可见光催化氧化—生物降解直接耦合技术降解四环素废水的效能与作用机制
[Abstract]:The contradiction between high energy consumption and low efficiency in antibiotic wastewater treatment is an urgent technical problem. The advanced oxidation technology, which is widely used, has the problems of high treatment cost and incomplete mineralization. Because of the bactericidal and bacteriostasis characteristics of antibiotics, the treatment of antibiotic wastewater can not be completed by biological method alone. The combination of advanced oxidation and biodegradation is widely used in the treatment of antibiotic wastewater. The oxidation degree of antibiotics is the key regulation factor of high efficiency and low consumption in this process. Photocatalytic Oxidation-Biodegradation Direct Coupling Technology (VPCB) has potential advantages in antibiotic wastewater treatment. Biodegradable photocatalytic intermediates can be directly utilized by microorganisms. Overoxidation is avoided and mineralization efficiency is improved. However, there are few reports on the application of VPCB technology in the degradation of antibiotic wastewater. The key scientific problem involved is whether the biofilm inside the carrier can maintain its activity and play a biodegradation function. In this paper, tetracycline hydrochloride (TCH) was selected as the model pollutant. Firstly, the effect and mechanism of VPCB on TCH degradation were discussed. Using porous sponge as carrier, silver doped titanium dioxide as photocatalyst and activated sludge as biological provenance, the photocatalytic direct coupling composite carrier for biodegradation was successfully prepared. Compared with the photocatalytic reaction (VPC), the degradation rate of TCH was increased by 10%. The macromolecular intermediates accumulated in photocatalytic reaction of tetrabenzenes can be further degraded by VPCB. Observation of biofilm and analysis of metabolites of dissolved microbes further clarified that biofilm in VPCB carrier had not been significantly damaged. The abundance of (Methylibium), (Methylibium), with TCH resistance gene, and Comamonas and Pseudomonas, which degrade aromatic compounds and their derivatives, increased significantly. In addition, the mineralization efficiency of TCH was increased by 23% than that by photocatalytic oxidation. Therefore, biodegradation plays a key role in improving the degradation rate and mineralization efficiency of TCH. The effect of increasing biological activity on the degradation of TCH in VPCB was studied by adding acetate. After adding NaAc, the proportion of living bacteria in the biofilm increased from 56% to 86%, the bioactivity of biofilm increased significantly from 90% to 95%, the degradation rate constant increased by 40%, and the dissolved chemical oxygen demand (SCOD) in the effluent decreased by 5.2 and 16.1 mg / L, respectively. At the same time, the biocommunity structure succession and enrichment of TCH and other bacteria related to the degradation of TCH or its intermediate products enhanced the degradation of intermediates produced by TCH photocatalysis. The results of intermediate product analysis further revealed that some small molecular intermediates containing 蟺-蟺 conjugated system produced in VPCB after adding NaAc could be further degraded by microorganisms. This indicates that the strategy based on external electron donor can not only enhance the photocatalytic oxidation, but also avoid the accumulation of photocatalytic intermediates. In this paper, the application of VPCB in the treatment of antibiotic wastewater is discussed for the first time. The degradation behavior and pathway of typical antibiotic TCH in VPCB are analyzed, and the key role and self-regulation mechanism of biodegradation in VPCB technology are found. The strategy of external electron donor was proposed to further improve the degradation efficiency and mineralization efficiency of TCH. The results of this paper provide a new idea for the high-efficiency degradation of antibiotic wastewater.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703
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,本文编号:2175094
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