生物强化接触氧化工艺处理煤制气废水的效能研究
发布时间：2020-08-27 06:55
【摘要】：随着国内天然气供应日益短缺及进口天然气价格的不断上涨,在清洁新能源发展的进程中,新一代煤制气产业将扮演着特殊而重要的角色。但是,由于我国煤制气产业目前尚处于示范阶段,煤制气废水处理技术尚不完善,因此煤制气废水治理问题严重的遏制了该产业的发展。中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司煤制气废水中含有高浓度的酚类化合物以及杂环类、芳烃等难降解有机物。由于前段生化处理系统对煤制气废水有机污染物去除不足,导致后续混凝沉淀系统需要通过投加大量药剂以保证出水达标。通过分析煤制气废水处理系统运行数据获悉,该系统内推流式接触氧化池是煤制气废水有机物去除的关键单元。鉴于现场实际情况,本论文研究选择生物强化技术作为解决中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司实际问题的主要措施。本论文研究在传统选育方法基础上借鉴群感效应理论,筛选具备高效降酚性能及诱导分子释放性能的降酚细菌,从接触氧化系统活性污泥中分离获得三株具备上述性能的降酚细菌FF1、FF2、FF3。经16S rRNA基因序列分析,这三株降酚细菌分别为Stenotrophomonas sp.、Klebsiella sp.、Enterobacter sp.菌属细菌。降酚细菌FF1、FF2、FF3在复配比例为1:1:1时的降酚细性能和诱导分子释放性能最佳,按照该比例复配而成的降酚菌剂最高苯酚耐受浓度为733.4mg/L,最优投加量为5.0‰。本论文在研究降酚细菌降酚性能及诱导分子释放性能基础上,对降酚菌剂强化接触氧化系统的运行效果进行了试验研究。利用小试序批式生物膜反应器考察了降酚菌剂强化接触氧化系统处理煤制气废水的有效性。试验结果表明:将降酚菌剂投加至小试装置内,有机物、总酚及NH3-N的去除率由81.0%、76.2%、22.4%分别提高至87.0%、89.4%、36.2%。采用降酚菌剂强化后的接触氧化系统在夏季时的污染物去除效率优于冬季;pH在6.0~8.0范围变化时、溶解氧浓度在0.5~5.5mg/L范围变化时,不会影响降酚菌剂强化接触氧化系统对有机物、总酚及NH3-N的去除效果。中试装置模拟中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司接触氧化系统设计,中试试验考察了复配后降酚菌剂强化接触氧化系统处理煤制气废水的效果。试验结果表明:经降酚菌剂强化后接触氧化系统对有机物、总酚及NH3-N的去除率分别由强化前的58.1%、66.0%、5.1%提高至78.2%、80.0%、25.1%;降酚菌剂强化接触氧化系统可以耐受浓度范围在350~3 000mg/L的总酚。通过考察投加降酚菌剂及其诱导分子对有机物、总酚及NH3-N去除的影响、对酶活性和诱导分子释放的影响以及对菌群多样性的影响,分析降酚菌剂强化接触氧化工艺处理煤制气废水的机制。试验结果表明:降酚菌剂在强化酚类化合物去除时,所依赖的不仅是降酚菌剂自身的降酚性能和酚耐受性能,降酚菌剂诱导分子还可以通过提高C12O和C23O裂解酶活性加速环的邻位及间位裂解,从而达到提高煤制气废水酚类化合物去除的目的。降酚菌剂通过释放诱导分子改善接触氧化系统内菌群的结构和性能,从而提高了对废水中其它有机物的去除效果,这种菌群协调作用同时也有利于NH3-N的去除。本论文将研发的降酚菌剂应用于中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司的实际工程中,发现采用降酚菌剂强化后的接触氧化系统对有机物、总酚及NH3-N的去除率,分别由强化前的78.5%、80.0%、25.1%提高至82.3%、86.6%、27.3%。接触氧化系统对废水污染物去除效能的提高,直接降低了后续混凝沉淀系统的投药量。综上所述,本论文降酚菌剂强化接触氧化工艺处理煤制气废水的研究拓展了煤制气废水处理领域的基础理论内容,对于降低煤制气废水处理厂运行费用、保证煤制气废水出水稳定达标排放具有重要的指导意义。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X784
【图文】：
英国石油公司（BP）最新发布的《BP 世界能源统计》显示，中国天消费量同比增长 21.8%，达到 1 090.4 亿 m3[1]。我国很多重要的经济城市呈现人忧患的天然气供应缺口。图 1-1 显示武汉、成都、南京、重庆等地日天然气应缺口已达到 50 万 m3 [2]，严重的影响到区域经济的发展。可见，发展国内天产业是十分必要和迫切的。
图 2-1 小试装置示意图2-1 Schematic diagram of sequencing batch biofilm reactor in laboratory装置置接触氧化反应器（Biological Contact Oxidation Reactor）（，反应器有效容积 0.32m3。内部由不锈钢板分割成四个有
2.1.2.2 中试装置中试装置接触氧化反应器（Biological Contact Oxidation Reactor）（图 2不锈钢材质，反应器有效容积 0.32m3。内部由不锈钢板分割成四个有效容的廊道，每个廊道长 0.4m、宽 0.2m，填料悬挂于廊道中间位置，每个廊道置曝气装置。
本文编号：2805778
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X784
【图文】：
英国石油公司（BP）最新发布的《BP 世界能源统计》显示，中国天消费量同比增长 21.8%，达到 1 090.4 亿 m3[1]。我国很多重要的经济城市呈现人忧患的天然气供应缺口。图 1-1 显示武汉、成都、南京、重庆等地日天然气应缺口已达到 50 万 m3 [2]，严重的影响到区域经济的发展。可见，发展国内天产业是十分必要和迫切的。
图 2-1 小试装置示意图2-1 Schematic diagram of sequencing batch biofilm reactor in laboratory装置置接触氧化反应器（Biological Contact Oxidation Reactor）（，反应器有效容积 0.32m3。内部由不锈钢板分割成四个有
2.1.2.2 中试装置中试装置接触氧化反应器（Biological Contact Oxidation Reactor）（图 2不锈钢材质，反应器有效容积 0.32m3。内部由不锈钢板分割成四个有效容的廊道，每个廊道长 0.4m、宽 0.2m，填料悬挂于廊道中间位置，每个廊道置曝气装置。
本文编号：2805778
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