厌氧污泥吸附水解染料废水研究

摘要

随着世界染料工业的迅速发展,染料废水由于其稳定性好、难降解,具有较强的毒性等特点成为了近几年来国内外的研究热点。由于物理和化学法在处理染料废水时常存在COD去除率低、染料去除率低、染料脱色率低、会引起二次污染等问题,国内外大部分研究者将研究焦点聚集到染料废水的生物处上。本研究的重点是提出染料处理的新技术——高浓度污泥厌氧吸附水解法,对高浓度厌氧污泥吸附水解染料废水进行了一系列的深入研究。
　　本文从污泥培养、厌氧污泥驯化、静态吸附实验和动态吸附水解实验四个方面进行了研究。
　　污泥培养是利用厌氧反应器对高浓度污泥进行厌氧化培养,45天后,污泥浓度达到33490mg/L,此时污泥的ORP值稳定在-200——-400mV之间,污泥DO值稳定低于0.3mg/L,厌氧污泥呈现出较大絮体时,认为污泥厌氧化培养成功。
　　污泥驯化是在高浓度污泥厌氧化培养成功后,利用亚甲基蓝、甲基橙和孔雀石绿对高浓度厌氧污泥进行驯化。驯化期间营养物质投加比例按照 COD:N:P=200:5:1的比例投加,驯化过程以周期来计,每个周期7天,驯化共经历6个周期。驯化结束时,在进水 CODcr值在2400mg/L左右时,甲基橙废水出水CODcr值在240mg/L左右,CODcr去除率稳定在90％以上,在进水甲基橙浓度在400mg/L左右时,出水甲基橙浓度在3.8mg/L左右,甲基橙去除率稳定在99%以上,在进水色度为16000左右时,出水色度在100左右,色度的去除率已经稳定在99.3%以上;在进水CODcr值在2400mg/L左右时,亚甲基蓝废水出水CODcr值在60mg/L左右,CODcr去除率稳定在97%以上,在进水亚甲基蓝浓度在400mg/L左右时,出水亚甲基蓝浓度在1.2mg/L左右,亚甲基蓝去除率稳定在99.5%以上,在进水色度为24000左右时,亚甲基蓝出水色度在150左右,色度的去除率已经稳定在99.3%以上;在进水CODcr值在2400mg/L左右时,孔雀石绿出水CODcr浓度也稳定在90mg/L左右,CODcr的去除率基本稳定在96%以上,在进水孔雀石绿浓度在400mg/L左右时,出水孔雀石绿浓度在3.2mg/L左右,孔雀石绿去除率稳定在99.1%以上,在进水色度为8600左右时出水色度在40左右,色度的去除率已经稳定在99.5%以上。
　　高浓度厌氧污泥对染料的静态吸附实验中,通过使染料废水和厌氧污泥完全混合,并在吸附结束时将厌氧污泥和废水快速分离,将厌氧污泥进行离心,测定上清液中各项指标。通过该方法研究了污泥浓度,吸附反应时间、进水染料浓度以及进水染料类型对静态吸附实验的影响,结果表明厌氧污泥浓度对出水染料浓度和染料去除率有较大的影响,污泥浓度越高,吸附速率越快,达到吸附平衡所用时间越短,染料去除率也越高,而进水染料浓度与染料类型对吸附反应也有影响,但影响较小。静态吸附实验结果表明在进水染料浓度为400mg/L,污泥浓度为18620mg/L,吸附反应进行30min时可达到最好的吸附效果,此时出水亚甲基蓝去除率为98.59%,甲基橙去除率为98.09%,孔雀石绿去除率为98.51%。
　　高浓度厌氧污泥对染料的动态吸附水解实验中,根据静态吸附实验数据固定吸附时间为30min,在此前提下研究了污泥回流比、厌氧水解时间、进水染料浓度和进水染料类型对动态吸附实验中厌氧污泥水解的影响,结果表明污泥回流比和厌氧水解时间对厌氧水解效果有较大影响,进水染料类型影响次之,在进水染料浓度低于400mg/L时,进水染料浓度影响可不进行考虑。本研究结果表明在吸附反应进行30min,污泥回流比为400%,厌氧水解时间为4h时可达到最好的处理效果和处理能力。此时,CODcr的去除率基本稳定在90%以上,出水亚甲基蓝去除率为99.61%,甲基橙去除率为99.06%,孔雀石绿去除率为98.64%。
　　在静态吸附实验和动态吸附实验中,pH值的变化规律都是相同的,即随着反应的进行,pH值逐渐降低,这是由于厌氧污泥水解染料过程中会产生酸类物质而造成的。

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变量注释表

1 绪论

1.1 我国染料废水污染现状（Situation of Dye Wastewater Pollution in China）

1.2 染料废水的来源、特征及危害（Source, Property and Dangers of Dye Wastewater）

1.3 染料废水处理技术研究进展(Research Process of Dye Wastewater Treatment Technology)

1.4 污泥吸附研究进展（Process on Sludge Adsorption）

1.5 研究内容(The Research Contents)

2 实验材料与方法

2.1 实验装置（Experimental Equipments）

2.2 实验方法(Experimental Method)

2.3 实验污泥(T he Sludge of Experiment)

2.4 实验用水（Experimental Simulated Wastewater）

2.5 水质监测项目与分析方法（ Test Project and Analytical Method）

3 污泥的诱导驯化

3.1 污泥的厌氧化培养(Anaerobic Cultivation of Sludge)

3.2 厌氧污泥的驯化(Acclimation of Anaerobic Sludge)

3.3 本章小结（Brief Summary）

4 厌氧污泥静态吸附实验研究

4.1 厌氧污泥吸附模型(Adsorption Model of Anaerobic Sludge)

4.2 污泥浓度对吸附实验的影响(The Effects of Sludge Concentration on Adsorption Experiment)

4.3 进水染料浓度对吸附实验的影响(The Effects of Inlet Concentration of Dye on Adsorption Experiment)

4.4 进水染料类型以及吸附时间对吸附实验的影响(The Effects of Dye Types and Adsorption time on Adsorption Experiment)

4.5 本章小结(Brief Summary)

5 厌氧污泥动态吸附水解实验研究

5.1 动态吸附水解实验中CODcr值的变化(The Change of CODcr Value During the Dynamic Adsorption and Hydrolysis Experiment) 5.1.1 污泥回流比对出水CODcr值的影响

5.2 动态吸附水解实验中染料浓度的变化(The Change of Dye Concentration During the Dynamic Adsorption and Hydrolysis Experiment)

5.3 动态吸附水解实验中pH值的变化(The Change of pH Value During the Dynamic Adsorption and Hydrolysis Experiment)

5.4 反应时间对动态吸附水解的影响(The Effect of Reaction Time on Dynamic Adsorption and Hydrolysis Experiment)

5.5 本章小结(Brief Summary)

6 结论与展望

6.1 结论（Conclusions）

6.2 前景与展望（Prospects）

参考文献

作者简历

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