活性污泥工艺降解壬基酚聚氧乙烯醚的实验研究

论文摘要

壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenol Ethoxylates, NPnEO,n为聚合度)由壬基酚和环氧乙烷加合而成,其表面活性主要来自于壬基酚的疏水性和对位取代长链上乙氧基重复单元的亲水性,是目前全球商用第二大类的非离子表面活性剂,因其具有性质稳定、耐酸碱等特征,广泛应用于工业(如纺织、塑料、造纸等)、农业和日常生活(家用洗化用品)。它进入水体环境后可经生物降解去除亲水的乙氧基部分,形成中间代谢产物壬基酚。与母体化合物相比,壬基酚具有难降解特性及疏水性、脂溶性和生物累积性。对生物体表现出雌激素活性,干扰体内正常激素的作用,属环境内分泌干扰物质(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)。本研究采用A/O工艺,利用活性污泥法降解NPnEO,实验过程中定期改变运行参数,并在每次参数改变前检测各项水质指标,评价A/O工艺对壬基酚聚氧乙烯醚的处理效果,优化运行工艺参数,达到实验运行工艺参数最优化的效果。实验过程中,在原水中逐步增加NPnEO浓度,随着活性污泥对NPnEO的逐步适应,污泥性状逐步趋于稳定。NPnEO浓度的逐渐增大对各项水质指标也造成了影响,随着NPnEO浓度的增大,COD、TN的去除率都有所下降,伴随着NPnEO浓度逐步稳定之后,各项水质指标也逐渐稳定。A/O工艺中的活性污泥经过短期驯化既可对NPnEO有良好的降解效果,但是NPnEO浓度的大幅度变化会导致去除率的明显下降。实验表明,利用A/O工艺处理NPnEO,NPnEO会发生最终生物降解,苯环结构被破坏,并在活性污泥吸附的共同作用下,对其降解产物也具有有良好的处理效果。本研究还利用了正相高效液相色谱法分离检测处理水中壬基酚聚氧乙烯醚及其生物降解产物,分析微生物对NPnEO降解效果。建立了一种以正相高效液相色谱等强度洗脱分离检测壬基酚和短链壬基酚聚氧乙烯醚的新方法。本研究的实验指标是NPnEO的降解率,根据初始分析,利用活性污泥法降解NPnEO,影响其降解率的主要运行参数是温度、溶解氧、水力停留时间、污泥龄。每个因素分别取5个水平做实验,建立正交表,利用正交实验优化系统关键运行参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水资源现状综述
• 1.2 水资源可持续发展与水处理工程
• 1.3 壬基酚聚氧乙烯醚与其环境行为
• 1.3.1 壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物的危害
• 1.3.2 壬基酚聚氧乙烯醚的生物降解相关研究
• 1.4 课题研究的内容及其实际意义
• 第2章 A/O工艺原理及应用
• 2.1 A/O工艺实验室模型
• 2.2 A/O工艺原理概述
• 2.2.1 A/O工艺
• 2.2.2 A/O工艺反应动力学模型
• 第3章 NPnEO降解实验方案
• 3.1 A/O系统启动条件
• 3.2 研究材料与方法
• 3.3 降解NPnEO的活性污泥培养方案
• 3.3.1 人工原水的配制
• 3.3.2 活性污泥培养与驯化
• 3.4 高效液相色谱法
• 3.4.1 高效液相色谱法检测仪器和试剂
• 3.4.2 高效液相色谱法色谱条件
• 3.4.3 高效液相色谱法实验方法
• 3.5 正交实验法
• 3.6 系统参数调节与污泥状态检测方案
• 3.6.1 系统关键运行参数
• 3.6.2 系统活性污泥状态的监测
• 3.6.3 系统常规水质指标的检测
• 第4章 NPnEO降解结果分析与讨论
• 4.1 正交实验数据分析
• 4.2 高效液相色谱检测结果分析
• 4.2.1 样品测定结果
• 4.2.2 样品回收率测定
• 4.3 污泥性状变化跟踪检测数据分析
• 4.4 各项水质指标跟踪检测数据分析
• 4.4.1 化学需氧量
• 4.4.2 氨氮、硝氮、亚硝氮以及总氮
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