阿散酸的厌氧生物降解及芬顿化学氧化研究
发布时间：2020-08-12 00:55
【摘要】：阿散酸作为饲料添加剂在畜禽养殖中应用广泛,但几乎所有添加的阿散酸都被排出而进入粪便和养殖废水中,导致了有机砷的污染。阿散酸抑制厌氧产甲烷菌的活性,其产甲烷抑制效应随着时间的延长而增加。厌氧生物处理是养殖废水废弃物的常规处理方式,但阿散酸在厌氧生物处理中的降解机制还不是很清楚。另外,在养殖废水的深度处理中,芬顿反应对部分有机污染物具有良好的氧化去除效果,但芬顿反应对阿散酸的作用还未见报道。因此,本论文从中温生物降解、高温生物降解和阿散酸的芬顿氧化三个方面进行了研究,结果如下：首先,研究了中温厌氧污泥对阿散酸的降解情况,研究了阿散酸对中温厌氧产甲烷过程的抑制及动力学。当阿散酸浓度小于0.46 mM (mmol/L,毫摩尔每升)时,厌氧产甲烷菌没有受到影响。当阿散酸浓度达到0.92 mM时,厌氧产甲烷菌的产甲烷活性受到了完全的抑制。阿散酸的半抑制常数为0.47 mM。经过115天的培养,3%59%添加的阿散酸被降解。砷形态分析表明当阿散酸初始添加浓度较低时,阿散酸降解生成的无机砷主要是五价砷(As(Ⅴ))。当初始添加浓度达到0.46 mM以后,阿散酸降解生成的无机砷主要是三价砷(As(Ⅲ))。这解释了为什么较高浓度的阿散酸会有更高的产甲烷抑制性。其次,研究了阿散酸在高温厌氧条件下的生物降解、动力学及砷形态分析。与中温厌氧环境下阿散酸的产甲烷抑制相比,在高温厌氧环境下阿散酸对产甲烷抑制更大。高温厌氧污泥降解阿散酸可以分为两阶段。在第一阶段,厌氧污泥吸附阿散酸是水相中阿散酸初始浓度降低的主要机制,可以用伪二阶动力学描述。在第二阶段,厌氧污泥对阿散酸的生物降解是水相中阿散酸浓度进一步降低的主要原因,可以用伪一阶动力学描述。在高温厌氧环境下,三价砷与无机总砷的比例比其在中温厌氧环境下的比例要高。这解释了为什么阿散酸对高温厌氧污泥的产甲烷活性抑制更大。根据水相和污泥相中的砷形态分析,当阿散酸浓度小于0.2mM时,阿散酸在两个月内会被高温厌氧污泥完全降解。最后,研究了阿散酸在芬顿反应作用下降解及其机理。分别研究了SiO32-、Ca2+、 Cl-、H2O2和Fe2+剂量的影响、阿散酸的降解动力学和阿散酸可能的降解路径。芬顿降解阿散酸可以在pH为4.5的情况下高效进行。该降解速率可以用rate=0.04951×(Carsanilic adid0.2934)×(Cfenton0.8374)描述。Ca2+和Si032-对芬顿降解阿散酸几乎没有影响,而Cl-对降解过程有较大的抑制效应。根据检测到的降解中间产物,推测了阿散酸在芬顿反应中的氧化降解路径。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X713
【图文】：
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本文编号：2789798
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X713
【图文】：
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