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磷和可同化有机碳(AOC)对饮用水生物稳定性的共同影响

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第1章绪论

1.1饮用水的微生物风险及我国水污染现状

1.1.1饮用水的微生物风险

1.1.2我国的饮用水污染现状

1.2细菌在管网中生长繁殖

1.2.1细菌在管网中再生长

1.2.2影响细菌在管网中生长繁殖的因素

1.3可降解有机碳和管网细菌再生长关系

1.3.1饮用水的生物稳定性

1.3.2可同化有机碳和可降解溶解性有机碳的特性

1.4磷与管网细菌的再生长的关系

1.4.1磷对微生物生长的限制作用

1.4.2饮用水中微生物可利用的磷源

1.4.3磷对饮用水生物稳定性影响的研究现状

1.5研究课题的提出和研究意义

1.5.1本课题的提出

1.5.2本课题的意义

1.6本课题的研究内容

第2章微量磷检测分析方法的研究

2.1引言

2.2缔合反应的历程

2.3微量磷检测方法的建立

2.3.1试验材料和试验方法

2.3.2标准曲线的绘制及磷含量的确定

2.4显色效果的控制

2.4.1最大吸收波长的确定

2.4.2酸度对显色反应吸光度的影响

2.4.3聚乙烯醇PVA种类和用量的选择对显色反应吸光度的影响

2.4.4显色反应的稳定性

2.5水样的测定

2.6本章小结

第3章对痕量磷的分析方法改进的研究

3.1引言

3.2试验条件的改进

3.2.1标准曲线样液点浓度的改变

3.2.2显色剂的配制及用量的选择

3.3改进后的测定方法

3.4改进前后试验的标准曲线的相关系数

3.5改进前后精密度的对比

3.6本章小结

第4章碳和磷对水中细菌生长限制的研究

4.1引言

4.2试验材料及方法

4.2.1试验设备

4.2.2试验方法

4.3碳磷元素及其他营养物质对BRP的影响

4.3.1计数时间的改变

4.3.2碳磷元素及其他营养物质对BRP的影响

4.4磷元素和碳元素对细菌生长限制作用的影响

4.4.1配制水样

4.4.2试验结果

4.4.3试验结果分析

4.5微生物对碳和磷营养物质利用模型的初步建立

4.5.1细菌增值的经验速率方程的介绍

4.5.2碳磷双基质浓度对细菌生长协同效应模型的建立

4.6本章小结

第5章水中异养菌生长规律的研究

5.1引言

5.2试验材料及方法

5.3试验结果和分析

5.3.1碳和磷对水中细菌达到最大值的时间的影响

5.3.2水样中异养菌的生长规律

5.3.3细菌的生长规律的数学表达

5.4本章小结

第6章细菌利用磷规律的研究

6.1引言

6.2试验材料及方法

6.3试验结果分析

6.3.1水样中异养菌对磷的利用

6.3.2磷利用动力学方程的建立

6.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及学位论文使用授权书

致谢

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摘要

安全供水保障技术和饮用水的微生物风险是目前研究的热点问题,而供水工程的输配水系统的生物稳定性问题也引起人们的广泛重视。大量的研究表明:管网水中营养基质的存在是管网细菌再生长的主要因素。因此,研究磷和可同化有机碳(AOC)对管网细菌生长的共同影响,以更好的控制饮用水的生物稳定性,具有重要的实际意义。 本文对磷钼杂多酸一孔雀绿光度法测磷的检测方法进行了深入的研究并针对饮用水中微量磷的测定进行了相应的改进,尤其在磷浓度为1~10μg/L范围内与原方法相比优势更明显,为后续开展磷和饮用水生物稳定性关系的研究工作提供了很好的分析手段。 本文以配水水样,考察了碳和磷对饮用水中异养菌生长的限制作用、贫营养条件异养菌生长规律和细菌对磷的利用规律。研究发现:磷和碳对细菌的生长都有一定的限制作用,它们含量间的比例关系将决定着哪一个是水样中细菌再生长的最主要的限制因子。细菌在配水水样中生长所需的碳磷合理比例为100:1.67~2.0,能促使细菌在最短的时间达到最大的数量。碳和磷的浓度对细菌达到最大值的时间有影响。磷浓度越高,异养菌达到最大值的时间越长。贫营养管网的细菌生长规律和一般细菌生长有所不同,细菌生长经过了对数增长期,在第三天就达到最大值,随后进入了衰亡期,然后菌量保持稳定。水中磷的含量变化则正好相反,菌量达到最大时,水中磷量也下降到一个最低值,以后变化很小。 在莫诺方程的基础上,根据试验规律,建立了碳磷双基质浓度对细菌生长协同效应模型、最大菌落数和碳磷浓度关系的数学表达和磷利用动力学模型。用Matlab软件根据试验数据拟合的模型与之对比有很好的相关性。还建立了关于两种基质浓度的细菌增值速率与营养物质消耗关系的方程式,并简化表达了贫营养和富营养下各自的形式,为后续研究管网生物膜生长提供了参考。 不同的水质决定磷或AOC为管网水中细菌再生长的主要限制因子,从而采用经济有效的手段同时对两个指标加以检测和控制,比只单一考虑任何一种指标,能更好的保证饮用水的生物稳定性。碳磷双基质对管网生物膜生长的协同效应的研究为后续实践中提高管网水质,防止管网二次污染提供一条新的思路。

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