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低强度超声波强化MBR降解2，4-DNT废水的研究

2020-12-11阅读(730)

低强度超声波强化MBR降解2，4-DNT废水的研究

论文摘要

本文研究了低强度超声波强化作用下,利用膜生物反应器（Membrane Bioreactor）工艺降解2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）废水,通过优化超声参数,包括超声时间、超声周期、超声强度和超声频率,考察COD的去除和2,4-DNT的降解效果。在得出最佳超声组合的基础上,长期连续稳定运行,改变营养元素COD:N: P的比例,考察反应器运行效果,并利用变性梯度凝胶电泳（DGGE）考察反应器中微生物群落结构的变化,为超声波强化技术应用于实际的工业废水处理提供一定的理论依据和参考。①不同的超声参数组合,对强化MBR处理2,4-DNT废水效能有很大影响。最佳超声组合为：超声频率35KHz,超声强度140w,超声时间20min, LIU-MBR （Low Intensity Ultrasound-MBR）的出水COD去除率比MBR高39.57%,2,4-DNT的降解率90%以上。通过连续施加超声,低强度超声减小了污泥粒径,降低了污泥的沉降性能,对污泥浓度（MLSS, mixed liquid suspended solids）没有明显的影响。②胞外聚合物（EPS）的主要贡献是结合态EPS。由于蛋白是膜污染的主要成分,LIU-MBR的溶解态蛋白和化合态蛋白浓度均小于MBR,低强度超声强化作用抑制了膜污染。③在营养元素比例正常阶段（COD：N：P=100：5：1）,LIU-MBR的上清液COD、膜出水COD、2,4-DNT的浓度均小于MBR, LIU-MBR的上清液COD去除率比MBR的高12.8%,2,4-DNT降解率比MBR高23.7%。限氮阶段（COD：N：P=100：1：1）和限磷阶段（COD:N:P=100:5:0.5）,污泥混合液中EPS浓度增加。通过扫描电镜观察膜片,各个阶段LIU-MBR膜片的污染程度小于MBR,膜片污染严重程度依次是限磷阶段、限氮阶段、正常阶段。④随着营养元素比例COD: N: P的改变,LIU-MBR中微生物群落多样性呈现逐渐递减的趋势,最终形成以Uncultured Sphingomonas sp.和Uncultured beta proteobacterium为主的简单微生物群落结构,且微生物的数量基本趋于稳定。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 2,4-DNT废水的来源及危害
  • 1.2 2,4-DNT废水的处理方法
  • 1.2.1 物理法
  • 1.2.2 化学法
  • 1.2.3 生物法
  • 1.3 MBR研究进展
  • 1.3.1 MBR工艺特点
  • 1.3.2 MBR技术在污水中应用
  • 1.3.3 膜污染
  • 1.4 超声波强化技术在污水处理中的应用
  • 1.4.1 低强度超声波概述
  • 1.4.2 低强度超声波在污水处理中的应用
  • 1.5 主要研究目的和内容
  • 1.5.1 课题的研究对象与目的
  • 1.5.2 课题的研究内容和技术路线
  • 2 实验部分
  • 2.1 实验仪器与试剂
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.1.3 水质及污泥来源
  • 2.1.4 膜材料
  • 2.2 实验装置
  • 2.3 分析项目与方法
  • 2.3.1 水质指标测定
  • 2.3.2 污泥指标测定
  • 2.3.3 胞外聚合物的提取及测定方法
  • 2.3.4 蛋白质的测定
  • 2.3.5 多糖的测定
  • 2.3.6 DNA的提取方法
  • 2.3.7 SEM的样品制作
  • 3 低强度超声波超声条件的优化
  • 3.1 空白实验
  • 3.2 单因素实验
  • 3.2.1 超声时间对出水COD的影响
  • 3.2.2 超声强度对出水COD的影响
  • 3.3 正交实验
  • 3.3.1 超声各组合对污水处理效果的影响
  • 3.3.2 超声各组合对污泥性质的影响
  • 3.3.3 超声各组合对膜污染的影响
  • 3.4 降解产物分析
  • 3.5 本章小结
  • 4 不同COD：N：P条件下长期连续稳定运行
  • 4.1 改变进水组成对上清液COD的影响
  • 4.2 改变进水组成对膜出水COD的影响
  • 4.3 改变进水组成对2,4-DNT降解的影响
  • 4.4 改变进水组成对溶解态EPS的影响
  • 4.5 改变进水组成对结合态EPS的影响
  • 4.6 污泥和膜片的SEM表征
  • 4.6.1 反应器中污泥的表征
  • 4.6.2 PVDF膜的表征
  • 4.7 本章小结
  • 5 低强度超声强化MBR反应器内微生物群落及动态变化规律研究
  • 5.1 MBR内微生物群落结构和演替规律分析
  • 5.1.1 基因组总DNA提取
  • 5.1.2 样品的PCR扩增
  • 5.1.3 微生物群落动态变化
  • 5.1.4 微生物群落多样性分析
  • 5.1.5 微生物群落结构分析
  • 5.2 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

    • 相关论文文献

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