电解—生物铁法对苯胺废水处理的应用研究

发布时间：2017-11-02 09:12

  本文关键词：电解—生物铁法对苯胺废水处理的应用研究

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【摘要】：随着工业发展,环境中难生物降解的有机物呈现越来越多、不断积累的势头,难降解有机物以其较高的毒性与化学稳定性给生态环境和人类健康造成了极大的危害。目前,对难降解有机废水的处理方法有很多,主要有物化法和生物法,而生物法因为其操作简单、经济性高、成本低廉等优点,一直以来都是难降解有机废水处理方法当中的首选。但是由于难降解有机废水具有有机物成分复杂、污染物浓度高、毒性大、对微生物有抑制和毒害作用等特性,使得常用的物化及生化处理工艺难以达到理想的处理效果。因此,强化生化处理工艺,提高生化法对难降解有机物的处理效率成为解决这一难题的有效途径。而通过投加载体或其他物质使之与微生物之间产生强化作用来提高降解能力,成为近年来研究的一个热点和难点,投加的物质有磁粉、粉末活性炭、沸石粉、零价铁如海绵铁等,均可有效的强化生物处理效果。本课题采用电解法与生物法相结合,使电解生成的铁离子与体系中的微生物结合,形成电解-生物铁法,来处理难降解废水,充分发挥电解法与生物法各自的优点,实现对传统生物法的强化,从而加强对难降解有机物的处理效果。本课题以普通SBR反应器为对照,分别从以下几个方面研究了电解-生物铁法的应用。首先通过在SBR反应器中加入惰性电极(石墨板)外加电场,考察不同的外加电场强度对SBR体系中活性污泥性质的影响以及对模拟苯胺废水的降解效果;其次,通过铁阳极电解法研究了不同影响因素对电解-生物铁法中,铁离子溶出量和类Fenton效应的影响;最后通过序批式反应器,考察在不同电压条件下,电解-生物铁法对实际苯胺废水的降解效果,得到以下结论:(1)与普通SBR反应器对比,外加电场强度分别为3 V/cm、4.5 V/cm时,对体系中活性污泥的三种性质SV、MLSS和SOUR值均有促进作用,且4.5 V/cm效果更好;但电场强度太小为1.5 V/cm时,对SV、MLSS和SOUR值的促进效果没有以上两级明显,而电场强度太大时,反而对这三种性质有反作用,抑制体系内的微生物活性;电场强度的变化对MLVSS值没有较明显的作用,适中的电场强度下,体系内的SVI值也无明显变化,低电场强度可对SVI值有轻微的促进作用,较高电压可使SVI大幅度增加,污泥膨胀几率增大,影响微生物活性。(2)外加电场对体系中的废水COD浓度无较大影响,在对模拟苯胺废水的降解过程中,较小的电场强度对苯胺也没有明显作用,而3 V/cm、4.5 V/cm电场强度下,苯胺的降解效果远高于普通SBR反应器,高电场条件下,会影响体系的降解效果,苯胺与TN的出水浓度均说明这一点,苯胺分解会产生NH3,出水NH3-N浓度的升高也从另一个方面证实了这一说法,对TP的降解也是这样的规律。(3)在电解-生物铁反应体系中,不同的影响因素对体系内铁离子溶出量的影响也不同,实验结果表明铁离子溶出量的最佳条件分别是:电解+生物体系,电解时间为30min,电压为6 V,且活性污泥浓度为2 g/L。在不同生物量条件下,两种体系内均有H2O2产生,而羟基自由基的产生量较小,氧化效果较弱,不能充分说明类Fenton效应是否发挥作用,有待进一步研究。(4)使用序批式反应器考察电解-生物铁法对实际苯胺废水的处理效果。加入电解装置的反应器中,随着电压的增大,体系内的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和TFe浓度均随之升高,但是对体系中COD的去除没有明显的改善;从氨氮的出水浓度可以看出,6V电压反应器中氨氮浓度最高,苯胺效果降解也最好,单一生物反应器中的氨氮浓度最低,硝化作用最明显,TN的平均去除率都偏低,反硝化作用较差;因为体系中铁离子的大量存在,其与生物协同作用对TP去除效果较好,均优于2#反应器。对电解-生物铁法的研究可知,在适宜的电压范围(3-6V)内,可以促进生物体系中的微生物活性,当电压超出此范围时,反而会对生物法起到一定的抑制作用,降低强化处理效果;而微生物也会反过来增加电解反应的传质效率,两种方法能够互相起到良好的协同促进作用,同时,电解法也为生物铁法提供了一种新型的投加方式,并在一定程度可以应用与实践。
【关键词】：电解 生物铁 电场强度 污泥性能 难降解废水
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X783
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景11
