论文部分内容阅读
焦化废水是在煤气净化、炼焦等工业生产过程中不可避免的会产生的一种废水,废水中含有氨氮以及大量不同的有毒有害有机物,如苯酚、喹啉等。随着我国经济实力的不断壮大,钢铁企业的迅猛发展,钢铁相关企业生产的工业废水对环境的危害日渐显著,国家颁布的法律法规逐步严格。国家"十二五"期间对节能减排提出了新的要求与政策,同时利用传统处理工艺处理焦化废水不仅很难达到国家制定的标准,而且对能源的消耗也是颇为巨大。因此,本课题的研究目的是寻求高效稳定节能的处理模拟废水技术,同时对实际生产中改善焦化废水处理技术提供理论技术方面的学术支持。本研究中采用缺氧/好氧-膜生物反应器(A/O-MBR)处理水质为喹啉浓度为200 mg/l左右、苯酚浓度为100 mg/l左右、氨氮浓度为180 mg/l左右,COD浓度为800-1200 mg/l的模拟焦化废水,实现对氨氮、苯酚以及喹啉的降解。实验主要考察水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、温度(T)三个参数改变对于反应器污染物脱除效能的影响规律。同时,利用变形梯度凝胶电泳(DGGE)生物技术,监测反应器中主要微生物菌群结构变化,明确反应器中主要功能菌群;最后利用批试验方式,解析喹啉的归趋规律。得出的主要结论如下:(1)当水力停留时间从3 d降低到1 d时,苯酚平均降解率在99.0%左右,喹啉平均降解率在98.0%左右,COD平均降解率在94.0%左右。氨氮以及总氮脱除率明显降低,氨氮脱除率由99.4%降低到28.6%,总氮脱除率由89.1%降低到了 21.0%。DGGE分析得到反应器中主要功能菌属为Aquamicrbium、Acinetobacter、Protebacter、Flavobacterium、Thauera、Solitalea、Hyphomicrobium。(2)当溶解氧从1-3mg/l降至0.5-0.9mg/l时,系统对COD去除率在92.0%左右,苯酚与喹啉去除率均达到了 98.0%左右。氨氮脱除率变化不大,在98.0%左右,总氮的脱除率得到了提升,从81.1%提升至87.0%左右。DGGE分析得到反应器中主要功能菌属为Comamonas、Acinetobacter、Delftia、Hydrogenophaga。溶解氧降低对反应器中生物群落的影响主要表现在好氧区中生物群落的增加,如苯酚降解菌、短程硝化菌均有所增加。在这个条件下,反应器中的污泥可以实现对模拟焦化废水的处理并且成功地实现短程硝化。(3)当温度从32℃降低到20℃时,系统对模拟焦化废水中氨氮的脱除率由83.3%降至11.7%,对TN的脱除率由69.5%降低至7.8%。系统对水中苯酚与喹啉的降解性表现优异,降解率在98.0%左右。通过电子扫描电镜结果分析,细菌胞外聚合物分泌数量增多抑制了菌群的活性,导致氨氮的去除率下降。DGGE分析得到,反应器中主要功能菌属为 Aquamicrobium、Advenella faeciporci、Comamonadaceae、Trichococcus、Ottowia、Sphingobium。(4)当温度从32℃降低到20℃时,好氧区中喹啉的挥发速率明显下降,挥发量减少近2倍;反应器喹啉的降解速率明显下降,好氧区中喹啉的降解速率下降近11倍,缺氧区中喹啉的降解速率下降近9倍。当温度在32℃、26v时,Freundlich型等温吸附曲线可以更好的拟合污泥对喹啉的过程;当温度在20℃时Langmuir型等温吸附曲线可以更好的拟合污泥对喹啉的过程。当温度在32℃、26℃、20℃时,喹啉的挥发量占到了每日喹啉总量的3.2%、2.1%、1.6%;排出量占到了每日喹啉总量的0.002%、0.4%、0.02%;降解量占到了每日喹啉总量的96.7%、97.1%、94.4%;水中残留量占到了每日喹啉总量的 0.2%、0.4%、4.0%。