生物强化SMBR—Fenton工艺处理溴氨酸废水

摘要

本论文的研究目的是建立一种处理溴氨酸(bromoaminc acid，BAA)废水的新工艺，此工艺将用一株鞘氨醇单胞菌(sphingomonas xenophaga QYY)强化间歇式膜生物反应器(the sequencing batch membrane bioreactor，SMBR)工艺与Fenton氧化技术结合。 SMBR最佳驯化方法为：投菌量6％，原始污泥中直接投入强化菌，逐渐加大BAA浓度进行驯化，短期加入链霉素能提高BAA降解效果。 对生物强化间歇式MBR(SMBR)处理溴氨酸进行了研究，考察了驯化期、稳定运行期两个阶段的降解特性、污泥特性、菌群生理状态和群落变化。结果表明采用生物强化可以使MBR迅速启动并稳定运行。在启动期，污泥浓度下降；沉降性和絮凝性变好；脱氢酶活性下降并稳定在一个较低的水平上；EPS中蛋白和多糖含量略有上升。经过30天驯化以后，保持进水溴氨酸浓度为550mg/L，能够稳定运行3个月以上。经过11小时降解，脱色率为98％左右，COD去除率稳定在50％左右。通过RISA进行群落分析，系统生物多样性变低，推测系统最终形成以强化菌QYY占优势的降解溴氨酸的群落结构。 系统运行的适宜条件为COD：P=100：1～2.5，pH=6～8，w(NaCl)=0％～2％，p(BAA)=200～2600mg/L，p(FeCl<,3>)=1.0mg/L，温度30℃，曝气量3L/min，排水时间5h，膜通量为0.015m/h，系统的降解时间和溴氨酸浓度呈线性关系，可由方程t(h)=0.0109p(BAA)/<,(mg/L)>+4.413，(R<'2>=0.9968)得出。外加碳源和氮源如葡萄糖、硫酸铵等，不利于BAA降解。 冲击实验证明，SMBR对进水溴氨酸浓度耐冲击性强。 确定Fenton氧化处理SMBR出水工艺条件为：反应温度20℃以上，反应时间为2.5h，原水pH=10.0，m(H<,2>O<,2>)/m(COD)=4.184和n(H<,2>O<,2>)/n(FeSO<,4>)=10，原水COD=291.2 mg/L,Fenton试剂分两批加入。处理后COD=69.1 mg/L。 建立SMBR-Fenton工艺，通过该工艺处理质量浓度为550mg/L溴氨酸废水，COD去除率为90.0％，溴氨酸脱色率为99.9％。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1绪论

1.1膜生物反应器

1.1.1 MBR研究发展历史

1.1.2膜生物反应器的应用现状

1.1.3膜生物反应器的分类

1.1.4膜生物反应器的处理机理

1.1.5膜生物反应器的水处理特点

1.1.6 MBR的膜组件

1.1.7膜污染问题的解决措施

1.1.8膜生物反应器应用中存在的问题

1.1.9 MBR的发展方向及研究重点

1.2膜生物反应器中的生物学特征

1.2.1活性污泥特性

1.2.2微生物群落

1.3生物强化技术

1.3.1生物强化技术现状

1.3.2生物强化的方法研究

1.3.3生物强化技术的局限

1.4溴氨酸的生物降解研究进展

1.4.1溴氨酸生物法处理研究现状

1.4.2溴氨酸的生物降解机理

1.5本论文的研究内容及意义

2实验材料和方法

2.1实验材料

2.1.1实验仪器

2.1.2实验药品

2.1.3实验装置

2.1.4膜组件

2.1.5实验配水及菌种富集培养基

2.1.6菌种来源

2.2研究方法

2.2.1实验内容及操作条件

2.2.2实验检测项目及分析方法

3生物强化SMBR启动期研究

3.1驯化投菌量确定

3.2运行方式的确定-SMBR与连续式MBR降解效果对比

3.3生物强化SMBR的驯化方式

3.4链霉素对驯化效果的影响

3.5 SMBR生物强化效果

3.6驯化阶段SMBR系统参数变化

3.6.1驯化阶段SMBR对溴氨酸的脱色

3.6.2驯化阶段SMBR对COD的去除

3.6.3驯化阶段SMBR内污泥浓度的变化

3.6.4驯化阶段SMBR内污泥沉降性和絮凝性的变化

3.6.5驯化阶段SMBR内污泥脱氢酶活性的变化

3.6.6驯化阶段SMBR内污泥EPS的变化

3.6.7系统菌群结构变化

3.7本章小结

4生物强化SMBR稳定阶段研究

4.1 SMBR系统运行条件优化

4.1.1外加氮源的影响

4.1.2磷源的影响

4.1.3外加碳源的影响

4.1.4盐(氯化钠)浓度的影响

4.1.5 pH的影响

4.1.6进水溴氨酸浓度的影响

4.1.7铁离子浓度的影响

4.1.8曝气量的影响

4.1.9温度的影响

4.1.10降解时间的确定

4.2稳定阶段SMBR系统参数变化

4.2.1稳定阶段SMBR对溴氨酸的脱色

4.2.2稳定阶段SMBR对COD的去除

4.2.3稳定阶段SMBR内污泥浓度的变化

4.2.4稳定阶段SMBR内污泥脱氢酶活性的变化

4.2.5稳定阶段SMBR内污泥EPS的变化

4.2.6稳定阶段SMBR内污泥沉降性和絮凝性的变化

4.3 SMBR的抗冲击性实验

4.3.1进水BAA浓度冲击实验

4.3.2外加碳源冲击实验

4.3.3磷源冲击实验

4.3.4外加氮源冲击实验

4.3.5盐冲击实验

4.4本章小结

5芬顿反应处理SMBR出水

5.1反应时间的确定

5.2 FeSO4·7H2O的用量

5.3 H2O2溶液的用量

5.4 pH的影响

5.5温度影响

5.6 Fe(Ⅱ)和H2O2分次加入

5.7原水COD对COD去除率的影响

5.8 SMBR-Fenton工艺

5.9本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