复合MBR强化去除污水中残留抗生素的效果研究

发布时间：2018-03-04 13:05

  本文选题：MBR　切入点：稻草　出处：《东南大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：抗生素作为一类用量大、生物活性复杂的新型痕量污染物,已逐渐引起人们的广泛关注,其去除对于改善生态环境、缓解水危机有着重要的意义。MBR作为一种有效的污水再生技术,在去除常规污染物和微污染物上都有一定的优势,本研究选取了农作物废弃物稻草作为一种可降解生物载体,通过将此种新型载体以未改性(2#)和改性状态(3#)投加到MBR中,并与空白MBR(1#)形成三组平行对照,分别投加低浓度含量的甲氧苄啶和磺胺甲恶唑到人工配水中,经过长期运行,跟踪检测常规水质指标和两种目标药物的去除率以及酶活性、细菌指标等,考察MBR对常规污染物去除与抗生素去除的相关关系,并结合静态实验,解析复合系统对残留抗生素的去除优势及作用机理。主要研究成果如下：稻草的改性方式为碱处理,改性之后,稻草表面变得粗糙多孔,纤维素暴露出来,增加与微生物接触的机会。从COD释放能力来看,稻草在碱处理前后30d内的释碳量分别为178mg/g和323mg/g,平均释碳速率分别为5.93mgCODg-1d-1和10.77 mgCODg-d-1。通过碱处理,稻草的释碳量和释碳速率都显著增加,能更好地发挥缓释碳源功能。反应器稳定运行期间,1#、2#和3#MBR对COD去除率分别为92.48%、94.14%和95.30%,NH4+-N的去除率分别为89.05%、96.91%和96.46%,说明MBR有较强的有机代谢和硝化代谢能力。投加未改性稻草和改性稻草的MBR污泥脱氢酶活性增强,载体功能得以发挥,为硝化细菌的生长提供了良好的附着环境,硝化能力提升。TN的去除率分别为24.55%、44.48%和54.47%,主要原因是稻草的碳源缓释能力加强了反硝化过程,改性过的稻草能释放更多的碳源,且更易被微生物利用。反应器稳定运行期间,1#、2#和3#MBR对甲氧苄啶的去除率分别为40.82%、82.10%和87.50%,对磺胺甲恶唑的去除率分别为91.92%、95.79%和95.77%,可以看出,投加未改性稻草和改性稻草的MBR整体脱氮效果提高,促进了甲氧苄啶和磺胺甲恶唑的降解,而2#和3#MBR的去除效果差别不大,填料的改性方式对其降解影响很小。活性污泥静态吸附和反应动力学分析发现,灭活污泥和稻草对甲氧苄啶和磺胺甲恶唑吸附缓慢,且吸附效果甚小,说明MBR对两种抗生素的去除均主要通过微生物降解来完成。MBR中活性污泥对有机物的代谢符合一级反应动力学,降解速率常数随有机负荷增大而升高,对NH4+-N的降解符合零级反应动力学,对两种抗生素的降解均符合一级反应动力学；在污泥硝化作用受抑制的情况下,甲氧苄啶和磺胺甲恶唑的降解速率均显著下降；在纯反硝化环境下,甲氧苄啶止常降解,而磺胺甲恶唑的降解受到抑制。相关性分析表明,甲氧苄啶和磺胺甲恶唑降解速率与硝化反应速率均存在显著相关性,与有机物降解速率均不存在显著相关性,有机代谢对其贡献较小。甲氧苄啶在活性污泥中的生物降解主要由硝化共代谢和反硝化共代谢共同完成,磺胺甲恶唑的生物降解主要是由硝化共代谢完成。
[Abstract]:As a kind of large amount of antibiotics, new bioactive trace contaminants complex, has gradually attracted people's attention for its removal, improve the ecological environment, alleviate the water crisis has important significance of.MBR as an effective technology for wastewater reclamation, have certain advantages in the removal of conventional pollutants and micro pollutants. This study selected the crop waste straw as a biodegradable carrier, through the new carrier to unmodified (2#) and modified state (3#) added to MBR, and blank MBR (1#) to form three groups of parallel control, adding low concentration of trimethoprim and sulfamethoxazole the synthetic water, after long term operation, tracking index of routine water quality testing and two target drug removal rate and enzyme activity, bacterial indicators, removal correlated with removal of antibiotics on conventional pollutants on MBR, Combining with static experiments, removal of the advantage and function mechanism of antibiotic residues analysis of compound system. The main research results are as follows: the modification of straw for alkali treatment, after modification, the straw surface becomes rough and porous, cellulose exposed, and increase microbial contact opportunities. From the COD release, in the straw before and after alkali treatment 30d of the carbon emission were 178mg/g and 323mg/g, the average carbon release rate were 5.93mgCODg-1d-1 and 10.77 mgCODg-d-1. by alkali treatment, carbon release and carbon release rate of straw increased significantly, can better play the function of carbon source. During the stable operation of the reactor 1#, 2# and 3#MBR removal rates were 92.48% on COD, 94.14% and 95.30%, the removal rate of NH4+-N was 89.05%, 96.91% and 96.46%, indicating that MBR organic metabolism and metabolic nitrification ability. MBR sludge unmodified and modified rice straw straw Dehydrogenase activity increased, carrier function to play, for the growth of nitrifying bacteria provides a good environment to enhance the ability of adhesion, nitrification and.TN removal rate were 24.55%, 44.48% and 54.47%, the main reason is the carbon source to strengthen the ability of straw slow-release denitrification process, modified straw can release more carbon source, and more susceptible to microbial utilization. During the stable operation of the reactor 1#, 2# and 3#MBR of trimethoprim removal rates were 40.82%, 82.10% and 87.50%, the sulfamethoxazole removal rates were 91.92%, 95.79% and 95.77%, it can be seen that the addition of unmodified and modified rice straw MBR can improve the denitrification effect overall, promote the degradation of trimethoprim and sulfamethoxazole, and the difference between the removal effect of 2# and 3#MBR is not, filler modification effect on the degradation is very small. It was found that the activated sludge adsorption and reaction dynamics, inactivated sewage Mud and straw slowly to trimethoprim and sulfamethoxazole adsorption, and the adsorption effect is small, indicating that MBR removal of two kinds of antibiotics were mainly through microbial degradation of activated sludge in.MBR to complete the metabolism of organic matter with first-order reaction kinetics, the degradation rate constant with load increases, the zero order reaction kinetics the degradation of NH4+-N, degradation of two kinds of antibiotics were accorded with the first-order reaction kinetics; the sludge nitrification inhibition conditions, the degradation rate of trimethoprim and sulfamethoxazole were significantly decreased; in pure denitrification environment, normal degradation and degradation of trimethoprim, sulfamethoxazole was inhibited. The correlation analysis show, trimethoprim and sulfamethoxazole degradation rate and nitrification rate was significantly correlated with organic matter degradation rate, there was no significant correlation with metabolic machine The contribution is small. The biodegradation of trimethoprim in activated sludge mainly by nitrification and denitrification co metabolism and co metabolism together to complete biodegradation of sulfamethoxazole is mainly completed by nitration of CO metabolism.

【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

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本文编号：1565753