不同共基质条件下上流式厌氧污泥床反应器中硝基酚的降解研究

摘要

本研究利用实验室规模的两个上流式厌氧污泥床(UASB)反应器，分别研究了以葡萄糖和乙酸钠为共基质条件下3-硝基酚(3-NP)和2,6-二硝基酚(2,6-DNP)的降解效果，探讨了UASB中硝基酚在两种共基质条件下的降解、转化性能，重点研究了不同共基质条件下，硝基酚负荷、进水共基质浓度和水力停留时间(HRT)对硝基酚、化学需氧量(COD)降解的影响及对UASB运行的影响；研究了硝基酚、氨基酚、COD、挥发性脂肪酸(VFA)和碱度沿UASB反应器的空间分布：并对实验前后颗粒污泥的性质进行了比较分析。通过对连续实验结果进行分析，得到以下主要结论： (1)对含3-NP废水的降解，葡萄糖作共基质明显比乙酸钠好；而对含2,6-DNP废水的降解，乙酸钠作共基质更好。 (2)在提高进水3-NP浓度的厌氧降解实验中，保持进水COD浓度在2500 mg/L左右。以葡萄糖为共基质时，保持HRT为26h，3-NP最大浓度可提高到254.6 mg/L，3-NP几乎可以完全被去除；3-NP浓度低于100 mg/L时，3-NP转化为3-氨基酚(3-AP)的转化率基本稳定在60﹪左右，有一小部分3-AP被进一步转化了；当3-NP浓度增加到250 mg/L时，3-AP几乎不再被继续转化；实验过程中20.5cm高度处大部分3-NP和COD可以被去除。以乙酸钠为共基质时，HRT为30 h，3-NP最大浓度可提高到71．6mg/L；整个实验过程3-AP被进一步转化的程度基本不变；20.5cm高度处3-NP和COD的去除效果没有葡萄糖为共基质时的效果好。 (3)在降低共基质浓度的实验中，当葡萄糖浓度(以COD计)大于606mg/L时，出水3-NP浓度基本稳定，3-NP去除率在99﹪以上，在4cm处3-NP去除率占到UASB去除3-NP总量的97﹪以上；当进水葡萄糖浓度降为284mg/L时，仅有一半左右的3-NP被去除；实验过程3-AP基本不再进一步转化。乙酸钠浓度降低的整个实验过程中，总体3-NP去除率与葡萄糖为共基质时的去除率相差不大；实验过程中，随着厌氧菌与3-AP接触时间的延长，3-AP进一步转化的量逐渐增加；从3-NP沿反应器的高度分布可以看出，以葡萄糖为共基质3-NP的降解速率快。 (4)在降低HRT实验中，葡萄糖为共基质HRT≥16h时，3-NP具有较好的去除效果；有少部分3-AP进一步转化；整个床体内3-NP去除率都在95﹪以上，大部分3-NP在4cm处被去除。以乙酸钠为共基质HRT从30h逐渐缩短到12h时，3-NP去除效果也较好：继续降低HRT到8h时，3-NP去除率有所下降，降为91.6﹪；以乙酸钠为共基质时降低HRT对3-NP的去除和3-AP的进一步转化有明显的影响，随着HRT的降低，3-AP进一步转化的量逐渐减少，同一反应器高度处3-NP的降解效果均没有葡萄糖为共基质效果好。 (5)在含2,6-DNP废水厌氧降解实验中，以葡萄糖为共基质时，保持进水COD浓度和HRT分别为2500mg/L和35 h，2,6-DNP最大浓度可提高到170.0mg/L，COD去除率保持在85.0﹪以上，2,6-DNP的去除率保持在98.0﹪以上。在20.5cm高度处大部分COD和2,6-DNP已被去除；在95.5cm高度处COD去除率稳定在90.0﹪左右，2,6-DNP去除率大于97.5﹪。以乙酸钠为共基质时，保持HRT为30 h，2,6-DNP最大浓度可提高到189.5mg/L，2,6-DNP的去除效果好于葡萄糖为共基质时的去除效果；从2,6-DNP的空间分布可以看出乙酸钠为共基质时2,6-DNP的降解速度大于葡萄糖为共基质时的降解速度。 (6)对实验前后污泥性质进行分析，实验前大颗粒污泥较多，粒径大于0.5mm的占比例都在85﹪以上，经过降解3-NP和2,6-DNP后，颗粒污泥受到硝基酚毒性的影响，大颗粒污泥破碎，粒径大于0.5mm的仅占40﹪左右；污泥产甲烷活性也受到硝基酚的抑制，实验后都大大降低。

