基于化学与毒性分析的不同生物技术处理焦化废水的对比研究

摘要

本研究采用传统的活性污泥(CAS)法和新型生物处理技术——垂直折流多功能生化反应器(VTBR)对实际焦化废水进行了实验室规模的处理研究，从COD、挥发酚、有机组分等化学指标和生物毒性指标以及反应器内部微生物菌群结构差异对两种工艺进行了比较评价。同时，对比了液面电极沿面放电等离子体和Fenton氧化两种高级氧化技术处理生化出水的效果。
　　反应器夏季和冬季运行结果表明:VTBR对常规指标及毒性有机物的去除效果均优于CAS，反应器夏季的整体运行效果均优于冬季;另外，反应器内微生物菌群结构PCR-DGGE分析结果显示，VTBR种群结构较CAS的更为丰富，且种群多样性也优于CAS。
　　反应器夏季和冬季毒性试验结果表明:VTBR对生物（发光细菌、藻类、斑马鱼）毒性去除效果均优于CAS。冬季运行阶段，CAS对发光细菌毒性去除率为8.1％，而VTBR的去除率达到42％。而夏季运行时，CAS对发光细菌毒性去除率为85％，而VTBR基本完全去除。藻类和斑马鱼毒性试验结果表明:CAS和VTBR出水对小球藻在24 h和48 h的生长抑制率无明显差异;CAS出水对斑马鱼的24 h LD50为33.91％(α=0.05，32.87％≤LD50≤34.97％)，而VTBR则对斑马鱼基本无致死毒性，但进水、CAS及VTBR出水均对斑马鱼表现出明显的行为毒性效应。
　　上述试验结果表明生物技术对焦化废水毒性的去除具有局限性，因此本研究初步考察了不同高级氧化技术对生化出水毒性的去除效果，液面电极沿面放电等离子体技术和Fenton氧化技术均可将发光细菌急性毒性有效去除，但斑马鱼急性毒性显示，等离子技术对斑马鱼有较高的致死率，结果表明Fenton氧化技术较等离子体技术可更彻底的实现毒性的去除。
　　研究结论如下:VTBR对焦化废水常规指标及生物毒性的去除效果均优于CAS，且VTBR对毒性有机物去除较完全，微生物菌群结构及多样性优势明显，故VTBR可作为传统生物处理过程的替代技术之一，用来解决传统生物处理技术对毒性去除效果不理想的问题，进而减少生化出水对接受水体的生态风险;但研究也暴露出生物技术仍存在对焦化废水毒性去除不彻底的局限性，需结合深度处理方可实现毒性更彻底的去除。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 焦化废水来源与危害

1．1．1 焦化废水来源与产量

1．1．2 焦化废水水质组成及危害

1．2 焦化废水处理技术

1．2．1 焦化废水处理现状

1．2．2 焦化废水处理技术

1．3 焦化废水综合毒性的研究进展

1．4 焦化废水尾气二次污染的研究进展

1．5 VTBR应用研究进展

1．6 研究内容、目的及意义

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 研究内容

2 试验材料及方法

2．1 试验装置及运行条件

2．1．1 生化处理装置及运行条件

2．1．2 试验用水及接种污泥

2．1．3 等离子体处理装置

2．1．4 尾气收集装置

2．2 仪器与方法

2．2．1 常规指标分析方法及仪器

2．2．2 毒性分析方法

2．2．3 化学分析方法

2．2．4 微生物菌群结构及多样性分析

2．2．5 试剂规格及仪器型号

3 不同生化反应器对比考察

3．1 反应器污泥驯化及载体挂膜

3．2 反应器冬季运行效果考察

3．2．1 反应器常规指标考察结果

3．2．2 生物毒性去除效率的对比研究

3．2．3 生物毒性来源的初步分析

3．2．4 等离子处理出水对比

3．2．5 VTBR进出水与等离子体处理进出水前后毒性对比

3．3 反应器夏季运行效果考察

3．3．1 反应器常规指标考察效果对比

3．3．2 反应器急性毒性考察效果对比研究

3．3．3 反应器进出水毒性有机组分考察

3．3．4 反应器微生物菌群结构对比考察

3．3．5 反应器吹脱出气体组成鉴定

3．3．6 本章小结

4 高级氧化技术处理生化出水对比

4．1 等离子体技术处理生化出水处理效果及毒性考察

4．1．1 等离子体技术处理时间的选择

4．1．2 等离子体技术处理生化出水后处理效果及毒性效应比较

4．2 Fenton氧化-絮凝处理生化出水效果及毒性考察

4．2．1 Fenton氧化-絮凝条件的优化选择

4．2．2 Fenton氧化-絮凝处理生化出水后处理效果及毒性效应比较

4．3 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