外文翻译-对于使用微分生物滴滤池降解硫化氢的局限性的探讨.doc

1、目 录1 绪论12 材料与方法22.1 微分生物滴滤设备和运作22.2 分析方法43 结果与讨论63.1 气速的影响63.2 滴滤液体速度的影响73.3 中间硫物种的影响83.4 生物动力参数分析94 结论12参考文献13外文 - 15对于使用微分生物滴滤池降解硫化氢的局限性的探讨Seongyup Kim, Marc A. Deshusses Department of Chemical and Environmental Engineering, University of California, Riverside, CA 92521, USAReceived 12 January 200

2、5; received in revised form 29 April 2005; accepted 1 May 2005摘 要在高性能生物滴滤池中去除H2S研究为使用微分生物滴滤。微分生物滴滤波器的目的是要达到气流速度通过一个缩影填料床，在这种情况下是一个单一的4厘米开孔聚氨酯泡沫塑料立方体。外部传质是限制空气流速低3000至4000 mh-1，通过其他可能的参数，如生物动力学或4000mh-1以上的扩散控制的性能上述。液体滴率对H2S去除的影响被裁定为无低气体速度，并显着在高气速，与对润湿的包装和基于实验条件速率限制猜测一致。对不同种类的硫对硫化氢的处理的增加的影响进行了调查。硫化物对H

3、2S去除呈负影响，而硫酸盐和亚硫酸盐已不具影响。有趣的是，微量的硫代硫酸钠会改善硫化氢的去除率。在近中性pH值时氧摄取率确定评估的细胞活动是最大的。最后，在微分生物滴滤池中获得的硫化氢去除的生物动力参数和在一批悬浮培养基进行了比较。在微分生物滴滤的速率高得多，表明该批式反应器受到传质限制，并说明在摇瓶系统中该生物动力参数确定未必适用于生物滴滤池。整体而言，这项研究强调指出，微分生物滴滤器是一个有用的工具，用于调查的性能和限制H2S的生物滴滤，详细的研究有助于了解生物滴滤池污染物去除机制。 2005 Elsevier公司乙诉，保留所有权利。关键词：生物滴滤池，H2S的降解，生物动力参数1 绪论恶

4、臭气体的排放，是废水处理和其他处理设施一个主要问题。生物处理是既定的代替传统的臭气控制方法1,2，但直到最近，生物总是比化学洗涤器需要较大的反应器容积。在2001年，在奥兰治县卫生区（OCSD）5个大规模化学洗涤器转化为生物滴滤池，并已开始以气体接触1.6 s至4 s的时间运作，这与化学洗涤器的接触时间相类似3。即使是在非常短的接触时间，对进口硫化氢的浓度高达30-50ppmv H2S去除也超过97。相应的H2S去除容积率，是95-105克H2S m-3h-1。与其他生物滤池或生物滴滤池处理浓度在范围内的50ppmv或更少的H2S相比，其消除率更大1,4。观察到在OCSD异常高的表现的可能解释

5、为，由于包装的大型水面地区高污染物的传质速率，一个极高的气体线性速度（1.8ms-1或6500mh-1）和最佳操作条件（养分，pH值，CO2）。OCSD非传统状况的生物滴滤池建议生物滴滤池降解硫化氢限制的研究可导致更好地了解该进程，并优化他们的工作表现。特别是，传质和硫化氢的生物降解动力学的高性能生物滴滤池需要进一步的定义。因此，本研究的重点放在选定对生物滴滤池降解硫化氢性能参数的影响。微分生物滴滤较早前的描述4是用于这些实验。在生物处理中，H2S被细菌氧化成硫酸根离子或其离子形式的HS或S2的，是用来作为岩性自养菌的能源，这就需要碳二氧化碳或溶解碳酸盐作为碳源。那里有几个可能的中间硫物种，如

6、S0，S2O32和SO32可能产生的氧化过程5。其生产依赖于H2S负荷，pH值，细菌，氧的浓度和温度5-8，不过，有关生物动力因素仍所知甚少，且可能阻碍促使H2S转变成其终产物。对这些关系更好的定义可以帮助了解过程的限制。同样，在工业方面，条件可能会导致突然过量的或更多的预计将影响处理效果的中间硫物种，但生物滴滤池对这样接触的反应更不为所知。各种硫物种的影响依靠过程中不同的速率限制步骤的预期变化，因此，对生物处理硫物种研究的影响应与传质紧密联系在一起研究。因此，本研究的目的分别为：（1）以确定效应气体的速度对使用微分生物滴滤降解硫化氢性能的影响;（2）以确定效果的操作参数和突然增加选定的硫物种