目录

文摘

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0前言

1绪论

1.1 UASB反应器的发展概况

1.1.1 UASB反应器的工作原理

1.1.2 UASB反应器优点

1.2 UASB处理难降解有机物的理论基础

1.3 UASB反应器处理难降解有机物的研究现状

1.4共代谢研究进展

1.4.1共代谢的含义

1.4.2共代谢的类型

1.4.3共代谢的特点

1.4.4共代谢的机理

1.4.5共代谢的影响因素

1.4.6不同共基质条件下难降解有机物的研究及发展前景

1.5硝基酚类化合物的分类及性质

1.5.1一硝基酚的分类及性质

1.5.2二硝基酚的分类及性质

1.5.3三硝基酚的分类及性质

1.5.4几种常见硝基酚的物理性质及用途

1.5.5硝基酚的工业产量及工业生产中硝基酚废水的性质

1.6硝基芳香类化合物的生物降解机理

1.7硝基酚的厌氧降解研究概况

1.8结语

1.9本论文研究内容与目的

1.9.1研究内容

1.9.2研究目的

2实验材料和方法

2.1实验材料

2.1.1实验装置

2.1.2实验用水

2.1.3厌氧污泥的来源

2.2实验内容

2.2.1不同共基质条件下3-NP的降解

2.2.2不同共基质条件下2,6-DNP的降解

2.3分析测试内容和方法

2.3.1硝基酚和氨基酚的测定

2.3.2颗粒污泥粒径测定

2.3.3其他监测项目测定

3不同共基质条件下3-硝基酚的降解研究

3.1进水3-NP浓度对硝基酚降解的影响

3.1.1实验过程全程运行情况

3.1.2进水3-NP浓度对3-AP转化的影响

3.1.3进水3-NP浓度对产气量和气体组成的影响

3.1.4进水3-NP浓度对出水VFA和碱度的影响

3.1.5沿反应器高度各物质的空间分布

3.2共基质浓度对3-NP降解的影响

3.2.1实验过程全程运行情况

3.2.2共基质浓度对3-AP转化的影响

3.2.3共基质浓度对COD去除率的影响

3.2.4共基质浓度对产气量和气体组成的影响

3.2.5降低共基质浓度时出水VFA和碱度的变化

3.2.6共基质浓度变化时沿反应器高度各物质的空间分布

3.3不同水力停留时间(HRT)对3-NP降解的影响

3.3.1实验全程运行状况

3.3.2不同HRT对3-NP降解效果的影响

3.3.3不同HRT对3-AP转化率的影响

3.3.4不同HRT对COD去除效果的影响

3.3.5不同HRT对产气量和气体组成的影响

3.3.6 HRT降低时出水VFA和碱度的变化

3.3.7 HRT降低时沿反应器高度各物质的空间分布

3.4污泥性质分析

3.4.1污泥粒径分析

3.4.2污泥产甲烷活性分析

3.5本章小结

4不同共基质条件下2，6-二硝基酚的降解研究

4.1实验过程全程运行情况

4.2进水2,6-DNP浓度对2,6-DNP降解的影响

4.3进水2,6-DNP浓度对COD去除效果的影响

4.4进水2,6-DNP浓度对产气量和pH值的影响

4.5进水2,6-DNP浓度对VFA和碱度的影响

4.6进水2,6-DNP浓度变化对各物质空间分布的影响

4.6.1 2,6-DNP的空间分布

4.6.2 COD的空间分布

4.6.3 VFA和碱度的空间分布

4.7污泥性质分析

4.7.1污泥粒径分析

4.7.2污泥产甲烷活性分析

4.8本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

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