混凝-两级A/O组合工艺处理高浓度聚酯树脂废水技术研究

摘要

随着聚酯树脂行业的快速发展，高浓度有毒聚酯树脂废水大量产生，不仅制约着相关企业的可持续发展，而且带来了严重的水污染问题。现有的聚酯树脂废水处理工艺普遍存在着处理流程过长、投资和运行费用高、能耗大、处理负荷较低等不足。因此，开发高效经济的聚酯树脂废水处理工艺迫在眉睫。本论文以某企业聚酯树脂废水为研究对象，通过混凝单因素试验和A/O/A/O-MBR工艺中试试验，获得了最优混凝条件和生化工艺运行参数，成功构建了聚酯树脂废水“混凝-两级A/O”组合处理工艺;通过实验室模拟装置的优化研究，初步探明了工艺各单元有机污染物的生物降解转化行为及其潜在微生物机理。研究结果可为“混凝-两级A/O”组合工艺处理聚酯树脂废水的工程化应用提供理论依据和技术支撑。论文主要结论如下:
　　(1)通过比较FeCl3、Al2(SO4)3、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)等四种混凝剂对聚酯树脂废水的处理效果，发现PFS混凝效果最佳。单因素试验表明，最优混凝条件为:pH值8.0，PFS投加量1000mg/L，PAM投加量10mg/L，搅拌强度350r/min，反应时间25min，静置时间10min，此时，浊度去除率为90％左右，COD去除率为20％左右。FTIR分析结果表明，混凝反应可在一定程度上减少废水中酚类、芳香类及饱和脂肪族烷烃类污染物的含量，并实现醛酮类有机污染物的完全去除。
　　(2)通过中试研究，成功构建了聚酯树脂废水A/O/A/O-MBR处理工艺。中试结果表明，当厌氧池温度保持在25℃左右，MLSS约10000 mg/L，好氧池DO＞1.4 mg/L，温度26～30℃，MLSS大于2000 mg/L，SV30维持在60％左右条件下，可保证中试处理系统连续稳定运行。在原水pH为2～4，COD≤32000 mg/L条件下，工艺最佳进水COD浓度约为9000 mg/L，最大耐受进水COD浓度在12500 mg/L左右，工艺总水力停留时间为12.8 d，COD去除率可达到95％以上，工艺出水COD≤500 mg/L，NH4+-N≤35 mg/L，水质明显优于《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B级标准。
　　(3)在中试基础上，通过设计、运行模拟生物反应器提升“两级A/O”工艺对有机污染物的去除能力，并探讨了其潜在的去除机理。通过负荷提升，“两级A/O”生物反应器最高耐受COD浓度可达14000 mg/L左右，COD平均去除率95.5％，苯酚平均去除率99.9％，PTA平均去除率95.3％;出水COD浓度稳定小于500 mg/L，出水平均PTA浓度21.4 mg/L，苯酚可被完全去除。环氧烷烃类和酯类是聚酯树脂废水中主要的难降解有机物组分，在反应器出水中的相对含量分别为76.21％、9.22％。随着进水COD浓度的提升，反应器各处理单元细菌群落多样性和种群丰度存在较大差异且呈逐渐降低趋势。梭状芽胞杆菌Clostridia、拟杆菌纲Bacteroidia和Saprospirae是厌氧池主要的优势细菌种群，Saprospirae、α-变形菌Alphaproteobacteria和β-变形菌Betaproteobacteria则是好氧池主要的优势细菌种群。Comamonadaceae、Cryomorphaceae、Chitinophagaceae、Rhodocyclaceae等细菌种群比例与COD、苯酚以及PTA等有机污染物的去除量呈正相关关系，各处理单元优势细菌种群的成功富集与驯化是“两级A/O”反应器具有良好性能的重要原因之一。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 聚酯树脂废水概述

1．2．1 聚酯树脂废水的来源

1．2．2 聚酯树脂废水的水质分析及其特点

1．2．3 聚酯树脂废水的危害

1．3 聚酯树脂废水处理技术

1．3．1 物化处理方法

1．3．2 生化处理方法

1．3．3 物化-生化组合处理方法

1．4 研究的意义、目标和内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究目标

1．4．3 研究内容

1．4．4 技术路线

第二章 聚酯树脂废水混凝剂的筛选与混凝条件优化研究

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．2．1 实验废水

2．2．2 测试指标与方法

2．2．3 实验仪器与设备

2．3 聚酯树脂废水水质成分分析

2．4 混凝单因素试验与结果分析

2．4．1 混凝剂的选择

2．4．2 混凝反应pH的确定

2．4．3 混凝剂投加量的确定

2．4．4 助凝剂投加量的确定

2．4．5 搅拌强度的确定

2．4．6 反应时间的确定

2．4．7 静置时间的确定

2．5 废水中有机污染物组分在混凝处理前后的红外光谱分析

2．6 本章小结

第三章 聚酯树脂废水A／O／A／O-MBR处理工艺构建及其中试研究

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 中试试验设计标准

3．2．2 聚酯树脂废水A／O／A／O-MBR处理工艺构建

3．2．3 中试试验装置

3．2．4 接种污泥

3．2．5 测定指标与方法

3．3 中试试验运行效果与分析

3．3．1 驯化负荷提升阶段运行结果与分析

3．3．2 连续稳定运行阶段运行结果与分析

3．3．3 工艺运行参数的调整与优化

3．4 本章小结

第四章 两级A／O工艺污染物去除能力提升及其潜在微生物机理探究

4．1 引言

4．2 实验材料与方法

4．2．1 实验装置

4．2．2 接种污泥

4．2．3 试验废水

4．2．4 测定指标与方法

4．2．5 高通量测序

4．3 结果与讨论

4．3．1 两级A／O反应器COD去除能力提升试验

4．3．2 两级A／O工艺对苯酚的去除效果

4．3．3 两级A／O工艺对对苯二甲酸的去除效果

4．3．4 稳定运行条件下有机污染物组分变化分析

4．3．5 两级A／O生物反应器中微生物群落结构特征与污染物去除性能分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 主要创新点

5．3 研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的文章、专利及奖励