焦化废水特征有机污染物厌氧产甲烷降解特性研究

发布时间：2020-05-26 17:06

【摘要】：焦化废水中不光含有硫氰酸盐、氰化物、氨氮和其他无机化合物，还有含氮杂环化合物、多环芳烃(PAHs)、酚类、长链的脂肪族和其他有机化合物。其中，苯酚、喹啉、吡啶、吲哚作为焦化废水中有机物的典型代表，这些物质不仅具有高毒性、致癌性、致畸性等特点，而且对生态环境和人体健康构成了潜在的威胁。因此，研究有机污染物降解的无害化处理技术一直是人们关注的热点和焦点。本文以苯酚、喹啉、吡啶、吲哚为例，研究在厌氧产甲烷过程中活性污泥对单基质以及与苯酚共基质下的喹啉、吡啶、吲哚的产甲烷脱碳能力；分析厌氧污泥降解四种有机污染物下微生物群落的差异。实验方法及主要结论如下： (1)接种污泥取自实验室稳定运行模拟处理焦化废水UBF反应器的产甲烷段活性污泥排泥作为接种厌氧污泥，分别向反应器中加入以苯酚、喹啉、吡啶、吲哚作为单一受试物质或苯酚共基质下加入喹啉、吡啶、吲哚进行批式试验。 (2)以受试物质的降解率为指标，研究产甲烷化过程的影响因素。分别在20℃,25℃,30℃,35℃,40℃不同的温度条件，进行初始浓度为320mgCOD/L受试物质下的厌氧污泥降解批式实验(试验过程中pH维持在8.0左右)，得到结论：四种受试物质的厌氧降解受温度影响较大，T=30～37.5℃时四种物质均能得到很好的降解，其中35℃时降解率最高，达到90%左右。T＜30℃或T＞37.5℃时降解率明显下降。分别在pH值为7.0、7.5、8.0、8.5和9.0的条件下，进行厌氧污泥降解各受试物质的批式实验(试验过程中温度维持在35℃左右)。受试物质均在pH=7.5的降解速率最快，超过83%的降解率。受试物质的初始COD浓度为320mg/L，温度35℃，pH=7.5的条件下，改变氮源NH4Cl的初始浓度，分别设定C/N比分别为10、12、15、18，研究最佳的C/N比对产甲烷过程的影响，得到结论：C/N比为15时，四种受试物质的降解率由10%左右增加到了87%以上。以受试物质为单一碳源的产甲烷过程最适条件是：T=35℃，pH=7.5，C/N=15。 (3)研究受试物质作为单一碳源的厌氧降解规律，采用Monod方程来进行描述，建立产甲烷化动力学方程，并求得动力学参数。厌氧污泥对不同受试物质的降解速率快慢为：苯酚喹啉吡啶吲哚。厌氧污泥对苯酚、喹啉、吡啶、吲哚的降解分别符合一级、零级、零级、零级反应动力学。研究苯酚共基质条件下厌氧污泥对喹啉、吡啶、吲哚的降解，得到结论：无论单基质还是苯酚共基质，厌氧污泥均可以降解喹啉、吡啶、吲哚；苯酚的投加对喹啉的降解有促进作用，这种促进作用随着苯酚初始浓度的不断提高而越来越显著；苯酚的投加对吡啶、吲哚的降解有一定的抑制作用，这种抑制作用随着苯酚初始浓度的提高变得愈来愈不明显。 (4)通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术，对厌氧污泥的总DNA进行提取，经PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)，分离厌氧污泥微生物16S rDNA的PCR产物，DGGE图谱聚类分析，特征条带回收与分析，以分析对比降解不同受试物质厌氧污泥微生物种群的差异。得到结论：在不同的厌氧污泥体系中，其共有的微生物种群分属于：产甲烷菌属(Methanogenic)、Ignavibacteria、栖热袍菌(Thermotogales)。在加入苯酚的厌氧污泥体系中，其微生物种群属于：假单胞菌属；在加入喹啉的厌氧污泥体系中，其微生物种群分属于：拟杆菌门、无胆甾原体属(Acholeplasma sp.)、Kosmotoga属；在加入吡啶的厌氧污泥体系中，其微生物种群分属于：硫酸盐还原菌、拟杆菌门、新鞘氨醇杆菌属；在加入吲哚的厌氧污泥体系中，，其微生物种群分属于：苯基杆菌属(Phenylobacteriumsp)。在不同受试物质下，使用几乎相同的培养条件，所用底物的差异导致了厌氧污泥微生物的多样性发生了变化，不同的厌氧污泥体系产生了适应该体系不同的菌群，这是造成厌氧污泥降解速率不同的主要原因之一。
【图文】：

工艺图,工艺,好氧,产酸菌

图 2-3 A/O 工艺Fig.2-3 A/O process(2)厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺在缺氧/好氧(A/O)工艺前增加了厌氧池，产酸菌可以将废水中一些难降解的有机物化为易降解的小分子有机物，这样可以提高有机污染物的可生化性，对后续进一步的解提供了有利条件。宋志伟等[39]运用该工艺处理焦化废水，结果表明：酚、COD 的除率各自达到了 99%、95%。

工艺图,工艺,好氧

图 2-3 A/O 工艺Fig.2-3 A/O process(2)厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺在缺氧/好氧(A/O)工艺前增加了厌氧池，产酸菌可以将废水中一些难降解的有机物转化为易降解的小分子有机物，这样可以提高有机污染物的可生化性，对后续进一步的降解提供了有利条件。宋志伟等[39]运用该工艺处理焦化废水，结果表明：酚、COD 的去除率各自达到了 99%、95%。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X784

【参考文献】