微生物电解池耦合厌氧颗粒污泥降解2,4,6-三氯苯酚的研究

发布时间：2020-11-13 20:25

　　 本文将微生物电解池技术与厌氧颗粒污泥技术耦合,并探究耦合体系在废水COD(chemical oxygen demand)去除率、产气量、库伦效率以及降解2,4,6-TCP(2,4,6-trichlorophenol)的性能,并与微生物电解池体系和厌氧颗粒污泥体系相比较。探究石墨板为阳极材料的耦合体系性能后,将阳极材料换为比表面积更大的碳毡并利用曲面响应实验法优化耦合体系中乙酸钠浓度和厌氧颗粒污泥的添加量,最后研究耦合体系对2,4,6-TCP的毒性耐受能力是否提高,并在毒性驯化结束后对三个体系中微生物菌群进行测定分析,推测微生物之间的协同作用。(1)以石墨板为阳极进行耦合实验,比较耦合前后反应器的降解性能。启动反应器,取其中3个加入6.4 g厌氧颗粒污泥构建耦合体系,一个周期的运行时间与MEC体系相比从2天缩短为1天,周期结束COD去除率(82.37%)略微高于MEC体系(78.81%),COD去除率在耦合后增加了一倍。耦合前产气量为12.9 mL,耦合后产气量增加22.86 mL,显著增加。耦合后的库伦效率为20%左右,较之MEC体系(92%)大幅下降。但是耦合体系与AGS(anaerobic granular sludge)体系相比在COD去除率和产气量上两者基本接近,未体现出优势。(2)阳极材料由石墨板换为碳毡,并通过曲面响应法优化耦合反应器中乙酸钠浓度和厌氧颗粒污泥添加量。通过实验确定基质中乙酸钠的浓度范围为:1 g/L≤3 g/L,耦合体系中厌氧颗粒污泥添加量范围为:2 g≤6 g。设置目标值大小后,通过“Design expert”软件优化得出结果,并选取NaAC浓度为2.09 g/L,AGS添加量为3.13 g的一组,实际测得耦合体系的COD去除率为86.02%,库伦效率为61.42%,COD利用速率为756.57 mg/(L·day),与理论值接近,优化结果可靠。(3)依据优化结果,以碳毡为MEC阳极进行耦合研究,比较耦合前后反应器的性能以及在毒性环境中驯化后微生物群落变化。耦合体系一周期运行时间比MEC体系缩短10小时左右。耦合体系COD去除率在整个运行周期内一直高于MEC体系和AGS体系。在第35小时耦合体系COD去除率已达85.04%,COD去除已基本完成,而AGS体系的COD去除率只有69.97%,MEC体系的COD去除率为79.36%。耦合体系的产气性能也高于另外两个体系,反应器运行第28小时,耦合体系产气量已达76 mL,分别比MEC体系高出12.4 mL,比AGS体系高出24.9 mL。28小时之后产气量增加较小,到最后周期结束产气量为79.2 mL。加入TCP驯化,MEC体系反应器峰值电流的下降幅度要高于耦合体系。在50 mg/L TCP下耦合体系的TCP降解率(28.97%)和产气量(56.8 mL)均为最高,而MEC体系在50 mg/L TCP下的产气量大幅下降。TCP驯化结束后,在MEC体系和耦合体系的阴极优势菌种均为Pseudomonas,阳极优势菌种均为Geobacter。耦合体系的阳极微生物中的Desulfovibrio的占比在所有测序样品中最高。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

4,6-三氯苯酚主要指吸附剂借助与污染物之间其化学特性。从水溶液中吸附去4,6-TCP 浓度，减少其对环境和生比表面积大、来源广，对以其为代在的农作物外壳为基础材料烧制 mg/g，并通过曲面响应法优化得活化时间 2.29h，碳浸比 2.91。炭也取得了良好的吸附去除效果中的 2,4,6-TCP 进行吸附测试，

图 1-3 MEC 反应器常见构型示意图 (a 双室 MEC, b 单室 MEC)微生物电解池的应用着对 MEC 理论基础研究的完善，MEC 研究领域慢慢扩展到利用 MEC 处理性质的废水。Ditzig 等[40]利用 MEC 处理高 COD 值(>360 mg/L)市政污水实(Biochemical oxygen demand)、COD 和 DOC(Dissolved organic carbon)三个去除率(87%~100%)，处理后出水的 BOD 低于 7.0±0.2mg/L，产氢量可达/g-COD，证明了将 MEC 技术应用市政污水处理的可能性，采用连续流 M处理市政污水的 COD 去除率达 76%[41]。由于实际废水远比实验室所用的杂，所以 MEC 处理实际废水中也存在着库伦效率低等问题。外 MEC 也可应用于处理高浓度的畜禽养殖废水、食品加工废水。Wagne MEC 处理养猪场废水，运行 20 小时后 COD 去除率达到 8%~29%，运行 COD 去除率达 69%~75%。每立方废水每天产氢气 0.9~1m3，运行前 42 小时

图 1-4 AGS 实物图 图 1-5 AGS 微生物分布示意图颗粒污泥的应用对厌氧颗粒污泥研究的深入，其应用领域从最初单一地处理生活污他行业的污水处理中[63]。Meng 等[64]利用容积 1.47 L 的 EGSB 处理素阿莫西林，在 241 天的驯化中不断提高阿莫西林浓度，最终其降 241.7mg/L，出水中 COD 去除率和阿莫西林去除率分别为 85%、80的处理效果。同样地，Sallis 等[65]也利用上流式厌氧反应器处理制药素为代表的环内酯物的废水，在有机负荷为 1.86kgCODm3d1，在 4 天的条件下，COD 去除率为 70%~75%，泰乐菌素的去除率达 95%颗粒污泥也应用于降解有毒有害物质，例如苯酚，2,4,6-三氯苯酚，酚化合物和卤代苯酚。Yan 等[66]利用 500 mL 反应瓶,瓶内添加培养泥并使挥发性悬浮固体(Volatile suspended solids，简称 VSS)浓度为 1
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本文编号：2882604