印染碱减量废水二级出水生物活性炭法深度处理工艺的研究

论文摘要

含有碱减量废水的印染废水，具有污染物浓度高、碱度大、难降解性强等特点，经常规的水解—酸化—好氧生物处理后难以达标排放。废水的难处理性以及日益严格的排放要求，使印染碱减量废水的深度处理势在必行。论文针对印染碱减量废水二级出水中有机物浓度低、难降解程度高、C／N比严重失调的特点，采用吸附性强、能够富集氧气及基质、表面利于微生物栖息的活性炭作为生物载体，选用上流式曝气生物滤池（UABAF）作为反应器类型，形成曝气生物活性炭滤池（BAC）处理印染碱减量废水二级出水；考虑到实践工程中，有机物浓度低、氨氮含量高的制丝废水的混入，会提高印染碱减量废水二级出水中氨氮浓度，本研究在废水中外加氮源，促进反应器内硝化菌大量生长，形成自养菌-异养菌混合生长体系。利用活性炭吸附、以自养菌代谢产物为二级基质的共代谢作用、自养菌氧化氨氮中产生的氨单加氧酶的催化作用促进废水中难降解有机物的去除与转化。研究结果证明该工艺经过长期运行，污染物去除率高、出水水质好，是深度处理印染碱减量废水二级出水的简单、高效、实用的生化处理工艺。论文详细分析了影响污染物处理效率的主要因素，包括：废水中有机物分子量分布特征、特征污染物的吸附降解性、反应器有机负荷、水力负荷、氨氮负荷、溶解氧、反冲洗特性、反应器高度等，为优化反应器运行提供了理论依据。研究了运行过程中，反应器沿程活性炭残余吸附能力变化、生物量及生物活性的分布、溶解氧以及pH值在反应器内的变化规律及其影响因素，分析了以上参数与污染物沿程去除率之间的关系。研究探讨了采用TTC-DHA法分析反应器内生物活性时，活性炭表面附着生物膜剥落步骤对活性检测结果的影响情况，提出了测试生物炭表面生物活性的有效方法。采用该方法分析了生物炭沿程截留／附着生物活性，讨论了生物活性分布与污染物去除效果、生物活性与活性炭吸附以及反冲洗之间的关系。在常规的曝气生物活性炭滤池的基础上，本文还研究了提高反应器溶解氧、强化生物活性的富氧生物炭技术。通过提高反应器内溶解氧来增加活性生物量，强化反应器对各类污染物的去除，取得较好的污染物去除效果。论文从基质去除效率、进出水pH值差异、生物活性、有机物去除的最佳分子量范围、活性炭残余吸附能力等方面与普通生物炭滤池进行对比，分析了富氧生物炭的优势所在，剖析了溶解氧提高对生物炭处理效果影响的原因。此外，本论文还研究了处理印染碱减量废水时活性炭的动、静态吸附容量，对比了活性炭单纯吸附与生物活性炭对废水处理能力的差别，总结了生物炭滤池长期运行中，为达到处理效果，防止活性炭吸附饱和所必须的关键控制条件。研究成果为曝气生物炭滤池处理印染碱减量废水二级出水处理时，反应器所能达到的处理效果、曝气生物炭滤池的处理能力、活性炭的残余吸附能力等方面，提供了可靠的运行数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 印染碱减量废水的难处理性与深度处理工艺的选择
• 1.1 印染碱减量废水的产生与特征
• 1.2 印染碱减量废水处理的理论研究与现状分析
• 1.2.1 印染碱减量废水常用的处理工艺
• 1.2.2 印染碱减量废水处理的效果
• 1.3 印染碱减量深度废水处理技术路线的选择
• 1.3.1 废水深度处理研究与进展
• 1.3.2 深度处理工艺的选用
• 1.3.3 技术关键点分析
• 1.4 课题研究内容
• 1.4.1 课题的提出、研究目的
• 1.4.2 技术路线
• 1.4.3 研究内容
• 1.4.4 论文创新点
• 1.4.5 试验时间安排
• 1.5 参考文献
• 第2章 废水的降解吸附特性
• 2.1 TSE的来源及水质
• 2.1.1 印染碱减量废水的配制与特征污染物
• 2.1.2 二级生化处理出水水质
• 2.2 TSE中有机物分子量分布
• 2.3 废水的吸附性与降解性分析
• 2.3.1 废水中有机组分吸附性、降解性分类
• 2.3.2 废水的四种有机组分比例分析
• 2.3.3 活性炭对废水的吸附特性
• 2.4 本章结论
• 2.5 参考文献
• 第3章 UABACF处理TSE效果的研究
• 3.1 本章目的
• 3.2 实验方案
• 3.3 试验装置与方法
