生物强化SMBR-Fenton工艺处理溴氨酸废水

论文摘要

本论文的研究目的是建立一种处理溴氨酸Coromoamine acid，BAA)废水的新工艺，此工艺将用一株鞘氨醇单胞菌（sphingomonas xenophaga QYY）强化间歇式膜生物反应器（the sequencing batch membrane bioreactor，SMBR）工艺与Fenton氧化技术结合。SMBR最佳驯化方法为：投菌量6％，原始污泥中直接投入强化菌，逐渐加大BAA浓度进行驯化，短期加入链霉素能提高BAA降解效果。对生物强化间歇式MBR（SMBR）处理溴氨酸进行了研究，考察了驯化期、稳定运行期两个阶段的降解特性、污泥特性、菌群生理状态和群落变化。结果表明采用生物强化可以使MBR迅速启动并稳定运行。在启动期，污泥浓度下降；沉降性和絮凝性变好；脱氢酶活性下降并稳定在一个较低的水平上；EPS中蛋白和多糖含量略有上升。经过30天驯化以后，保持进水溴氨酸浓度为550mg／L，能够稳定运行3个月以上。经过11小时降解，脱色率为98％左右，COD去除率稳定在50％左右。通过RISA进行群落分析，系统生物多样性变低，推测系统最终形成以强化菌QYY占优势的降解溴氨酸的群落结构。系统运行的适宜条件为COD：P=100：1～2.5，pn=6～8，w（NaCl）=0％～2％，p（BAA）=200～2600mg／L，p（FeCl3）=1.0mg／L，温度30℃，曝气量3L／min，排水时间5h，膜通量为0.015m／h，系统的降解时间和溴氨酸浓度呈线性关系，可由方程t（h）=0.0109ρ（BAA）／mg／L+4.413，（R2=0.9968）得出。外加碳源和氮源如葡萄糖、硫酸铵等，不利于BAA降解。冲击实验证明，SMBR对进水溴氨酸浓度耐冲击性强。确定Fenton氧化处理SMBR出水工艺条件为：反应温度20℃以上，反应时间为2.5h，原水pH=10.0，m（H2O2）／m（COD）=4.184和n（H2O2）／n（FeSO4）=10，原水COD=291.2 mg／L；Fenton试剂分两批加入。处理后COD=69.1mg／L。建立SMBR-Fenton工艺，通过该工艺处理质量浓度为550mg／L溴氨酸废水，COD去除率为90.0％，溴氨酸脱色率为99.9％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 膜生物反应器
• 1.1.1 MBR研究发展历史
• 1.1.2 膜生物反应器的应用现状
• 1.1.3 膜生物反应器的分类
• 1.1.4 膜生物反应器的处理机理
• 1.1.5 膜生物反应器的水处理特点
• 1.1.6 MBR的膜组件
• 1.1.7 膜污染问题的解决措施
• 1.1.8 膜生物反应器应用中存在的问题
• 1.1.9 MBR的发展方向及研究重点
• 1.2 膜生物反应器中的生物学特征
• 1.2.1 活性污泥特性
• 1.2.2 微生物群落
• 1.3 生物强化技术
• 1.3.1 生物强化技术现状
• 1.3.2 生物强化的方法研究
• 1.3.3 生物强化技术的局限
• 1.4 溴氨酸的生物降解研究进展
• 1.4.1 溴氨酸生物法处理研究现状
• 1.4.2 溴氨酸的生物降解机理
• 1.5 本论文的研究内容及意义
• 2 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 实验装置
• 2.1.4 膜组件
• 2.1.5 实验配水及菌种富集培养基
• 2.1.6 菌种来源
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 实验内容及操作条件
• 2.2.2 实验检测项目及分析方法
• 3 生物强化SMBR启动期研究
• 3.1 驯化投菌量确定
• 3.2 运行方式的确定—SMBR与连续式MBR降解效果对比
• 3.3 生物强化SMBR的驯化方式
• 3.4 链霉素对驯化效果的影响
• 3.5 SMBR生物强化效果
• 3.6 驯化阶段SMBR系统参数变化
• 3.6.1 驯化阶段SMBR对溴氨酸的脱色
• 3.6.2 驯化阶段SMBR对COD的去除
• 3.6.3 驯化阶段SMBR内污泥浓度的变化
• 3.6.4 驯化阶段SMBR内污泥沉降性和絮凝性的变化
• 3.6.5 驯化阶段SMBR内污泥脱氢酶活性的变化
• 3.6.6 驯化阶段SMBR内污泥EPS的变化
• 3.6.7 系统菌群结构变化
• 3.7 本章小结
• 4 生物强化SMBR稳定阶段研究
• 4.1 SMBR系统运行条件优化
• 4.1.1 外加氮源的影响
• 4.1.2 磷源的影响
• 4.1.3 外加碳源的影响
• 4.1.4 盐（氯化钠）浓度的影响
• 4.1.5 pH的影响
• 4.1.6 进水溴氨酸浓度的影响
• 4.1.7 铁离子浓度的影响
• 4.1.8 曝气量的影响
• 4.1.9 温度的影响
• 4.1.10 降解时间的确定
• 4.2 稳定阶段SMBR系统参数变化
• 4.2.1 稳定阶段SMBR对溴氨酸的脱色
• 4.2.2 稳定阶段SMBR对COD的去除
• 4.2.3 稳定阶段SMBR内污泥浓度的变化
• 4.2.4 稳定阶段SMBR内污泥脱氢酶活性的变化
• 4.2.5 稳定阶段SMBR内污泥EPS的变化
• 4.2.6 稳定阶段SMBR内污泥沉降性和絮凝性的变化
• 4.3 SMBR的抗冲击性实验
• 4.3.1 进水BAA浓度冲击实验
• 4.3.2 外加碳源冲击实验
• 4.3.3 磷源冲击实验
• 4.3.4 外加氮源冲击实验
• 4.3.5 盐冲击实验
• 4.4 本章小结
• 5 芬顿反应处理SMBR出水
• 5.1 反应时间的确定
• 4·7H₂O的用量'>5.2 FeSO₄·7H₂O的用量
• 2O₂溶液的用量'>5.3 H₂O₂溶液的用量
• 5.4 pH的影响
• 5.5 温度影响
• 2O₂分次加入'>5.6 Fe（Ⅱ）和H₂O₂分次加入
• 5.7 原水COD对COD去除率的影响
• 5.8 SMBR—Fenton工艺
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