厌氧/好氧生物流化床耦合处理硝基苯废水的基本特性研究

摘要

硝基苯是工业废水中典型的有机污染物,主要用于制造苯胺、染料、肥皂、杀虫剂、除草剂、药品、香料、树脂和炸药等,也可作为各种染料的溶剂.硝基苯和硝基苯类化合物是高毒性物质,虽然萃取、吸附、化学氧化、催化电解反应、光催化氧化、Fenton反应及超临界水氧化等物化方法能部分或完全降解硝基苯,但普遍存在能耗、药剂费用高与操作条件难以控制等方面的问题.生物降解是处理硝基苯类废水既经济又有效的途径和方法之一,成为消除硝基苯废水污染的研究热点.从城市污水处理污泥、印染废水处理污泥、制药厂废水处理污泥、食品厂废水处理污泥和焦化厂废水处理污泥等混合菌源驯化分离获得两株硝基苯厌氧高效降解菌Bacteroides distasonnis(吉氏拟杆菌)和Bacteroides merdae(屎拟杆菌)和一株苯胺好氧高效降解菌Ochrobactrum anthropi(人苍白杆菌),考察了环境因子如pH、温度、溶解氧、基质浓度、盐浓度、竞争有机质等对菌株代谢过程的影响.针对硝基苯和苯胺类废水的产生以及废水预处理过程可能把重金属离子带入水相,研究了Fe<'3+>、Cu<'2+>、Al<'3+>、Zn<'2+>、Ni<'2+>、Cr(Ⅵ)、Pb<'2+>等对硝基苯厌氧降解和苯胺好氧降解过程的影响.毒性顺序为Cu<'2+>>Pb<'2+>>Al<'3+>>Cr(Ⅵ)>Zn<'2+>>Ni<'2+>>Fe<'3+>.研究发现Fe<'3+>、Al<'3+>、Zn<'2+>、Ni<'2+>在一定的浓度范围内可以使硝基苯和苯胺的降解速率提高10﹪以上.为了提高硝基苯厌氧还原转化的速率和转化率,构建了Fe<'0>—菌体—H<,2>O反应体系,该反应体系可使硝基苯的降解率和苯胺的生成量提高1.43倍,主要是由于Fe<'0>转化成Fe<'2+>的过程降低环境的ORP值并为厌氧微生物还原硝基苯提供电子.反应适宜在弱酸性的环境中进行.

目录

文摘

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符号表

第一章绪论

1.1概述

1.2废水来源

1.3废水特征

1.4研究现状与进展

1.4.1物理法

1.4.2化学法

1.4.3生物法

1.5 工艺选择与优化

1.5.1硝基苯废水处理工艺

1.5.2生物流化床概述

1.5.3生物流化床应用于工业废水处理的特点

1.5.4厌氧流化床的发展与特点

1.5.5好氧生物流化床的发展与应用

1.5.6硝化特性研究进展

1.5.7反应器特性的影响因素及其强化途径

1.6研究背景

1.7研究内容

第二章硝基苯厌氧降解菌的驯化分离及降解特性

2.1概述

2.2材料与方法

2.2.1实验材料

2.2.2分析方法

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1菌种的自然驯化和分离

2.3.2菌种对硝基苯的降解特性

2.3.3硝基苯降解特征及途径

2.4本章小结

第三章苯胺高效降解菌的驯化及降解特性

3.1概述

3.2实验材料

3.3分析方法

3.4菌种的筛选与驯化

3.4.1优势菌种的筛选

3.4.2菌种的驯化

3.5菌种鉴定

3.6人苍白杆菌对苯胺的降解特性

3.6.1实验方法

3.6.2结果与讨论

3.6.3人苍白杆菌降解苯胺废水的动力学

3.7本章小结

第四章重金属对硝基苯和苯胺生物降解过程的影响

4.1概述

4.2材料与方法

4.2.1实验材料

4.2.2分析方法

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1铁对降解过程的影响

4.3.2铝对降解过程的影响

4.3.3铜对降解过程的影响

4.3.4镍对降解过程的影响

4.3.5锌对降解过程的影响

4.3.6铬对降解过程的影响

4.3.7铅对降解过程的影响

4.4本章小结

第五章还原铁粉对硝基苯厌氧降解过程的影响

5.1概述

5.2材料与方法

5.2.1实验材料

5.2.2分析方法

5.2.3实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1 Fe0对降解过程的影响

5.3.2 pH对Fe0-菌体-H2O体系的影响

5.3.3 Fe 3O4投加量的影响

5.3.4 Fe0、Fe2+、Fe3+、Fe3O4对反应过程影响的比较

5.4本章小结

第六章流化床硝化特性的理论与应用研究

6.1概述

6.2生物硝化反应的特征

6.3材料与方法

6.3.1实验材料

6.3.2分析方法

6.3.3实验方法

6.4结果与讨论

6.4.1硝化细菌的富集与扩培

6.4.2反应器的启动与驯化

6.4.3硝化特性的影响因素分析

6.5本章小结

第七章厌氧/好氧流化床耦合处理硝基苯废水

7.1概述

7.2反应器的构建

7.2.1射流厌氧流化床

7.2.2三重环流好氧三相流化床

7.3材料与方法

7.3.1实验材料

7.3.2分析方法

7.3.3实验方法

7.4结果与讨论

7.4.1反应器的启动与驯化

7.4.2厌氧反应器影响因素分析

7.4.3好氧反应器影响因素分析

7.4.4厌氧/好氧流化床耦合实验

7.4.5实际废水运行实验

7.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及参加的学术活动

致谢