论文部分内容阅读
论文研究了以葡萄糖为共基质条件下常温升流式厌氧污泥床（UASB）反应器中活性黑KN-B染料的脱色效果;并进行了生物吸附及降解的静态批式试验,探讨了染料脱色的机理。通过考察厌氧条件下活性黑KN-B的生物降解过程,初步分析了活性黑KN-B染料的降解动力学;又考察了碳源浓度、染料浓度、pH值、温度、盐度对活性黑KN-B染料厌氧生物降解脱色的影响;采用紫外-可见光谱、红外光谱对染料的降解途径进行分析,初步得出了染料的降解途径和降解产物。首先研究了以葡萄糖为共基质及在不同硫酸盐浓度条件下,常温UASB反应器中活性黑KN-B的脱色效果,结果表明:当HRT=24h,进水CODCr浓度为800～1300mg/L,染料浓度10～40mg/L时,CODCr去除率、染料的脱色率分别在54.2%、72%以上,此时反应器出水挥发酸（VFA）在200mg乙酸/L以下,出水碱度在508～668mgCaCO3/L之间。适量的硫酸盐（<500 mg/L）对反应器的CODCr去除率、染料的脱色率影响不大;但高浓度的硫酸盐（>800 mg/L）会导致CODCr去除率、染料的脱色率逐渐下降。当硫酸盐浓度为1500 mg/L时,CODCr去除率、染料脱色率仅为38.3%、65.8%,出水VFA的浓度接近400乙酸mg/L,碱度降至200mgCaCO3/L以下,反应器有酸化的危险。反应器中厌氧颗粒污泥粒径大小为0.5～5mm,其微生物以丝状菌为主,另有少量球状菌和竹节状杆菌。然后通过生物吸附及降解的静态批式试验,分析了染料生物降解脱色的机理。由吸附试验得出,厌氧颗粒污泥对活性黑KN-B的吸附均符合Freundlich模型和Langmuir模型,但吸附量较小。对活性黑KN-B的吸附机理研究发现,污泥菌体中的负电性会对在溶液中以阴离子形式存在的活性黑KN-B染料产生一定的排斥作用,因而导致厌氧颗粒污泥对其吸附能力低;通过吸附试验,24h后染料的吸附率仅为14.3%,并且600nm处染料的最大吸收波长并没有发生改变;而通过降解试验,24h后染料的脱色率为80.1%,且600nm处的吸收峰几乎消失,说明厌氧颗粒污泥对活性黑KN-B染料的脱色作用主要是生物降解,而不是吸附作用。在厌氧生物降解静态试验的基础上,又考察了活性黑KN-B染料的生物降解过程,初步探讨了活性黑KN-B染料的降解动力学。结果表明:厌氧颗粒污泥可以单独降解活性黑KN-B（以活性黑为单一碳源时,活性黑KN-B的24h脱色率为43.1%）,也可以在以葡萄糖为共基质条件下降解活性黑KN-B;以活性黑KN-B为单一碳源时其降解过程符合一级反应动力学方程,而以葡萄糖为共基质时其降解过程符合二级反应动力学方程。进一步通过厌氧生物降解静态试验,本文还考察了碳源浓度、染料浓度、pH值、温度、盐度对活性黑KN-B染料厌氧生物降解脱色的影响。通过正交试验,得出了厌氧颗粒污泥对活性黑KN-B染料废水的最佳脱色条件为:染料浓度为50mg/L、温度为50℃、pH值为8、含盐量为500mg/L,此时染料的脱色率可达87.5%。最后,对降解前和降解后染料的降解液采用UV-可见光谱、红外光谱分析,讨论了活性黑KN-B染料的降解途径以及初步的降解产物。用UV-可见光谱发现活性黑KN-B在可见光区600nm处的吸收峰已消失,并且紫外区309nm处的吸收峰减弱,但255nm处的吸收峰增强,说明活性黑KN-B染料中的偶氮键断裂后生成芳香胺类化合物,这些中间产物一部分可在厌氧条件下进行矿化,一部分需后续进一步好氧处理才能降解。用红外光谱分析,其结果与UV-可见光谱分析一致。