高浓度难降解有机废水的间歇水解—好氧循环生物处理技术研究

发布时间：2020-04-12 07:28

【摘要】： 印染废水和化工废水是典型的两类工业废水。其中,蒽醌染料是合成染料中重要的一类,是继偶氮染料之后使用量最大的一类染料,被广泛地应用于纺织、印染等行业。由于其具有很强的水溶性,工业生产中约50 %的蒽醌染料残留在生产废水中,导致废水色度极高且难生物降解,这给水环境带来了严重的危害。2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)是芳香类化合物中用途较广、毒性较大、环境污染较严重的一类化合物,被广泛地用作木材防腐剂、防锈剂、杀真菌剂和一般杀虫剂等。中国、美国EPA等国家都将2,4-DCP列入了“优先控制污染物黑名单”。本文以活性艳蓝KN-R和2,4-DCP为目标污染物,研究生物膜和活性污泥体系下,间歇水解-好氧循环工艺降解两种有机污染物的可行性,为间歇水解-好氧循环工艺处理高浓度难降解有机废水的工程应用奠定理论基础。研究发现,循环流量、水解/好氧反应器有效液体体积比(水解/好氧反应器体积比)、好氧曝气流量是生物膜法和活性污泥法水解-好氧循环工艺降解活性艳蓝KN-R和2,4-DCP的关键工艺参数,对废水处理效果、反应器运行稳定性、菌体活性、微生物代谢产物累积情况及污泥特性等均有显著的影响。生物膜法水解-好氧循环工艺降解活性艳蓝KN-R过程中,活性艳蓝KN-R初始浓度为600 mg/L,葡萄糖浓度2000 mg/L,在循环流量为10 mL/min,曝气流量3 L/min,水解/好氧反应器体积比2:2时,降解24 h,化学需氧量(COD)和色度的总去除率分别达到94.2 %和94.4 %。适当地增加循环流量,可以减轻水解反应器的酸化程度,避免挥发性脂肪酸(VFA)的积累对水解微生物的活性产生抑制。同时,提高了废水COD、色度的总去除率以及平均去除速率。但循环流量过高,导致水解反应器中溶解氧(DO)浓度增大,对水解微生物的生物降解活性产生抑制,不利于废水中活性艳蓝KN-R的降解。活性污泥法水解-好氧循环工艺降解活性艳蓝KN-R过程中,活性艳蓝KN-R初始浓度为200 mg/L,葡萄糖浓度2000 mg/L,在循环流量为10 mL/min,曝气流量3 L/min,水解/好氧反应器体积比2:2时,COD和色度的总去除率分别达到90 %和85 %。废水COD和色度总去除率随着循环流量的增大呈现先增加后减小的趋势。循环流量增加,VFA浓度的峰值有所降低,水解和好氧污泥胞外多聚物(EPS)中胞外多糖(PS)和蛋白(PN)含量增加,污泥表面Zeta电位值减小,细胞表面相对疏水性增大,促进了微生物细胞间的相互粘附,有效地改善了污泥的沉降性能。生物膜法水解-好氧循环工艺降解2,4-DCP过程中, 2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,葡萄糖2000 mg/L,在循环流量为10 mL/min、曝气流量3 L/min、水解/好氧反应器体积比2:2时,降解24 h,COD和2,4-DCP的总去除率分别达到95 %和99 %。2,4-DCP和COD的总去除率随着循环流量增加而增大。但是,循环流量过高时,VFA浓度较高,水体的缓冲能力下降,水解微生物活性被抑制,不利于循环系统的稳定运行。在一定范围内提高曝气流量,可以提高废水2,4-DCP、COD的总去除率和去除速率。活性污泥法水解-好氧循环工艺降解2,4-DCP过程中, 2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,葡萄糖2000 mg/L,在循环流量为15 mL/min、曝气流量3 L/min、水解/好氧反应器体积比1:3时,降解24 h,COD和2,4-DCP的总去除率分别达到95 %和96 %。增大循环流量,加快了2,4-DCP、COD的总去除率和去除速率,VFA浓度的峰值逐渐降低且VFA达到最大值的时间加快,水解和好氧污泥EPS中胞外多糖和胞外蛋白质含量逐渐增加,污泥表面Zeta电位值减小。PN/PS也随循环流量增加呈线性增加趋势。同时,水解和好氧反应器内活性微生物量逐渐增加,污泥沉降性能得到改善。水解/好氧反应器体积比对2,4-DCP的降解有显著的影响。在1:3的体积比下,反应器中VFA浓度较低,体系保持较强的缓冲能力,微生物具有较强的活性,水解和好氧污泥EPS中胞外多糖和蛋白质含量最高,污泥的表面Zeta电位分布均最小,污泥整体性能稳定。水解和好氧反应器间溶液的循环类似于天然水环境中厌氧和好氧界面间液体的传质。它将水解和好氧两个独立的过程“同时”进行,发挥了水解和好氧微生物间的协同作用,强化了水解和好氧降解过程,有效地解决了水解反应器中酸化抑制的难题,提高了废水的处理速率和效率。
【图文】：

SEM图,软性,生物膜,载体

2.1.1 生物膜载体实验所用生物膜载体为浙江玉环环保器材厂生产的D-2 型软性纤维填料，由厦门利恒股份有限公司提供。软性纤维载体的结构及环境扫描电镜（SEM）见图2-1，其物理特性如表2-1所示。图 2-1 生物膜软性纤维载体结构及 SEM 图Fig 2-1 The photo and SEM of the soft fibre carrier表 2-1 生物膜载体的物理性质Table 2-1 Principal physical characteristic of the biofilm carrierPhysical characteristicsaValueSoft fibre carrier density (g/cm3) 0.91Soft fibre carrier height (m) 0.25Packing dry weight (g) 0.53Total surface areas of the carrier (m2) 3.40Specific surface area of the carrier (m2/m3) 5563a

流程图,生物膜法,循环工艺,好氧

泥法间歇水解－好氧循环处理工艺实验装置及流程分别如图2-10 和图 2-11 所示。生物膜法和活性污泥法循环工艺的实验装置以及反应器参数分别与生物膜法和活性污泥法单独水解和单独好氧处理相同。整个循环系统由水解反应器、好氧反应器以及循环管路组成。通过两台电脑恒流泵实现水解和好氧反应器中溶液的连续恒流循环。在两反应器的循环管路进水口处均设有过滤装置，，保证较好的泥水分离，避免脱落的污泥进入另一反应器。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703

【引证文献】