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曝气活性炭生物滤池应用于染纱废水深度处理研究

作　者: 李俊生
导　师: 杨波
学　校: 东华大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物活性炭滤池深度处理染纱废水生物活性物质分析
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以纱线染色废水二级生物处理出水为研究对象,采用上向流曝气活性炭生物滤池进行深度处理,分别研究了以活性炭生物滤池作为深度处理工艺的最佳工艺条件、滤池内部微生物特性以及污染物在经过活性炭滤池后的变化；从研究的结果可以得出以下结论：1.通过调节气水比、水力负荷、水力停留时间、温度、pH值等影响因素,优选出曝气活性炭生物滤池最佳工艺参数：气水比为3、水力负荷在0.19 m3／(m2.h)左右、HRT为9.8h、温度在25℃-30℃内、pH值控制在7.0～8.5之间,曝气活性炭生物滤池对污染物的去除效率达到最佳。其中COD、色度、UV254和浊度的平均去除率分别为80.7%、92.5%、83.8%和81.7%,相应出水中的COD、色度、UV254和浊度的平均值分别19.1mg/L、6.8倍、0.25和2.82NTU,满足生活杂用水标准。通过对该工艺运行参数的优选,为曝气活性炭生物滤池运用于实际工程提供了有力的理论依据。2.通过考察水力负荷、气水比两种重要的工艺参数,研究不同滤料高度下有机物、色度和UV254的降解规律。结果表明：在选择气水比为1：3,水力负荷为0.19m3/m2.h的工况条件下,活性炭填料层高度为120cm时较为的合理。3.通过检测曝气活性炭生物滤池不同高度的生物量和生物活性,来研究以活性炭为载体的微生物特性,以期更加深入的了解BAC对有机物的去除机理,为活性炭工艺的应用提供生物学依据。结果显示,通过脂磷分析方法检测滤柱的微生物膜量,单位活性炭的脂磷含量与滤池高度总体呈现反比关系,并且在滤池110cm高度内下降最大,而在110cm后的滤池高度内,磷脂含量有一定的增加,但增加的幅度不大。三种污染物指标在各个沿程段与生物量的相关系数都非常的高,相关系数分别为0.9636、0.9931、0.9981,相关性较为显著。污染物在滤池110cm处达到了最大幅度的下降,高于110cm以外的滤池部分,污染物下降缓慢。以TTC—脱氢酶活性作为系统微生物活性指标,研究显示微生物的活性随着滤池高度的升高逐渐下降。并在滤池110cm处,微生物活性的下降开始趋于平缓,在滤池150cm处下降到最小为33.1μgTF·gdwC-1·h-1,颗粒活性炭上部的微生物膜仍然拥有一定的生物活性。脱氢酶活性与三种污染物指标之间的相关性较好。4.从紫外-可见光扫描、红外光谱扫描及GC-MS扫描三个角度来分析和说明BAC系统各沿程段水样中有机污染物质的结构变化,深入了解微生物的降解性能,对其降解规律进行探讨。研究结果表明：紫外-可见光光谱扫描可作为染纱废水二级生化出水深度处理系统中判断其物质数量及结构发生变化情况的方法。BAC滤柱在滤层的80cm以内,能够对色度进行较为高效的去除,而含有共轭双键的有机物质和苯系物质在整个反应器中除了项部之外的其它区域里都能得到有效的去除；通过对BAC系统中各沿程段水样进行的红外光谱扫描,可知双键的断裂,新的饱和甲基基团的出现是微生物降解的重要途径。同时产生的小分子物质,降低了微生物代谢负荷,促进了微生物的代谢,使得水体中有机物含量大大降低；通过对BAC系统中各沿程段水样进行的GS-MS检测,可知小分子的醇类、烷类、酮类、酸类等物质容易被曝气活性炭生物滤池生物降解去除,而保留时间在大于20min的物质如3-甲基十四烷、4-甲基十七烷等不易被BAC系统去除,这类物质可能是染纱废水在生物代谢过程中形成的主要产物。该研究为曝气活性炭生物滤池作为印染废水深度处理工艺提供了理论基础,为提高染纱及纺织印染行业的废水回用奠定了基础,为实际运用与工程提供了设计参数和生物学依据,加深了活性炭对有机污染物降解机理的理解。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 我国水资源现状  11
