環(huán)境化學工程第4-5 生物膜強化ppt課件

1、4.5 生物膜傳質過程的強化生物膜傳質過程的強化1.;2021-03-28強化方式增大基質向生物膜傳遞過程的濃度梯度提高基質的傳質速率常數(shù)加壓純氧曝氣深井曝氣外電場強化外電場強化#提高氧氣的濃度梯度總論21 外電流對生物膜結構的影響0.00.20.40.60.81.05060708090100Porosity (%)Normalized distance within biofilms0.00.20.40.60.81.01.01.11.21.31.41.51.6Fractal dimension (-)Normalized distance within biofilms0.00.20.40.

2、60.81.05060708090100Porosity (%)Normalized distance within biofilms0.00.20.40.60.81.01.01.11.21.31.41.51.6Fractal dimension (-)Normalized distance within biofilmsC/N=0C/N=2 Distribution of porosity and fractal dimension within biofilms under various current (: 0.0A/m2 : 10.0A/m2 : 25.0A/m2) 從表層向內部：

3、空隙率由 90%逐漸減少到 55%； 分形維數(shù)由1.1逐漸增大到 1.4。 電流通過： 外層空隙率略有下降， 分形維數(shù)略有增大； 一定深度處， 空隙率比沒有電流作用時略有增大， 分形維數(shù)略有減少。 3I=15A/m2 I=25A/m2 Effects of current density on the distributions of NH4-oxidizers within a biofilm： T=4d ：T=13d0100 200 300 400 5001E-41E-30.010.1110NH4-oxidizers density (*106 MPN/cm3)Distance from

4、substratum (m) 0100 200 300 400 5001E-41E-30.010.1110NH4-oxidizers density (*106 MPN/cm3)Distance from substratum (m) 電流對亞硝化細菌分布的影響電流對亞硝化細菌分布的影響2 外電流對生物膜微生物分布的影響4 電流對硝化細菌分布的影響電流對硝化細菌分布的影響2 外電流對生物膜微生物分布的影響0100 200 300 400 5001E-41E-30.010.1110NO2-oxidizers density (*106 MPN/cm3)Distance from substrat

5、um (m) 0100 200 300 400 5001E-41E-30.010.1110NO2-oxidizers density (*106 MPN/cm3)Distance from substratum (m) I=15A/m2 I=25A/m2 Effects of current density on the distributions of NO2-oxidizers within a biofilm： T=4d ：T=13d5較大電流對細菌，尤其是亞硝化細菌和硝化細菌， 有抑制作用， 使它們進一步遠離生物膜表層。 結論：亞硝化細菌和硝化細菌在生物膜中呈拋物線狀分布，它們在表層膜

6、中含量要遠遠低于其在生物膜中的平均含量。 5.0A/m2以下的直流電對生物膜中各細菌的活性和分布幾乎沒有影響。 63 外電場對基質在生物膜內傳質的影響dxdCDCRTzFDJbbbbCvCDVCRTzFDJbbbb簡化簡化73外電場對基質在生物膜內傳質的影響Effect of the electric field strength and the initial substrate concentration in compartment 1on the its concentration of compartment 2 020406002468C2,1.0 (mg/l) (V/m)Ca2+

7、, 1h: C10=20mg/l, : C10=40mg/l, : C10=60mg/l, : C10=80mg/l,: C10=100mg/l 隨 著 電 場 強 度 增大，基質通過生物膜的速率在增加 80110iinjjjinjxjjifffdxfdxdf 微生物：01ipnjjpjpipffB. C.：物料衡算方程：sisibifiisibibfiiLxiSSSDRTzFSSLDdxdSf,2DD0,22,dxdSRTzFDdxSdDRibiibii00 xidxdS基質：物料衡算方程：B. C.：niLiidftniiifdxfbfbLYJ10det11穩(wěn)定性條件： 模型方程模型方程4

8、 電流、電遷移作用下的生物膜模型90.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0HeterotrophsAutotrophsInert biomassPercentage of each speciesNormalized distance within biofilms0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0HeterotrophsAutotrophsInert biomassPercentage of each speciesNormalized distance within biofilms0.00.20.40.60.81.00

9、.00.20.40.60.81.0HeterotrophsAutotrophsInert biomassPercentage of each speciesNormalized distance within biofilms0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0HeterotrophsAutotrophsInert biomassPercentage of each speciesNormalized distance within biofilmsEffects of field strength on the steady-state species d

10、istribution 20A/m240V/m40V/m-40V/m-40V/mC/N=1C/N=24 電流、電遷移作用下的生物膜模型10正向電場將導致外層生物膜中自養(yǎng)菌分率增加，異養(yǎng)菌減少，而且越靠近生物膜表面，變化幅度越大。 4 電流、電遷移作用下的生物膜模型11102030400.10.20.30.40.5J (g COD m-2d-1)Eletric field strength (V/m)102030400.20.30.40.50.6J (g N m-2d-1)Eletric field strength (V/m)Effects of electric field strength on the fl