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研究生:林瑩峰
研究生(外文):Lin, Ying Feng
論文名稱:微生物固定化技術應用於脫硝程序之研究
論文名稱(外文):Water Denitrification by Using Immobilized Microorganisms
指導教授:陳國誠陳國誠引用關係
指導教授(外文):Chen Kou Cheng
學位類別:博士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1993
畢業學年度:81
語文別:中文
中文關鍵詞:聚乙烯醇脫硝甲烷化
外文關鍵詞:polyvinyl alcoholdenitrificationmethanogenesis
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生物脫硝法是目前水體的硝酸氮去除技術, 極具效率具較為經濟可行的處
理方法 。 本論文主要之研究目的在於利用微生物固定化技術及微生物菌
相間之互動關係, 建立共固定化脫硝菌與甲烷菌的混合培養系統, 並應用
此系統於生物脫硝程序上一併去除水中硝酸鹽及殘餘有機物(甲醇)。本研
究首先開發聚乙烯醇(PVA) 磷酸酯包覆菌體的微生物固定化技術。並檢討
影響顆粒之膠體強度及生化活性的固定化條件。當以最適當的條件製得固
定化菌體進行脫硝反應時, 發現其具有高的活性收率(82-85%)及最佳的膠
體強度, 操作穩定性且十分良好。 此外, 以製作固定化顆粒的材料成本
分析評估時, 顯示 PVA磷酸酯化法為一極具經濟效益之微生物固定化技術
。其次在脫硝污泥及甲烷污泥的批式混合培養系統中, 探討兩菌群利用甲
醇作為碳源時, 進行脫硝及甲烷化作用的相互關係特性。結果顯示, 當
硝酸氮或亞硝酸氮存在時, 甲烷化活性受到抑制, 而只當完全脫硝後, 甲
烷生成作用才開始進行。從硝酸氮及亞硝酸氮造成系統之氧化態強弱與其
抑制甲烷化之能力呈相反次序, 以及從Eh-stat試驗中所得之結果推論,
氮氧化物對甲烷化之抑制效應, 並不是完全源於系統中氧化還原電位(Eh)
之提升,同時亦可能歸因於對甲烷化之相關酵素的毒性。再者, 以PVA磷酸
酯膠體同時包覆脫硝污泥及甲烷化污泥,建立兩者菌群的共固定化混合培
養系統。結果顯示, 顆粒具有脫硝及接續地進行甲烷化作用之雙重活性。
增加顆粒的脫硝活性會促使提升甲烷生成活性;然而, 增加顆粒的甲烷化
活性, 則不影響脫硝的進行。系統啟動期間, 以電子顯微鏡觀察顆粒中的
菌群生長及菌相分佈之舉動, 結果發現顆粒外表皆為Hyphomicrobium類似
菌(脫硝菌)濃密地生長, 而顆粒內部則大都是Methanosarcina類似菌(甲
烷菌)。此外, 檢討共固定是化系統在CSTR中的操作特性, 發現當入流水
之M/N比大於2.62時, 亦即在甲醇足以提供完全脫硝之後,甲烷生成作用方
能進行。實驗結果同時顯示, 甲烷生成速率隨著剩餘甲醇負荷的提高而增
加。由所試驗的負荷範圍顯示, 完全去除入流水之硝酸氮及甲醇的最大負
荷可達2.3g NO3-N/l/d。本研究所提出的共固定化脫硝菌與甲烷菌混合培
養系統, 經證實可有效地降低生物脫硝程序中出流的殘餘甲醇, 不僅提升
了傳統生物脫硝程序之處理效率, 亦可節省後續步驟去除有機物的處理成
本。
目錄
摘要
英文摘要
序言
第一章 文獻回顧
1.1 水中硝酸鹽的污染
1.2 硝酸鹽的環境化學特性
1.3 水中硝鹽污染之防治方法
1.4 脫硝微生物之特性
1.5 脫硝反應的化學計量論
1.6 影響脫硝程序的因素
1.7 天然系統的脫硝及地底層的處理技術
1.8 生物脫硝的單元程序及操作
1.9 固定化微生物脫硝程序的發展
1.10 處理水中殘餘基質的去除
1.11 脫硝菌與甲烷菌的混合培養系統
第二章 以PVA磷酸酯膠體進行微生物固定化技術之開發
2.1 緒論
2.2 材料與方法
2.3 結果與討論
2.4 結論
第三章 以甲醇作為碳源的污泥混合培養系統中脫硝菌與甲烷菌的相互關係
3.1 緒論
3.2 材料與方法
3.3 結果與討論
3.4 結論
第四章 利用共固定化污泥混合培養系統進行脫硝暨甲烷化之研究
4.1 緒論
4.2 材料與方法
4.3 結果與討論
4.4 結論
第五章 共固定化脫硝菌與甲烷菌混合培養系統在連續攪伴反應器操作上之特性
5.1 緒論
5.2 實驗設備與操作條件
5.3 結果與討論
5.4 結論
作考文獻
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