亚微米磁铁矿强化SBR处理三溴酚废水研究

发布时间：2020-07-17 23:40

【摘要】：卤代酚具有环境持久性、高生物毒性、难降解性和生物累积性,作为环境优先控制污染物,其污染问题已受到世界环境领域的广泛关注。卤代酚废水处理中,好氧生物脱卤作用因卤原子对苯环的吸电子作用而难发生,广为应用的厌氧生物脱卤是多卤代物接受电子被还原的过程,微生物间的电子传递速率的限速问题是卤代酚降解速率的瓶颈。近年来,磁铁矿因其优良的导电性,已被应用于促进微生物的直接种间电子传递作用(DIET),并在脱卤方面展现出强化生物处理的优势。然而,磁铁矿在厌氧环境中会被铁还原菌利用而还原溶解,造成大量的磁铁矿材料随出水而流失,影响长期介导作用。本研究首次提出在序批式活性污泥反应器(SBR)中投加亚微米级(0.3～0.5 μm)磁铁矿,原位利用铁的氧化还原反应强化处理三溴酚(TBP)废水。研究结果显示,以质量比WFe3O4:WAS=0.2的投加条件向活性污泥(AS)中投加亚微米磁铁矿,形成Fe304/AS体系,并在厌氧12h-好氧12h的条件下启动、运行SBR反应器。与对照组AS体系相比,Fe_30_4/AS体系具有更好的TBP去除效果和更强的耐冲击负荷能力,当进水中TBP浓度为30mg/L时,Fe_3O_4/AS体系TBP平均去除率为91.09%,高于AS体系18.25%;厌氧段出水中主要产物是一溴酚(BP),为好氧段彻底矿化脱卤产物提供良好的反应条件。并且,Fe_30_4/AS体系具有更高的水解酸化效率,主要产物为乙酸并可快速被产甲烷菌利用充分,无丙酸和丁酸的积累。Fe_30_4/AS体系中污泥的脱氢酶活性和Heme c含量分别为AS体系的5倍和1.7倍,其微生物群落组成与AS体系相比变化不大,但铁还原菌相关的地杆菌属、铁氧化菌相关的硫杆菌属和可生物合成磁铁矿的磁螺菌属丰度具有较大程度的提高。并且,Fe_3O_4/AS体系中的微生物在呼吸代谢过程中生成更多的过氧化氢,可与体系溶出的Fe(Ⅱ)发生类芬顿反应,生成具有强氧化性的羟基自由基,从而对有机物质进行氧化降解去除。综上,Fe3O4/AS体系在厌氧段和好氧段均具有更优良的TBP和COD去除效果,主要原因如下:厌氧段磁铁矿促进的微生物的DIET,从而加速TBP的还原脱卤,并促进有机物水解酸化;好氧段体系中微生物进一步降解矿化脱卤产物,体系产生过氧化氢与Fe(Ⅱ)发生类芬顿反应,增强氧化降解的作用。Fe_30_4/AS体系中磁铁矿在厌氧段被生长良好的铁还原菌大量还原溶出,最高达到42.3mg/L,但好氧段出水Fe(Ⅱ)浓度始终维持低于10mg/L以下。并且,在反应器运行80天后,磁铁矿仍为铁氧化物的主要存在形态,并未呈离子态大量流失,证实反应的好氧阶段铁氧化菌对Fe(Ⅱ)具有原位氧化作用,在磁螺菌作用下合成磁铁矿,实现其可持续的生物强化效应。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

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标准曲线,标准曲线,丙酸,乙酸

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曲线,曲线,丙酸,乙酸

【参考文献】