催化臭氧-BAF深度处理造纸法再造烟叶二级出水的研究

发布时间：2020-06-30 21:54

【摘要】：造纸法再造烟叶生产废水量大,水质波动大、色度深、有机物含量高、废水易腐化变质,经过气浮和生物二级处理后的二级出水污染负荷仍居高不下,未达到国家相关排放标准。本论文采用催化臭氧氧化和曝气生物滤池法(BAF)联合深度处理造纸法再造烟叶生产废水的二级出水(以下简称二级出水),对二级出水单独臭氧、催化臭氧及BAF处理工艺和机理进行了系统化的研究,以图找到一种技术和经济可行的深度处理方法。首先,对造纸法再造烟叶生产废水的二级出水进行了水质分析。利用紫外-可见吸光光谱法分析了二级出水色度较深的原因,通过红外光谱和GC-MS分析了二级出水的有机物组成。分析发现,二级出水可生化性差、色度深、水样呈弱碱性,其中的有机污染物主要为木质素及其衍生物的降解产物,研究结果为二级出水深度处理工艺的提出和研究奠定了基础。借鉴与再造烟叶废水水质特征相近的高浓度制浆造纸废水处理工艺,采用单独臭氧氧化再造烟叶生产废水的二级出水。通过响应面和单一因素法分析,优化得到二级出水单独臭氧处理工艺条件为:二级出水CODCr约500 mg·L-1左右时,p H8.0,温度30℃,臭氧投加量(C(O3))14.76 mg·L-1。在此条件下CODCr去除率约为30%,出水CODCr值为350 mg·L-1左右,色度去除率可达95%以上,BOD5/CODCr值从0.46提高到0.53,臭氧氧化过程中CODCr降解符合准一级动力学特征。结果表明单独臭氧处理能降解二级出水中的部分有机污染物,提高废水的可生化性,具有实际应用价值。通过添加过渡金属离子构建均相催化氧化体系,进一步提高催化臭氧处理效果。采用单因素法和响应面法考察不同过渡金属离子、温度、p H值、金属离子用量和臭氧投加量对催化臭氧深度处理二级出水的影响。结果表明:与单独臭氧氧化相比,过渡金属离子可显著提高催化氧化降解效果,二级出水的CODCr去除率显著提高,最高可达80%以上,色度去除率均达95%以上。在Ti(IV)离子、Fe(II)离子、Mn(II)离子和Zr(IV)离子中,Mn(II)离子的催化活性最强,Zr(IV)离子和Fe(II)离子的催化效果最佳。在各种金属离子最佳催化效果下,臭氧投加量和温度一致,p H值相差不大;但Fe(II)离子用量最高,0.6 m M,Zr(IV)离子用量最低,0.1 m M;二级出水的CODCr去除率以Fe(II)离子和Zr(IV)离子最高,均为82.29%,Mn(II)离子的最低,为71.03%。二级出水CODCr降低为后期BAF处理奠定了基础。单独臭氧和催化臭氧均可提高二级出水的可生化性,可联合BAF工艺进行深度处理。用经催化臭氧处理后的出水进行生物种群驯化,添加营养元素培养生物膜,挂膜后采用BAF处理催化臭氧出水。研究发现,二级出水不经臭氧氧化直接进入BAF系统,其CODCr去除率为19.45%,色度去除率80%左右,SS值去除率24%左右,其中氨氮去除率最高,达98%以上。同时出水中难降解的烷烃类物质,苯类物质去除率较低,总体污染负荷无显著下降。而在单独臭氧-BAF深度处理工艺中,平均出水CODCr为186.15mg·L-1,CODCr总平均去除率达64.67%,较单独BAF工艺提高了45个百分点。氨氮在单独臭氧阶段的去除率不足20%,在BAF阶段高达99.33%,出水氨氮0.23 mg·L-1。而经催化臭氧-BAF深度处理后,CODCr总平均去除率为79.52%,出水CODCr值为103.69mg·L-1。氨氮总平均去除率达到99.53%,平均出水氨氮0.23 mg·L-1。经过BAF处理,出水的平均CODCr值和氨氮值均达到制浆造纸工业废水的排放标准(GB3544-2008)。利用PCR-DGGE分子生物技术对BAF中的生物膜进行微生物群落结构分析。发现生物膜中存在着丰富的细菌种属,细菌种属的条带和位置随培养时间和驯化条件的不同存在一定差异。将DGGE图谱的主要条带进行切胶回收和测序和序列同源性分析,并采用UPGMA方法构建了细菌的进化树。发现生物膜中部分与CODCr和氨氮降解相关的菌属得到了富集,实现了二级出水中CODCr的深度去除,从分子水平和微生物角度验证二级出水采用催化臭氧-BAF深度处理工艺的思路是可行的。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X795
【图文】：

图 3-1 实验装置工艺流程Figure 3-1 Experimental setup封闭的玻璃反应器中进行，首先将调至一定 pH 值(用质量/体积或 10%NaOH 溶液）、恒温一定时间的废水 400 mL，加入到 500 m机之间用硅胶管连接。氧气瓶中的氧气通过减压阀进入臭氧发生有限公司，型号 CH-ZTW2)，臭氧发生器产生的臭氧、氧气混合位于烧瓶底部的曝气头，向反应体系提供臭氧。反应后的尾气通进入装有 10%KI 溶液的尾气吸收瓶，吸收尾气的残余臭氧后外定时间后取样，检测分析 CODCr值、色度值、BOD5值、红外光GC-MS 分析。析测试方法项目测试测前先经过沉淀、0.45 μm 微孔滤膜过滤；CODCr采用重铬酸钾法

/催化臭氧-曝气生物滤池(BAF)联合工艺深度处化臭氧-BAF 对二级出水的深度处理特性与效能物膜种群否成功启动 BAF 反应器的首要条件。一般来作为生物膜的接种微生物，有利于 BAF 反应选择工厂现有的处理同类废水的生物膜种群作泥为广东省某企业造纸法再造烟叶废水处理后粒表面，且污泥之间的粘性极大，与周围水的

本文编号：2735870