磁场强化—高梯度磁分离处理废水的研究

论文摘要

水是生命之源,是地球上唯一不可替代的自然资源。随着我国经济的快速增长,水体污染和水环境生态日益恶化已严重制约了我国经济发展,水资源的保护及废(污)水的有效治理己成为我国面临的最严峻的挑战之一。作为污水处理技术的一种强化措施,磁处理技术与活性污泥法、厌氧流化床技术、人工生态法等的藕合,在实际应用中均取得了可喜的效果。为了探索磁场强化废水生物降解机理,并为下一步磁技术在废水处理中的应用打下基础,本文采用磁场强化——高梯度磁分离复合工艺,在实验中对实际废水处理进行了深入研究,为此技术废水处理工艺过程的开发和应用研究提供技术储备。研究中先对待处理污水中取的活性污泥进行磁场驯化、培养和分离纯化,利用所得菌群,对磁场强化生物降解过程进行了详细的实验研究。确定了三种废水(合成废水、青年湖水和卫津河水)的最佳降解条件,包括降解时间、磁感强度、温度、pH值、初始CODCr浓度等。另外,分析认为磁场对物质能量变化、自由基反应、生物体内酶活性、生物膜通透性的影响是磁场强化生物降解的机理。在高梯度磁分离实验中,利用自制高梯度磁分离器,考察了不同镍丝形式、磁感强度、镍丝填充率、液体流速、温度和填料使用次数对分离的影响,研究表明,镍丝与水流方向平行时处理效果最好,温度对分离没有影响,磁感强度越大、流速越小、镍丝填充率越大、使用次数越少分离效果越好。另外,通过对细菌或悬浮物在高梯度磁场中的受力计算和分析,确定其被分离出来所需要的最小磁感强度为188Gs。细菌在磁场中运动时会产生感应电流,电流达到一定阈值会使细胞破坏,或者改变离子通过细胞膜的途径,使蛋白质变性及破坏酶的活动。最后根据此前得到的最佳操作条件:强化阶段为磁感强度200Gs处理48h,分离阶段为磁感强度6000Gs、流速4.25 cm/min、镍丝12.0%处理7d,应用复合工艺连续处理实际废水。实现出水CODCr16.38mg/L ,总磷0.047 mg/L ,达到国家地表水环境质量Ⅲ类标准,满足非人体接触游乐区的水质要求,符合景观娱乐用水C类标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 污水生物处理方法
• 1.1.1 污水生物处理方法的发展
• 1.1.2 污水生物处理方法存在的不足
• 1.1.3 环境微生物技术的发展
• 1.2 磁生物技术
• 1.2.1 影响磁场生物学效应的因素
• 1.2.2 磁场作用机理的现有理论
• 1.2.3 磁场生物效应的应用研究及发展
• 1.3 磁分离技术
• 1.3.1 磁分离技术的发展
• 1.3.2 高梯度磁分离技术的理论基础
• 1.3.3 高梯度磁分离技术在水处理中的应用概况
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 1.4.1 本课题的研究目的
• 1.4.2 本课题主要研究内容
• 第二章 活性污泥的驯化和分离
• 2.1 主要试剂与仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 活性污泥的驯化
• 2.2.2 降解实验
• 2.2.3 微生物的分离
• 2.2.4 混合菌生长曲线的测定
• Cr的测定'>2.2.5 废水中化学需氧量COD_Cr的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 降解实验
• 2.3.2 菌种分离纯化结果
• 2.3.3 不同磁场下混合菌的生长曲线
• 2.4 本章小结
• 第三章 磁场强化生物降解有机废水实验
• 3.1 活性污泥降解废水中有机物的影响因素
• 3.1.1 降解时间
• 3.1.2 降解磁感强度
• 3.1.3 降解初始pH值
• 3.1.4 降解温度
• Cr'>3.1.5 进水初始化学需氧量COD_Cr
• 3.2 活性污泥降解有机废水实验
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验试剂及实验用水
• 3.2.3 实验装置和方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 空白实验
• 3.3.2 活性污泥降解人工有机废水的实验研究
• 3.3.3 活性污泥降解青年湖废水的实验研究
• 3.3.4 活性污泥降解卫津河水的实验研究
• 3.4 磁场强化生物降解机理分析与探讨
• 3.4.1 磁场对物质的能量变化和反应动力学的影响
• 3.4.2 磁场对自由基反应的影响
• 3.4.3 磁场对生物酶活性、构象及酶促反应的影响
• 3.4.4 磁场对生物膜的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 高梯度磁分离器对废水中细菌和悬浮物的去除
• 4.3 实验装置和方法
• 4.3.1 实验流程简介
• 4.3.2 实验装置
• 4.3.3 水质细菌总数和浊度的测定
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 镍丝摆放形式对分离效果的影响
• 4.4.2 磁感强度对分离效果的影响
• 4.4.3 镍丝填充率对分离效果的影响
• 4.4.4 流速对分离效果的影响
• 4.4.5 温度对细菌和悬浮物分离效果的影响
• 4.4.6 镍丝使用次数对分离效果的影响
• 4.5 磁分离的细丝的电镜图
• 4.6 高梯度磁分离器作用机理分析
• 4.6.1 细菌在磁场中的电磁偶极现象与受力分析
• 4.6.2 细菌体内的电磁感应现象
• 4.7 本章小结
• 第五章 磁场强化——高梯度磁分离复合废水处理工艺
• 5.1 实验流程与装置
• 5.1.1 实验流程
• 5.1.2 实验装置
• 5.1.3 水质指标的测定
• 5.1.4 实验条件
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 复合工艺处理青年湖水
• 5.3 工艺应用定位及其市场前景分析
• 5.4 拟进一步开展的相关工作
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 附录
• 发表论文和科研情况说明
• 参考文献
• 致谢