7、对在低和高气流速度下一个硫化氢生物滴滤床的表现;（3）以确定生物滴滤生物动力参数，与那些取得了一批在搅拌式生物反应器作对比。12 材料与方法2.1 微分生物滴滤设备和运作一个小微分生物滴滤池用于这项研究。它是充满一个单一的立方体（4公分 4公分 4公分）开孔聚氨酯泡沫塑料包装（EDT，Eckental，德国）相同的包装使用在该领域的研究在奥兰治县卫生区。泡沫立方体放置在微分生物滴滤采取了从常规生物滴滤池（见下文）运作，在一个实验室与硫化氢作为唯一的污染物，因此，泡沫立方体建立了活跃的硫化氢氧化的细菌生物膜，在实验期间， 与很少或根本没有生物量增长过程中出现的实验在微分生物滴滤。在实验之前，立方

8、体发泡被放置在150毫升矿产中等9为20分钟，其中删除了部分松散的生物量不坚决重视泡沫立方体。程序减少不明朗因素，在金额蛋白的生物量重视到包装实验期间。pH值矿产中等清洗立方体调整到相同的pH值作为该滴的水之源生物滴滤床由滴定与2M盐酸。在微分生物滴滤器的条件下，例如，组成部分滴液体的匹配尽可能紧密地向那些在源头上生物滴滤以尽量减少的可能性，短期驯化的影响在微分反应器。单一泡沫立方体住在大（ 10厘米编号）明确的PVC管（图1）4。该生物滴滤系统的设计运行了一批系统，以纾缓所确定的生物动力参数。批量操作还允许大型气体流量，使气体电影传质阻力，可以减少或可能不容忽视。硫化氢降解生物滴滤运作在一项

9、反电流模式，即类似最硫化氢降解生物滴滤池，与气体流动向上及循环再造的矿产中，向下流动。空气流分发在一个封闭的回路，由一85升Tedlar袋以微分生物滴滤床由0.2惠普鼓风机（Ametek，Paoli，PA ）的最多不超过线速度的3ms-1。最高空气流动在泡沫立方体导致一个空床停留时间（EBRT）0.01s。循环液均匀喷于顶部的床上，通过一个喷嘴。循环液体构成的再生水（氯化二级出水从OCSD），这是喷涂在滤床使用蠕动泵在率2.4升每小时和WL 1/4 BETE喷嘴(BETE， Greenfield， MA)。自由的和余氯，在再生水是微不足道和不影响实验。压力所需的该喷嘴是小于0.7酒吧。pH值循

10、环液体依赖于实验。在一个单一的测试，pH值循环液体从未下跌超过0.2 pH值单位。每个实验了1-6 小时类型而定实验。在大多数情况下，泡沫立方体从该系统被去除了在一个实验以后，以便其生物质含量可确定。在每个实验初，纯硫化氢（Matheson， 纽瓦克，加州）被注射了分生物滴过滤系统使用20毫升注射器。在大多数情况下，实验包括随着时间的过去监测硫化氢减退在选择的条件下，特别是以变化的气体或液体流速。在一个微分生物滴滤床，在一个由于时间，条件不改变，大大从入口到出口口岸的反应堆。因此，观察动力学对应的动力学整个生物反应器在鉴于时间根据一定的条件。因为实验条件下，微分生物滴滤是总是在伪稳定状态，率和

11、硫化氢减少在该系统的服务来计算硫化氢去除能力（EC）的生物滴滤。每个实验的短期暗示生物量增长很少发生。重复进行了实验，当不同的泡沫冰块，用降解率分别由正常化该生物量，以尽量减少影响的变异性固定化生物量密度。在选定的实验，一些化学品被注入，在滴液，以确定化学品是否具有影响硫化氢去除。调查的影响，亚硫酸盐和硫酸，亚硫酸钠和硫酸钠使用，分别注射。以下大量的解决方案增加了矿产中等至弥补滴液：0.12，0.36，1.0毫克SO32的解决办法; 650，1300，2600毫克SO42的解决办法;0.4，1.4，4.3毫克S2O32的解决办法。数额硫磺物种，在滴液体0.05-0.2毫克SO32，1300毫克

