SBR中培养好氧颗粒污泥降解硝基苯的研究

摘要

硝基苯（Nitrobenzene，NB）在工业中具有重要用途，产量巨大，在有机合成中是一种重要的中间体，同时也是重要的染料合成原料。有资料表明由于化学工业的飞速发展，全球每年有大量硝基苯排入环境。由于硝基苯具有高毒性和若致突变性，在环境中的积累将会对人类社会造成巨大危害。硝基苯是持久性有机污染物，排入到水体会导致水体有机污染愈发严重。水体富营养化的直接原因就是来源于排入水中过量的氮等营养元素，恶化水质，严重影响饮用水安全和水资源的持续利用，因此找到有效降解硝基苯和废水脱氮方法迫在眉睫。
　　本论文以序批式好氧生物反应器(Sequencing Batch Reactor，SBR)为平台，以硝基苯作为唯一的污染物，开展了好氧污泥的颗粒化、颗粒污泥对硝基苯的降解特性以及硝基苯废水中氮的去除研究，研究结果如下:
　　1.好氧颗粒污泥在降解污染物方面具有良好性能。为了获得好氧颗粒污泥，驯化颗粒污泥的过程中设置一定的浓度梯度，以硝基苯作为唯一的碳源、氮源，设置曝气量为0.4 m3/h，将污泥的沉降时间控制为10 min，最终在SBR反应器内获得了对硝基苯有效降解的好氧颗粒污泥。55d左右颗粒成熟，颗粒轮廓明显，外观为不规则的椭球形或球形，中值粒径为0.44 mm，SVI在68 mL/g左右，反应器24 h内硝基苯的去除量达到4.4 g。
　　2.使用驯化得到的好氧颗粒污泥和SBR反应器体系，通过调节硝基苯进水浓度、初始pH值、曝气量、温度和污泥浓度，探究好氧颗粒污泥对硝基苯、COD和TOC的处理能力的影响，以及该体系在去除污染物上的最适条件。在降解有机污染物的同时观测污泥浓度和污泥沉降性能的变化。结果表明在硝基苯进水浓度低于200 mg/L时硝基苯可以在一个周期内完全降解，处理速率在7.63 mg/(L·h)左右，COD的去除率为98％左右，同时TOC的去除率可以达到93％;在进水硝基苯浓度达到400 mg/L时SVI仍能保持在75 mg/L以下，具有较好的沉降性。反应最适初始pH值为7，最佳曝气量为0.5 m3/h，最适温度为25℃，最适污泥浓度为4.2 g/L。
　　3.利用驯化得到的好氧颗粒污泥和SBR反应器体系，研究对硝基苯废水中氮素的去除。在以颗粒驯化阶段反应器运行参数条件下TN的去除率仅为17％;为进行反硝化反应，延长静置时间后TN的去除率达到28％;在好氧硝化过程中向水体加入硝化细菌，TN去除率达到35％。驯化出来的好氧颗粒污泥硝化速率[m(NH4-N)/m(MLSS)·t]为0.61 mg/(g·h)，反硝化速率[m(NO3-N)/m(MLSS)·t]为0.05 mg/(g·h)。
　　颗粒污泥耐冲击负荷强，对高浓度废水也有较好的处理效果;同时颗粒结构方面的特殊性和SBR的工艺特点使得体系内可以形成好氧区和厌氧区的微环境，为颗粒污泥和SBR组合工艺进行废水脱氮提供了可能，在工程上有一定实践意义。

目录

声明

摘要

第一章 硝基苯的降解、好氧污泥颗粒化技术及废水脱氮的研究进展(代文献综述)

1 硝基苯污染现状及其主要处理工艺

1．1 硝基苯简介

1．2 硝基苯废水的处理

2 好氧颗粒污泥技术的研究进展

2．1 好氧颗粒污泥的特征

2．2 好氧颗粒污泥形成的影响因素及机理探讨

2．3 好氧污泥颗粒化应用领域

3．1 水体氮污染的现状

3．2 废水脱氮的处理工艺

4．1 目的与意义

4．2 主要研究内容

5 技术路线图

参考文献

第二章 SBR中降解硝基苯好氧颗粒污泥的培养及其性质研究

引言

1 材料与方法

1．1 序批式反应器的启动与运行

1．2 接种污泥

1．3 实验用水

1．4 SBR反应器的运行参数

1．5 分析测定方法

2．1 SBR反应器内污泥颗粒化的进程

2．2 好氧颗粒污泥的沉降比及污泥浓度的变化

2．3 好氧污泥的体积指数变化

2．4 SBR中好氧颗粒污泥外观的变化

2．5 培养过程中对污染物硝基苯的降解

3 本章小结

参考文献

第三章 不同条件对SBR中好氧颗粒污泥降解硝基苯能力的影响

引言

1．1 试验装置

1．2 接种污泥

1．3 分析测定方法

1．4 实验方法

2 结果与讨论

2．1 不同进水负荷对硝基苯降解的影响

2．2 降解过程中反应器体系pH值的变化

2．3 降解过程中反应器体系污泥性质的变化

2．4 不同初始pH值对硝基苯降解的影响

2．5 不同曝气量对硝基苯降解的影响

2．6 不同温度对硝基苯降解的影响

2．7 不同污泥浓度对硝基苯降解的影响

3 小结

参考文献

第四章 好氧颗粒污泥处理硝基苯过程中氮的去除研究

引言

1 材料与方法

1．1 分析测定方法

1．5 硝化反硝化反应速率的测定

2 结果与讨论

2．3 加入硝化细菌后对TN、NH4-N和NO3-N浓度变化的影响

2．4 硝化反硝化的反应速率及体系内pH值的变化

3 小结

参考文献

全文总结

致谢