固定化活性污泥与白腐菌处理焦化废水

摘要

焦化废水COD高、毒性大、可生化性差，是一种成分极其复杂的难处理废水。目前，焦化废水处理工艺主要有A/O、A2/O、A2/O2、SBR、MBR等。但这些方法COD、氨氮处理效果不稳定，出水色度高，工艺复杂、成本高，不能满足处理与回用要求。课题研究了基于催化微电解、固定化活性污泥及固定化白腐菌技术的处理工艺，并进行了现场中试研究。
　　 根据焦化废水的特点，开发了HD TMAB改性沸石强化Fe-Cu催化微电解预处理方法，并确定了最佳工艺条件：Fe∶Cu∶沸石质量比为5∶1.25∶0.5，pH为4.0，HRT为45min，曝气量为15 L/(L废水min)(以下用L/(L min)表示)。该法氮杂环化合物去除率达68.5％，硫杂环化合物可被完全去除。预处理对后继生化处理具有很好的促进作用。有效解决了传统微电解法适用pH范围窄、易板结问题。
　　 为实现焦化废水同时脱氮除碳，分别在SBR和UASB反应器中选育了适应于焦化废水的高效好氧活性污泥和厌氧活性污泥。探索了基于PVA-SA包埋技术的好氧、厌氧活性污泥联合固定化体系：PVA10％，SA2％，CaCO3投加量0.5％，SiO2投加量2％，活性炭投加量2％，污泥包埋量1∶1(W/W)，饱和H3BO3+2％CaCl2作为交联剂，交联时间4h，采用1 mol/L KH2PO4硬化1h。固定化活性污泥处理焦化废水的最佳条件：适宜的pH为7.5～8.5，HRT为21～27h，曝气量为7.5～10.0L/(h L)，液固比为4∶1～6∶1。GC/MS分析表明，该法可将焦化废水中主要有机物均降解到未检出水平。固定化活性污泥为多孔结构，机械性能好，使用寿命长达2年以上。解决了焦化废水中氨氮、酚、硫氰酸盐、氰化物等有毒物质的抑制问题。固定化活性污泥对焦化废水中有机物降解动力学方程为S=(2426+32.30113t)/(1+0.61873t)，固定化活性污泥 SND脱氮动力学方程为[ln(S0/Se)]/(S0-Se)=0.12648·t/(S0-Se)+0.00192。
　　 固定化白腐菌对焦化废水中难降解有机物具有独特的降解优势。以焦炭为填料，采用白腐菌BAF深度处理焦化废水，并确定了最佳工艺条件：pH为5.5～6.5，温度为30～40℃，HRT为24 h。该法COD去除率稳定在60～70％，酚的去除率稳定在95～98％，出水水质可稳定达到《污水综合排放标准》一级标准。采用PVA+SA—硫酸铵+氯化钙法固定化白腐菌，生物量高，孔隙率高，传质效果好，性能稳定，易于活化。深度处理焦化废水适宜的pH为5.0～6.5，温度为30～40℃，HRT为18～24h。出水可达到《污水综合排放标准》一级标准。
　　 通过比较研究确定了焦化废水回用工艺。催化微电解-固定化活性污泥-固定白腐菌MBR-RO工艺出水COD和氨氮浓度分别为28 mg/L和0.12 mg/L，挥发酚已降至未检出水平(＜0.002 mg/L)，可回用于循环冷却水、锅炉水、城市杂用水等。
　　 现场中试结果表明：催化微电解-固定化活性污泥工艺出水COD在100～150mg/L，酚＜0.5 mg/L，氨氮＜5 mg/L，分别达到了《污水综合排放标准》二级和一级标准。催化微电解-UASB-固定化活性污泥中试工艺出水达到《污水综合排放标准》一级标准。新开发的工艺耐硫化物、氨氮和酚冲击负荷，无需进行混合液回流、污泥回流，流程短，占地少，剩余污泥少，运行成本比现行A2/O工艺低。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:索引

声明

1绪论

1.1焦化废水处理研究进展

1.1.1焦化废水概述

1.1.2生化处理技术

1.1.3处理工艺

1.1.4现有焦化废水处理技术存在的问题与启示

1.2催化微电解预处理技术

1.2.1微电解技术

1.2.2催化微电解技术

1.3固定化活性污泥同时脱氮除碳

1.3.1活性污泥固定化技术

1.3.2同时硝化反硝化技术(SND)

