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五氯酚的厌氧生物降解特性及对系统的反馈影响

作　者: 薛建良
导　师: 刘广民
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 环境工程
关键词: 五氯酚 厌氧生物降解 反馈影响 共代谢
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


五氯苯酚（PCP）是一种性质稳定、在环境中难以降解的有毒物质,严重威胁着生态环境,五氯酚的降解已经逐渐受到人们的关注,而厌氧生物降解是较为理想的降解途径。本文采用连续流和间歇式试验研究了PCP的厌氧降解特性和PCP对生物系统的反馈影响,考察了PCP对不同生物相影响的差异,研究结果对氯酚类污水生物降解处理有一定指导价值。通过UASB反应器进行的连续流试验结果表明,在进水PCP含量从无到有、PCP浓度提高以及PCP负荷提高三个冲击变化阶段,厌氧系统PCP和COD的去除率均表现出先迅速降低后缓慢升高的变化趋势,运行稳定后PCP和COD的去除率分别达91.2%和83.5%以上。在此过程中,系统产酸菌由丁酸型菌群为主逐渐演替为丙酸型菌群为主,PCP对系统产甲烷菌活性产生明显抑制,甲烷产量由PCP加入前的14.1L/d降低至加入后的2.5L/d。UASB反应器中产酸层随着五氯酚浓度升高而上移,不同层位污泥降解五氯酚能力有差异,底层污泥降解五氯酚能力较强,在糖基质下底层的五氯酚去除率可达到87%以上,而顶层污泥相同条件下五氯酚去除率仅为37.7%。间歇试验结果表明,五氯酚影响厌氧系统发酵类型,加入五氯酚后系统由丁酸型发酵转变成丙酸型发酵。受五氯酚影响后厌氧系统产酸菌和产甲烷菌逐渐恢复活性,但产酸菌活性恢复先于产甲烷菌。在考察PCP初始浓度、系统温度、污泥浓度和碱度因素对厌氧系统降解五氯酚能力影响试验中得到,PCP初始浓度高,对系统微生物抑制程度大,在35℃时系统降解五氯酚能力高于在25℃时,五氯酚去除率高出近10%。污泥量较高的情况下降解COD和五氯酚的能力强,系统内调节碱度有利于五氯酚降解。同时,反应底物对厌氧系统降解五氯酚能力也有较大的影响,葡萄糖为底物时系统的五氯酚去除率为98.2%,而乙酸为底物时系统的五氯酚去除率为42.2%,不同底物的降解能力顺序为:葡萄糖＞丙酸＞丁酸＞乙醇＞乙酸。厌氧系统降解五氯酚反应符合准一级动力学方程。UASB反应系统中不同空间层位污泥降解五氯酚速率不同,反应器自上而下空间层位污泥降解速率依次增大。不同底物降解五氯酚速率大小顺序为:丙酸＞丁酸＞乙醇＞乙酸,降解速率常数分别为0.0118h-1、0.0069 h-1、0.0067 h-1、0.0035 h-1。通过液相色谱检测PCP的中间产物,推测五氯酚的可能代谢过程为:PCP→2,3,4,6-TCP→2,4,6-TCP→2,4-DCP→2-CP或者4-CP。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章 绪论  12-25
  1.1 环境中五氯酚的分布及生物毒害  12-15
  1.2 五氯酚的降解处理方法  15-18
    1.2.1 五氯酚的物理化学降解方法  16-17
    1.2.2 五氯酚的生物降解方法  17-18
  1.3 厌氧生物降解五氯酚的研究现状  18-23
    1.3.1 厌氧生物脱氯机理  18-20
    1.3.2 共代谢降解五氯酚的研究  20-22
    1.3.3 五氯酚对厌氧微生物的活性影响  22-23
  1.4 课题的目的意义和主要研究内容  23-25
    1.4.1 研究目的和意义  23
    1.4.2 研究内容  23-25
第2章 试验装置、运行控制及试验方法  25-33
  2.1 试验装置  25-28
    2.1.1 连续流试验装置及流程  25-26
    2.1.2 间歇式试验装置及流程  26-27
    2.1.3 不同底物试验装置  27-28
  2.2 试验材料  28-30
    2.2.1 试验所用试剂  28
    2.2.2 仪器设备  28-29
    2.2.3 试验用水及污泥来源  29-30
  2.3 运行控制  30-31
    2.3.1 连续试验运行控制  30
    2.3.2 间歇试验运行控制  30
    2.3.3 不同底物试验运行控制  30-31
  2.4 测定方法  31-33
第3章 UASB反应器降解五氯酚能力及五氯酚对系统的影响  33-53
  3.1 UASB反应器降解PCP过程中系统变化规律  33-37
    3.1.1 系统COD和PCP降解变化规律  33-35
    3.1.2 系统挥发酸变化规律  35-36
    3.1.3 系统产气量变化规律  36-37
  3.2 稳定过程中UASB不同空间层位生物系统特征变化规律  37-41
    3.2.1 UASB不同空间层位生物系统中PCP和COD变化规律  37-39
    3.2.2 UASB不同层位生物系统中挥发酸变化规律  39-41
  3.3 不同PCP负荷UASB空间层位生物系统特征差异  41-45
    3.3.1 不同PCP负荷UASB空间层位生物降解COD和PCP差异  41-43
    3.3.2 不同PCP负荷UASB空间层位生物挥发酸及碱度的差异  43-45
  3.4 UASB不同空间层位污泥特性  45-51
    3.4.1 糖基质对UASB底层污泥降解PCP的影响  46-47
    3.4.2 UASB不同空间层位污泥糖基质时降解PCP能力差异  47-49
    3.4.3 UASB不同空间层位污泥产酸发酵特性  49-50
    3.4.4 UASB系统污泥吸附与降解程度比较  50-51
  3.5 本章小结  51-53
第4章 五氯酚对厌氧生物系统的抑制情况及降解的影响因素  53-67
  4.1 PCP对微生物厌氧发酵过程的抑制影响  53-55
  4.2 降解PCP厌氧微生物驯化过程中不同阶段微生物产酸特性  55-56
  4.3 PCP浓度变化对厌氧系统降解效果的影响  56-58
  4.4 温度对厌氧系统降解效果的影响  58
  4.5 污泥量对厌氧系统降解效果的影响  58-60
  4.6 底物对厌氧系统降解效果的影响  60-64
    4.6.1 不同底物对PCP降解的影响  60-61
    4.6.2 不同底物下系统挥发酸变化情况  61-64
  4.7 碱度对厌氧系统降解效果的影响  64-65
  4.8 本章小结  65-67
第5章 厌氧系统五氯酚降解动力学分析及脱氯机理探讨  67-74
  5.1 PCP降解的动力学研究  67-71
    5.1.1 生物降解反应级数  67-68
    5.1.2 不同层污泥降解动力学差异  68-69
    5.1.3 不同底物降解PCP动力学差异  69-70
    5.1.4 不同PCP初始浓度降解动力学  70-71
  5.2 厌氧系统降解PCP机理初步分析  71-72
  5.3 本章小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-85
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  85-86
致谢  86

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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