活性污泥法对印染废水中典型染料的去除机理研究

摘要

本论文研究好氧、缺氧与厌氧不同状态活性污泥对模拟印染废水中染料活性艳红E-BA、活性黑KN-B、活性蓝TQ与分散蓝XF的吸附与降解性能，并采用紫外分光光度仪和傅里叶变换红外-拉曼光谱仪分析了染料活性黑KN-B在好氧、缺氧与厌氧条件下的降解产物。
　　 论文首先研究了好氧、缺氧与厌氧失活污泥对染料活性艳红E-BA、活性黑KN-B、活性蓝TQ与分散蓝XF的吸附性能。主要考察了上述染料在失活污泥上的吸附平衡时间；在15℃-35℃范围内建立了Freundlich吸附等温线、线性吸附等温线和Langmuir吸附等温线；考察了pH值和离子浓度对吸附的影响；最后研究了活性污泥的吸附等温线与分配系数。结果表明：四种染料初始浓度为30mg/L，不同状态失活污泥对四种染料的吸附规律一致：吸附都在30min内有一个快速吸附的过程，4h左右达到吸附平衡；不同温度下，失活污泥对四种染料的吸附都符合Freundlich吸附与线性吸附模型，分配系数(Kd)随温度升高而降低，Kd(15℃)＞Kd(25℃)＞Kd(35℃)，吸附是自发的放热过程；染料活性蓝TQ与分散蓝XF还符合Langmuir模型；pH值升高染料的吸附率下降，当pH=3时，不同状态活性污泥对染料的吸附率都在95％以上，pH=11时吸附率都降到5％以下，厌氧、缺氧与好氧失活污泥的等电点分别为：厌氧(pHZPC=6.7)、缺氧(pHZPC=7.1)、好氧(pHZPC=7.5)，当pH值小于污泥的等电点时，污泥带正电，与染料阴离子有较好的吸附作用；离子浓度增加，水相染料浓度逐渐减小，污泥对染料的吸附量逐渐增加。
　　 论文还通过序批式实验，分别研究了好氧、缺氧与厌氧不同状态活性污泥对染料活性艳红E-BA、活性黑KN-B、活性蓝TQ与分散蓝XF的降解情况，并考察了葡萄糖浓度、初始pH值和离子浓度对四种染料降解的影响。结果表明：在没有葡萄糖作为外加碳源时，染料活性艳红E-BA和活性黑KN-B在好氧条件下不能被降解，而染料活性蓝TQ和分散蓝XF经过72h和36h能被完全降解，缺氧条件下不能降解染料活性黑KN-B，活性艳红E-BA降解速率较慢，需3d才能完全降解，厌氧条件下对四种染料都具有降解能力，三种状态条件下对染料的降解能力为：厌氧＞缺氧＞好氧，四种染料在好氧、缺氧和厌氧条件下的降解速率为：分散蓝XF＞活性蓝TQ＞活性艳红E-BA＞活性黑KN-B;有葡萄糖存在时，好氧、缺氧和厌氧条件下都能较好的降解四种染料，葡萄糖浓度升高能加快染料的降解，但好氧条件下当葡萄糖浓度超过1g/L时，远远超过好氧污泥驯化时的负荷，污泥活性受到影响，降解能力下降；pH对好氧环境下活性艳红E-BA的降解影响较小，pH=9时，活性蓝TQ和分散蓝XF的降解受到较大抑制，缺氧和厌氧条件下，pH对活性艳红E-BA和活性黑KN-B降解的影响较大；好氧、缺氧和厌氧条件下在离子浓度升高时染料的降解速率下降，厌氧污泥的耐盐冲击能力最强。
　　 在此基础上，研究了活性黑KN-B在厌氧、缺氧和好氧条件下的可能降解产物和降解途径。厌氧和缺氧条件下能断裂染料活性黑KN-B的偶氮双键，生成芳香胺类化合物，好氧条件下不能断裂偶氮双键，芳香胺类化合物能在好氧条件下完全降解成小分子化合物。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 印染废水概述

1.2 活性污泥法处理印染废水的研究进展

1.2.1 好氧生物法

1.2.2 厌氧生物法

1.2.3 生物好氧、缺氧、厌氧组合工艺

1.3 活性污泥法去除染料研究进展

1.3.1 污泥对染料的吸附研究进展

1.3.2 染料在好氧条件下的降解机理

1.3.3 染料在厌氧条件下的降解机理

1.4 课题来源及研究目的和意义

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究目的和意义

1.5 研究的主要内容

第二章 好氧、缺氧、厌氧污泥对典型染料的吸附研究

2.1 实验方法

2.1.1 实验配水

2.1.2 活性污泥驯化

2.1.3 污泥吸附实验

2.1.4 染料分析方法

2.1.5 实验仪器

2.2 失活污泥对典型染料的吸附平衡时间

2.3 染料在活性污泥上的吸附等温线

2.3.1 染料的Freundlich吸附等温线

2.3.2 染料的线性吸附等温线

2.3.3 染料的Langmuir吸附等温线

2.3.4 小节

2.4 PH值对染料吸附的影响

2.4.1 pH值对好氧污泥吸附染料的影响

2.4.2 pH值对缺氧污泥吸附染料的影响

2.4.3 pH值对厌氧污泥吸附染料的影响

2.5 离子浓度对染料吸附的影响

2.6 染料在活性污泥上的吸附等温线

2.7 小节

第三章 好氧、缺氧、厌氧污泥对几种典型染料的降解研究

3.1 实验方法

3.1.1 典型染料的降解性能试验

3.1.2 葡萄糖浓度对染料降解的影响研究

3.1.3 pH值对染料降解的影响研究

3.1.4 离子浓度对染料降解的影响研究

3.2 污泥的驯化

3.3 好氧、缺氧与厌氧污泥对典型染料的降解

3.3.1 典型染料在好氧条件下的降解历程

3.3.2 典型染料在缺氧条件下的降解历程

3.3.3 典型染料在厌氧条件下的降解历程

3.3.4 葡萄糖浓度对染料降解的影响

3.4 PH值对染料降解的影响

3.4.1 pH值对染料在好氧污泥上降解的影响

3.4.2 pH值对染料在缺氧污泥上降解的影响

3.4.3 pH值对染料在厌氧污泥上降解的影响

3.5 离子浓度对染料降解的影响

3.6 小节

第四章 染料的降解产物分析

4.1 实验仪器

4.2 实验结果与分析

4.2.1 紫外扫描结果与分析

4.2.2 红外扫描结果与分析

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

致谢