積物的有機(jī)物和腐殖酸含量均為四個(gè)采樣點(diǎn)之最，分別為19.08%和36.27mg/L。綜合考慮，選取B采樣點(diǎn)處管道沉積物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)探究。
（2）緩釋氧材料由釋氧材料（過(guò)氧化鈣）、吸附材料、高滲透性材料和塑型粘結(jié)礦物材料組合而成。經(jīng)試驗(yàn)分析，待反應(yīng)水體DO濃度穩(wěn)定時(shí)，材料4和材料5系統(tǒng)的DO濃度分別保持在9.3mg /L和9.8mg /L左右，實(shí)際釋氧周期分別約為5.3和5.1個(gè)月，故從5組材料中選取材料4和材料5用以后續(xù)研究。由掃描電鏡（Scanning electron microscopy，SEM）和X射線衍射（X-ray diffraction ，XRD）分析可知，材料5的表面結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，空隙相對(duì)較多，同時(shí)兩種材料的硅鋁酸鹽和SiO2的特征衍射峰較突出。
（3）從SCOD的影響可知，當(dāng)基質(zhì)SCOD=300mg/L時(shí)，SCOD消耗率和甲烷日產(chǎn)量增幅在各系統(tǒng)中最大，SCOD消耗率和甲烷日產(chǎn)氣量的最大值分別為229.4mg/(L·d)和33.6mL/d。借助Allometric模型建立了SCOD消耗率和甲烷日產(chǎn)量的關(guān)系，所得結(jié)論為： ，R2=99.2%。
（4）向沉積物系統(tǒng)投加了緩釋氧材料后，ER2的DO濃度整體高于ER1。系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，ER1和ER2對(duì)甲烷的去除率均可達(dá)90%以上，對(duì)SCOD的去除率分別可達(dá)84%和90%以上，對(duì)TP的去除率分別可達(dá)47%和50%以上。ER2對(duì)此三類污染物的去除率整體高于ER1。
（5）沉積物系統(tǒng)中EPS的主要成分是腐殖酸和多糖，腐殖酸的含量遠(yuǎn)高于多糖含量，蛋白質(zhì)含量極少。CR、ER1和ER2中EPS和腐殖酸的變化趨勢(shì)均為先增加后降低最后趨于穩(wěn)定，不同的是CR的降低較緩，幅度較小，但ER1和ER2的降低較快，幅度較大。在試驗(yàn)?zāi)┢�，CR 的EPS和腐殖酸最高，其次為ER1，ER2 的EPS和腐殖酸含量最低。
（6）從微生物多樣性及豐度水平來(lái)看，投加ORC后，高效而又穩(wěn)定的沉積物系統(tǒng)的微生物種群豐度及多樣性均最低。從門及屬層面分析來(lái)看，發(fā)現(xiàn)ER1和ER2中兼性菌群的豐度有所提高，厭氧菌群的豐度有所下降，即沉積物系統(tǒng)的微生物種群由專性厭氧菌向兼性菌轉(zhuǎn)變。ORC對(duì)沉積物產(chǎn)甲烷的抑制機(jī)理在于DO在沉積物生物膜中不斷滲透，由生物膜零級(jí)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論可知，在試驗(yàn)?zāi)┢�，ER1和ER2的DO滲透深度分別約為1004μm和1066μm。
關(guān)鍵詞：緩釋氧材料；污水管道沉積物；甲烷；污泥特性
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT（待修） 1
目 錄 3
第一章 緒論 6
1.1研究背景 6
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 緩釋氧材料研究 2
1.2.2 排水管道中甲烷的研究進(jìn)展 5
1.3研究意義及內(nèi)容 9
1.3.1 研究意義 9
1.3.2 研究?jī)?nèi)容 10
1.3.3 技術(shù)路線 10
第二章 管道沉積物特性實(shí)地調(diào)查研究 12
2.1 概述 12
2.2 材料和方法 13
2.2.1 沉積物的采集 13
2.2.2 沉積物表觀性狀的測(cè)定 13
2.2.3 沉積物粒徑的測(cè)定 14
2.2.4 沉積物干密度的測(cè)定 14
2.2.5 沉積物中腐殖酸的測(cè)定 16
2.2.6 沉積物中有機(jī)質(zhì)的測(cè)定 17
2.3 結(jié)果與討論 18
2.3.1 沉積表觀性狀分析 18
2.3.2 沉積物粒徑分析 20
2.3.3 沉積物干密度分析 21
2.3.4 沉積物中有機(jī)物分析 22
2.3.5 沉積物腐殖酸分析 23
2.4 本章小結(jié) 23
第三章 ORC的制備與性能分析 25
3.1 概述 25
3.2 材料與方法 25
3.2.1 材料制備 25
3.2.2 材料緩釋氧性能分析 26
3.2.3 材料表征 26
3.3 結(jié)果與討論 26
3.3.1 不同配比材料釋氧性能分析 26
3.3.2 ORC釋氧過(guò)程中DO的變化 28
3.3.3 ORC釋氧過(guò)程中pH的變化 29
3.3.4 材料表征分析 30
3.4 本章小結(jié) 33
第四章 不同因素對(duì)產(chǎn)甲烷效能的影響研究 33
4.1 概述 34
4.2 材料和方法 34
4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料 34
4.2.2 試驗(yàn)方法 35
4.2.3 SCOD對(duì)產(chǎn)CH4濃度的影響 36
4.2.4 溫度對(duì)產(chǎn)CH4的影響 37
4.2.5 pH值對(duì)產(chǎn)CH4的影響 37
4.3 結(jié)果與探討 37
4.3.1 SCOD對(duì)產(chǎn)CH4濃度的影響 37
4.3.2溫度對(duì)產(chǎn)CH4的影響分析 40
4.3.3 pH值對(duì)產(chǎn)CH4的影響分析 42
4.4 本章小結(jié) 45
第五章 ORC抑制沉積物產(chǎn)甲烷的機(jī)理研究 47
5.1 概述 47
5.2 ORC理論投加量 47
5.3 材料與方法 48
5.3.1 實(shí)驗(yàn)材料 48
5.3.2 試驗(yàn)方法 48
5.3.3 緩釋氧材料抑CH4機(jī)理探討 48
5.4 結(jié)果與探討 49
5.4.1 不同系統(tǒng)對(duì)污染物去除效果的研究 49
5.4.2 不同系統(tǒng)沉積物代謝特性研究 53
5.4.3 不同系統(tǒng)微生物高通量測(cè)序結(jié)果 55
5.4.4 ORC抑制甲烷機(jī)理分析 60
5.5 本章小結(jié) 61
第六章 結(jié)論與建議 63
6.1 結(jié)論 63
6.2 建議 64
碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利情況 65
致謝 67
參考文獻(xiàn) 68
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