  1.2 印染行业用水现状  11-12
  1.3 印染废水深度处理与回用技术综述  12-15
    1.3.1 吸附法  12
    1.3.2 膜法  12-13
    1.3.3 氧化法  13-14
    1.3.4 生物法  14-15
  1.4 本章小结  15
  参考文献  15-19
第2章课题研究内容和方法  19-25
  2.1 课题研究背景、来源及意义  19-20
  2.2 课题研究内容  20
  2.3 课题研究方法  20-23
    2.3.1 试验装置及用水  20-22
    2.3.2 试验内容  22-23
    2.3.3 试验测试分析方法  23
  参考文献  23-25
第3章染纱废水特征污染物及二级处理效果分析  25-32
  3.1 染纱工艺及其废水特征分析  25-29
    3.1.1 筒子染色概述  25
    3.1.2 筒子纱染色废水的来源及水质分析  25-29
  3.2 染纱废水的二级生化处理效果  29-30
  3.3 本章小结  30
  参考文献  30-32
第4章 BAC工艺运行效果研究  32-63
  4.1 活性炭吸附特性及BAC工艺的启动  32-40
    4.1.1 活性炭吸附特性  32-36
    4.1.2 BAC生物膜的培养与驯化  36
    4.1.3 BAC生物膜培养期间污染物的变化  36-39
    4.1.4 挂膜前后活性炭电镜扫描  39-40
  4.2 BAC在不同影响因素下对污染物去除效果的分析研究  40-52
    4.2.1 气水比对污染物去除效果的影响  41-45
    4.2.2 水力负荷对污染物去除效果的影响  45-50
    4.2.3 温度对污染物去除效果的影响  50-51
    4.2.4 pH对污染物去除效果的影响  51-52
  4.3 BAC沿程污染变化分析  52-60
    4.3.1 气水比对污染物沿程降解的影响  52-56
    4.3.2 水力负荷对污染物沿程降解的影响  56-60
  4.4 本章小结  60-61
  参考文献  61-63
第5章 BAC系统中微生物生态学特征分析研究  63-77
  5.1 BAC中活性炭采样与测定方法  63-67
    5.1.1 BAC中活性炭采样及微生物量的测定方法  63-65
    5.1.2 BAC中活性炭采样及生物活性的测定方法  65-67
  5.2 BAC中微生物量及与污染物去除关系  67-71
    5.2.1 BAC沿程生物量分析方法比选与其分布特征  67-69
    5.2.2 BAC中微生物量与污染物去除关系  69-71
  5.3 BAC中生物活性的沿程变化特征  71-74
    5.3.1 BAC中生物活性的沿程变化情况  71-72
    5.3.2 BAC中生物活性与污染物去除关系  72-74
  5.4 本章小结  74-75
  参考文献  75-77
第6章 BAC系统中物质降解的研究  77-90
  6.1 BAC沿程紫外-可见光光谱分析  77-78
  6.2 BAC沿程红外扫描图谱分析  78-81
    6.2.1 样品的制备及红外样品分析条件  78-79
    6.2.2 红外图谱分析  79-81
  6.3 BAC沿程色谱-质谱联用谱图分析  81-86
    6.3.1 样品的制备及分析条件  82
    6.3.2 色谱-质谱联用谱图分析  82-86
  6.4 本章小结  86-89
  参考文献  89-90
第7章结论与建议  90-93
  7.1 结论  90-92
  7.2 建议  92-93
攻读硕士期间发表的论文  93-94
致谢  94

曝气活性炭生物滤池应用于染纱废水深度处理研究

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