光催化耦合微生物法一体化处理难降解有机废水研究

发布时间：2019-08-08 16:54

【摘要】：随着化学工业的发展,水体污染日益严重,已严重影响人类的生存环境。常规水处理方法中的生物法,具有处理量大、成本低、不产生二次污染等优点。缺点是高浓度有机污染物对微生物有毒害作用。因此高级氧化技术(AOPs)中的光催化氧化法受到广泛关注,但光催化处理效率低,难以处理量大且污染物浓度大的废水。针对各种方法的不足,本文论文采用一种新型的处理方法——光催化耦合微生物法一体化法,并采用光催化循环床生物膜反应器(photocatalytic circulating-bed biofilm reactor,PCBBR)检验其降解酚类污染物的性能。主要研究内容分为以下几个方面:(1)以实验室制备的TiO2作为光催化剂,采用低温超声浸渍法制备TiO2/PUF载体,并将微生物接种于载体内部,在PCBBR中研究了其降解酚类污染物的性能。实验结果表明,TiO2为单纯的锐钛矿,且均匀分布在聚氨酯(PUF)表面,生物膜厚度为0.5~1mm生长在载体内部。在8W紫外灯下,载体量(与反应器容积的体积比)为30%,苯酚的初始浓度为100mg·L-1,耦合处理(PB)在HRT为3h时,去除率为97.26%;2,4,5-三氯苯酚(2,4,5-TCP)的初始浓度为20mg·L-1,HRT为6h,耦合处理2,4,5-TCP去除率可达90.28%。另外,COD和TOC的去除率由大到小为PBPB。(2)采用经过700oC煅烧后的有序介孔TiO2(OMT)作为光催化剂,采用低温超声浸渍法制备有序介孔TiO2/PUF载体。实验结果表明:有序介孔TiO2/PUF载体为大孔/介孔材料,OMT为单纯的锐钛矿,且成有序的六角形介孔结构,反应器启动后,微生物多为球状菌和杆状菌。8W紫外灯下,载体量为30%,苯酚的初始浓度为100mg·L-1,3h后PB的苯酚去除率可以达到98.96%,2,4,5-TCP的初始浓度为20mg·L-1、HRT为6h、耦合处理2,4,5-TCP去除率可达94.4%。另外,采用PB的方式降解酚类污染物的TOC去除率都在90%以上。(3)采用800°C条件下制备的SiO2-TiO2作为光催化剂,并在低温超声浸渍条件下制备有序介孔SiO2-TiO2/PUF载体。实验结果表明:经800°C煅烧后SiO2-TiO2仍为锐钛矿,存在着Ti-O-Si键,且成有序的六角形介孔结构,微生物为球状菌,杆状菌形态清晰。在8W紫外灯下,载体量为30%,苯酚的初始浓度为100mg·L-1,3个小时的耦合处理出水浓度基本为0mg·L-1;2,4,5-TCP的初始浓度为20mg·L-1、HRT等于6h、2,4,5-TCP去除率可达100%。另外,COD和TOC在PB处理的条件下,去除率均在95%以上。(4)在三个体系中,进行动力学分析结果表明:P和PB满足Langmuir-Hinshelwood(L-H)一级反应动力学模型,B满足Haldane模型。当COD增加时,溶解氧(DO)从11~14.7mg·L-1降低到5~11mg·L-1证明反应器为好氧微生物体系;悬浮固体含量(MLSS)的数值较小,证明生物膜反应器产生的污泥量少。有机负荷(OLR)的值在2700~33000kg·m-3·d-1之间,证明反应器的耐冲击负荷能力强。
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

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