1.3.3固定化活性污泥同时脱氮除碳

1.4白腐菌技术

1.4.1白腐菌及其生物降解

1.4.2白腐菌固定化及废水处理中的应用

1.5课题研究内容

参考文献

2催化微电解预处理焦化废水

2.1催化微电解体系探索

2.1.1酸性条件实验结果

2.1.2碱性条件实验结果

2.2改性沸石强化Fe-Cu微电解

2.3动态工艺条件研究

2.3.1物料投加量对处理效果的影响

2.3.2pH值对处理效果的影响

2.3.3HRT对处理效果的影响

2.3.4曝气量对处理效果的影响

2.4稳定性试验

2.4.1酸性条件运行效果

2.4.2碱性条件运行效果

2.4.3填料变化情况

2.5 GC/MS分析

2.5.1样品准备

2.5.2分析条件

2.5.3分析结果

2.6机理讨论

2.6.1Fe-Cu催化微电解法机理讨论

2.6.2主要污染物的去除

2.7预处理对后续生化处理的影响

2.7.1对后续好氧生化处理的影响

2.7.2对后续厌氧生化处理的影响

2.8小结

参考文献

3活性污泥的培养与固定化

3.1高效好氧活性污泥的培养

3.1.1接种污泥

3.1.2培养方法

3.1.3污泥培养实验结果

3.1.4好氧活性污泥性质

3.2厌氧活性污泥的培养

3.2.1接种污泥

3.2.2培养方法

3.2.3污泥培养实验结果

3.2.4厌氧活性污泥性质

3.3固定化方法优化

3.3.1固定化活性污泥制备方法

3.3.2交联剂的筛选

3.3.3SiO2投加量对固定化小球性能影响

3.3.4包埋量对固定化小球性能影响

3.3.5固定化小球粒径对处理效果的影响

3.3.6固定化小球的活化

3.4小结

参考文献

4固定化活性污泥法处理焦化废水

4.1工艺条件研究

4.1.1pH对处理效果的影响

4.1.2HRT对处理效果的影响

4.1.3曝气量对处理效果的影响

4.1.4液固比对处理效果的影响

4.2有毒物质对处理效果的影响

4.2.1氨氮的影响

4.2.2酚的影响

4.2.3硫氰酸盐的影响

4.2.4氰化物的影响

4.3SEM与GC/MS分析

4.3.1SEM分析

4.3.2GC/MS分析

4.4动力学分析

4.4.1内外扩散效应对动力学的影响

4.4.2有机物降解动力学

4.4.3同步硝化反硝化脱氮动力学

4.5小结

参考文献

5白腐菌的培养与固定化

5.1白腐菌的培养

5.1.1平皿培养

5.1.2液体培养

5.2培养条件对白腐菌生长的影响

5.2.1pH的影响

5.2.2温度的影响

5.2.3摇床转速的影响

5.2.4无机氮的影响

5.2.5有机氮的影响

5.3微量元素与添加剂对白腐菌生长的影响

5.3.1铜元素的影响

5.3.2锰元素的影响

5.3.3铁元素的影响

5.3.4Tween80的影响

5.4天然植物浸出液对白腐菌生长的影响

5.5吸附法固定化白腐菌

5.5.1白腐菌在载体表面的吸附性能

5.5.2固定化白腐菌的保存与活化

5.6包埋法固定化白腐菌

5.6.1PVA+SA-硫酸铵+氯化钙法

5.6.2固定化白腐菌的活化

5.7小结

参考文献

6固定化白腐菌处理焦化废水

6.1固定化白腐菌在焦化废水前处理中的应用

6.1.1固定化白腐菌与游离菌的比较

6.1.2pH对白腐菌降解性能影响

6.1.3温度对白腐菌降解性能影响

6.1.4HRT对白腐菌降解性能影响

6.1.5固定化白腐菌降解动力学分析

6.1.6SEM分析

6.1.7GC/MS 分析

6.2白腐菌BAF深度处理焦化废水

6.2.1试验装置

6.2.2白腐菌挂膜

6.2.3进水污染物浓度对处理效果的影响

6.2.4pH对处理效果的影响

6.2.5温度对处理效果的影响

6.2.6HRT对处理效果的影响

6.2.7SEM分析

6.2.8BAF的反冲洗

6.3包埋固定化白腐菌深度处理焦化废水

6.3.1进水浓度对处理效果的影响

6.3.2pH对处理效果的影响

6.3.3温度对处理效果的影响

6.3.4HRT对处理效果的影响

6.3.5共代谢基质对处理效果的影响

6.3.6SEM分析

6.4固定化白腐菌深度处理与其他方法的比较

6.5小结

参考文献

7焦化废水处理中试

7.1前期小试工艺研究

7.1.1催化微电解-两段固定化活性污泥工艺(Ⅰ)

7.1.2催化微电解-固定化白腐菌-固定化活性污泥工艺(Ⅱ)

7.1.3催化微电解-固定化活性污泥-白腐菌BAF工艺(Ⅲ)

7.1.4催化微电解-固定化活性污泥-固定白腐菌MBR-RO工艺(Ⅳ)

7.1.5最佳工艺的确定

7.2项目背景与中试装置

7.2.1项目背景

7.2.2中试装置

7.3催化微电解-固定化活性污泥好氧工艺中试

7.3.1催化微电解预处理工艺条件研究

7.3.2催化微电解预处理稳定性试验

7.3.3工艺调试

7.3.4氨氮冲击负荷实验

7.3.5酚冲击负荷实验

7.4催化微电解-UASB-固定化活性污泥好氧工艺中试

7.4.1UASB厌氧污泥的初步培养

7.4.2工艺调试

7.5几种工艺的比较

7.5.1运行效果

7.5.2经济性分析

7.6小结

参考文献

8结论与建议

8.1结论

8.2创新点

8.3建议

致谢

发表文章与申请专利