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题背景11
• 1.2 生物铁法概述11-13
• 1.2.1 生物法概况11-12
• 1.2.2 生物铁技术12-13
• 1.2.3 生物铁技术存在的问题与解决方法13
• 1.3 电解法国内外研究现状13-15
• 1.3.1 电絮凝法13-14
• 1.3.2 电气浮法14
• 1.3.3 电催化氧化法14-15
• 1.3.4 电解法的研究方向15
• 1.4 电解法与生物法结合概况15
• 1.5 苯胺废水的处理现状15-18
• 1.5.1 化学法16-17
• 1.5.2 物理法17-18
• 1.5.3 生物法18
• 1.6 课题研究的目的和内容18-21
• 1.6.1 研究目的和意义18-19
• 1.6.2 研究内容与技术路线图19-21
• 2 外加电场对生物法中活性污泥的影响21-32
• 2.1 研究目的和内容21
• 2.1.1 研究目的21
• 2.1.2 研究内容21
• 2.2 实验材料与方法21-23
• 2.2.1 实验材料及配水21-22
• 2.2.2 实验装置及方法22
• 2.2.3 实验设备及分析方法22-23
• 2.3 结果与讨论23-31
• 2.3.1 外加电场对活性污泥SV、MLSS的影响23-27
• 2.3.2 外加电场对活性污泥SVI的影响27-28
• 2.3.3 外加电场对活性污泥MLVSS的影响28-29
• 2.3.4 外加电场对活性污泥SOUR的影响29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 外加电场对模拟苯胺废水的处理效果研究32-40
• 3.1 研究目的与内容32
• 3.1.1 研究目的32
• 3.1.2 研究内容32
• 3.2 实验材料与方法32-33
• 3.2.1 实验材料及配水32
• 3.2.2 实验装置及方法32
• 3.2.3 实验设备及分析方法32-33
• 3.3 结果与讨论33-39
• 3.3.1 不同电场强度下苯胺的降解效果33-34
• 3.3.2 不同电场强度下COD的降解效果34-35
• 3.3.3 不同电场强度下NH3-N的降解效果35-36
• 3.3.4 不同电场强度下TN的降解效果36-37
• 3.3.5 不同电场强度下TP的降解效果37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 电解法中铁溶出量及类Fenton效应的研究40-50
• 4.1 研究目的与内容40
• 4.1.1 研究目的40
• 4.1.2 研究内容40
• 4.2 实验材料与方法40-42
• 4.2.1 实验材料及污泥来源40
• 4.2.2 实验装置及方法40
• 4.2.3 实验设备及分析方法40-42
• 4.3 结果与讨论42-48
• 4.3.1 不同体系对铁离子溶出量的研究42-44
• 4.3.2 不同电解时间对铁离子溶出量的研究44-45
• 4.3.3 不同电压对铁离子溶出量的研究45-46
• 4.3.4 不同生物量对铁离子溶出量的研究46-47
• 4.3.5 体系内类Fenton效应的研究47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 5 电解-生物铁法对实际苯胺废水的处理效果50-60
• 5.1 研究目的与内容50
• 5.1.1 研究目的50
• 5.1.2 研究内容50
• 5.2 实验材料与方法50-52
• 5.2.1 实验材料及配水50-51
• 5.2.2 实验装置及方法51
• 5.2.3 实验设备及分析方法51-52
• 5.3 结果与讨论52-59
• 5.3.1 体系中铁离子的变化情况52-54
• 5.3.2 降解效果54-59
• 5.3.3 体系中p H值和ORP的变化情况59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 结论与建议60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 创新点60-61
• 6.3 存在的问题与建议61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 攻读学位期间的研究成果68

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