12、SO42和1.4毫克S2O32.加入少量的含硫的种类解决方案并不影响pH值的滴液体。被应用在微分生物滴滤池中具有生物活性的泡沫立方体的来源是一个二十升硫化氢降解生物滴滤池运作先前所描述的10 。生物滴滤池的正常操作的PH是1.8-2.5，虽然也有人在pH为5或pH值6.5操作，此实验对pH值影响。在这种情况下，生物滴滤池的pH值增加了和保持在理想的价值由供应过剩的矿产中。一次理想的pH值获得，经营条件保持恒定在至少一周，使该微生物群落可以顺应。后来,泡沫立方体被用于微分生物滴滤池的pH值-效应实验。一个3.8升不透气的搅拌式反应器是用于测定一些生物动力参数。整除数矿物媒介350毫升具有相同pH

13、值作为细胞悬架被放置在反应堆。矿物媒介被磁搅拌器以 200 rpm不断搅拌。气体硫化氢，当时注入透过隔， 和浓度是衡量一硫化氢数据存储器。泡沫立方体所采取的从源头上生物滴滤是冲击，在100毫升矿产中提取的生物量。细胞悬浮被分离了3000克为15分钟。药丸在10mL矿物媒介被重新了悬挂。细胞悬浮被注射了入搅动坦克反应器，在硫化氢气液的平衡被到达了之后，并且硫化氢含量撤除随着时间的过去被监测了。2.2 分析方法一个连续分析仪/数据记录仪（AppTek Odalog ，分布式由侦测仪器，菲尼斯， AZ）确定硫化氢的浓度。硫化氢气体分析仪放在外面的生物滴滤池。空气中硫化氢的含量被提供给分析仪由一个蠕动

14、泵（Cole-Parmer， Masterflex， Vernon小山， IL）以250mL每分钟的流速通过管材(0.64 cm i.d。)并且返回到生物滴滤系统。液体循环流量测量与一支网上转子流量计(Dwyer， 美国密歇根州的城市），而空气流速的测量使用风速表（HHF300A， ， Stamford， CT）。 相当数量的蛋白质在每一个泡沫立方体在每个实验以后是确定的。泡沫立方体从在50毫升的1 N NaOH的反应器被去除了,安置了并且捣了好几分钟11。该解决方案与泡沫立方体是然后存放在一个沸水浴5分钟，以进一步提取物生物量从泡沫立方体。它在冷的热水锅然后冷却下来。解决的办法是离心，在20

15、00 克为2分钟，以消除泡沫碎片，并0.1毫升上清液用蛋白质分析。该样本混合与试剂从基本能力评估的蛋白分析试剂盒（皮尔斯，罗克福德，IL）和孵化在60C水中30分钟，让彩色发展12。吸光度测量562 nm的使用分光光度计（BioRad、Smartspec 3000，赫拉克勒斯，加州）。平均蛋白质含量的一泡沫立方体是17.4毫克（标准偏差为6.8毫克，N= 18），而复制的蛋白质的标准偏差测定为一个单一的泡沫立方体通常小于5。生物量干重被假设含有50的蛋白质。混合培养的活动在不同pH值通过测量氧摄取率确定（OUR）10。混合培养驯化在不同pH值，在20升硫化氢降解源生物滴滤，在OUR实验之前（见上文） 。收获混合培养从包装，泡沫立方体被冲击，在50ml矿物媒介被捣好几分钟。该解决方法是离心在3000克为15分钟。颗粒含有硫化物降解菌的药丸在5毫升矿物媒介被重新了悬挂。去离子水被放置在一个特制的取得保热的玻璃容器装有一氧电极（YSI，黄色泉水，OH）和与空气在25 C后达到饱和，2.5毫升的混合培养顺应了在不同pH值（见以上）被安置了。内源呼吸第一次被监测后，在之后一种1.5毫克Na2S mL-1解答的0.2mL在矿物媒介在船被注射,以确定硫化OUR。内源性呼吸从总的OUR被减去，以便获得硫化