电生物膜法处理重金属有机废水的研究

摘要

针对工业废水中危害极为严重的重金属有机废水,该文开发了电生物膜法新型工艺进行处理.在生物膜反应器两侧外加电场,废水中有机物由生物膜内微生物降解去除,重金属离子一部分由生物膜吸附去除,一部分在电极板被还原去除.该文首先研究重金属离子对微生物降解有机物的影响.该文又进行了生物膜吸附Cu<'2+>、Cr<'3+>的研究.结果表明,生物膜吸附Cu<'2+>、Cr<'3+>均符合Langmuir模型和Freundlich模型;pH对生物膜吸附Cu<'2+>、Cr<'3+>影响极为显著,接近于中性时,Cu<'2+>、Cr<'3+>的吸附率最大,在酸性和碱性条件下,Cu<'2+>、Cr<'3+>的吸附率均有所下降;增加生物膜量能提高Cu<'2+>、Cr<'3+>去除率,但单位质量生物膜吸附Cu<'2+>、Cr<'3+>量有所下降.通过研究外电场对活性污泥和生物膜降解有机物的影响发现,生物膜的耐电性强于活性污泥.在相同的电流强度下,活性污泥降解有机物能力相对于无电流时有所下降而生物膜几乎不受影响.在综合考虑重金属对微生物降解有机物影响、pH对生物膜吸附重金属影响以及外电场对不同生物降解方法影响的基础上,该文开发了电生物膜法复合工艺处理重金属有机废水.实验结果表明,在一定强度外电场作用下,电生物膜复合工艺处理重金属有机废水效果好于单一生物膜法.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及授权书

前言

第一章文献综述

1.1有机废水生物处理方法的研究进展

1.1.1生物处理方法分类

1.1.2生物膜法和活性污泥法处理废水

1.1.3生物膜中微生物生长规律

1.1.4微生物增长动力学模型

1.2重金属废水生物处理方法的研究进展

1.2.1重金属离子对微生物的影响

1.2.2生物吸附法处理重金属废水

1.2.3生物吸附重金属离子吸附平衡模式

1.3外加电场对微生物活性影响

1.4电生物膜法处理重金属有机废水的提出

1.5本课题的研究内容

第二章生物法处理重金属有机废水实验研究

2.1实验装置与工艺流程

2.1.1混合微生物培养与驯化装置

2.1.2有机物降解实验流程

2.1.3混合微生物的挂膜过程

2.1.4生物膜吸附重金属离子实验装置

2.1.5实验药品与实验仪器

2.2实验结果与讨论

2.2.1混合微生物降解有机物的研究

2.2.2重金属离子对微生物降解有机物的影响

2.2.3生物膜吸附重金属离子的研究

2.3本章小节

第三章电生物膜法处理重金属有机废水

3.1实验装置与工艺流程

3.1.1外电场作用下活性污泥法处理有机废水工艺流程

3.1.2外电场作用下生物膜法处理有机废水工艺流程

3.2实验结果与讨论

3.2.1外电场对活性污泥降解有机物的影响

3.2.2外电场对生物膜降解有机物的影响

3.2.3单一生物膜法处理重金属有机废水

3.2.4电生物膜法复合工艺处理重金属有机废水

3.3本章小节

第四章电场强化重金属对流扩散及生物膜吸附模拟与实验验证

4.1电场强化重金属离子对流扩散及生物膜吸附模型的建立

4.2电场强化重金属离子对流扩散及生物膜吸附模型的数值求解

4.3电场强化重金属离子对流扩散及生物膜吸附模型实验验证

4.3.1实验装置

4.3.2实验方法

4.3.3模型验证结果与讨论

4.4电场强化重金属离子对流扩散及生物膜吸附模型预测与讨论

4.4.1电压对生物膜吸附重金属的影响

4.4.2重金属离子初始浓度对生物膜平衡吸附量的影响

4.5本章小节

第五章结论

主要符号说明

参考文献

在读期间发表或已录用的文章

附录

致谢