• 3.3.1 工艺流程与装置
• 3.3.2 试验装置及性能参数
• 3.3.3 测试项目及方法
• 3.3.4 试验测试仪器及生产单位
• 3.3.5 试验系统的的启动与运行
• 3.4 影响BAC运行的主要因素
• 3.4.1 有机负荷及进水氨氮对COD去除的影响
• 3.4.2 氨氮负荷对氨氮去除效率的影响
• 3.4.3 水力负荷对污染物去除的影响
• 3.4.4 BAC内DO对污染物去除的影响
• 3.4.5 反冲洗对处理效果的影响
• 3.5 运行期内对各污染物的处理效果
• 3.5.1 COD去除
• 3.5.2 色度去除
• 254的去除'>3.5.3 UV₂₅₄的去除
• 3.5.4 浊度、氨氮的去除
• 3.5.5 BAC的处理效果综述
• 3.6 进水、出水以及活性炭吸附出水有机组分分析
• 3.6.1 样品的制备
• 3.6.2 色谱─质谱联机分析条件
• 3.6.3 色质联机分析谱图
• 3.6.4 有机物组分组成表
• 3.6.5 进、出水有机物组分分析
• 3.7 本章小结
• 3.8 参考文献
• 第4章 BAC滤池沿程对污染物的去除
• 4.1 沿程活性炭残余吸附性能
• 4.1.1 对COD的吸附能力
• 4.1.2 对色度的吸附能力
• 254的吸附能力'>4.1.3 对UV₂₅₄的吸附能力
• 4.1.4 表征活性炭残余吸附能力的有效参数
• 4.2 BAC沿程对COD的去除
• 4.3 反应器沿程对氨氮的去除
• 4.4 反应器沿程DO的变化
• 4.5 反应器沿程pH值的变化
• 4.6 反应器沿程对色度的去除
• 254的去除'>4.7 反应器沿程对UN₂₅₄的去除
• 4.8 反应器沿程扫描光谱图
• 4.9 反应器沿程对SS、浊度的去除
• 4.10 反应器含氮化合物的沿程分布
• 4.11 反应器沿程阴离子变化
• 4.12 本章结论
• 4.13 参考文献
• 第5章 BAC内的微生物特性分析
• 5.1 BAC内生物量的测试
• 5.1.1 样品的采集与制备
• 5.1.2 试验结果与讨论
• 5.2 BAC内微生物活性
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 附着生物膜 TTC-DHA活性测定研究
• 5.2.3 TTC-DHA标准方法测定生物活性
• 5.2.4 附着生物膜的直接与间接测定结果的对比
• 5.2.5 截留生物体活性
• 5.2.6 BAC内生物活性与生物量的空间分布
• 5.2.7 活性炭吸附与生物活性之间的关系
• 254去除之间的关系'>5.2.8 BAC内生物活性与COD，色度，UV₂₅₄去除之间的关系
• 5.2.9 反冲洗对生物活性的影响
• 5.3 本章小结
• 5.4 参考文献
• 第6章 加压富氧对生物炭处理效果影响的研究
• 6.1 进水中难降解有机物
• 6.2 加压富氧的原理
• 6.3 试验装置与流程
• 6.4 试验目的
• 6.5 试验过程中的挂膜与启动
• 6.6 反应器最佳运行压力的确定
• 6.6.1 压力对氧传质速率的影响
• 6.6.2 压力对反应器内溶解氧的影响
• 6.6.3 反应器内压力对污染物去除的影响
• 6.7 PRBAC运行稳定时对污染物的去除效果
• 6.7.1 对COD、氨氮、浊度的去除效果
• 254的去除效果'>6.7.2 对 UV₂₅₄的去除效果
• 6.7.3 对色度的去除效果
• 6.8 PRBAC与BAC运行效果对比
• 4⁺-N去除的显著差异'>6.8.1 对NH₄⁺-N去除的显著差异
• 6.8.2 对COD去除效果的增加
• 6.8.3 对色度、浊度去除的提高
• 6.8.4 PRBAC与BAC的进出水pH的变化对比
• 6.8.5 PRBAC与BAC内生物活性的对比研究
• 6.8.6 PRBAC与BAC活性炭性能对比
• 6.9 本章小结
• 6.10 参考文献
• 第7章 BAC与GAC处理能力与使用寿命的对比
• 7.1 本章目的
• 7.2 活性炭柱动态吸附效果的预测
• 7.2.1 RSSCT的实验装置
• 7.2.2 RSSCT动态吸附实验
• 7.2.3 RSSCT动态模拟实验结果
• 7.3 PRBAC、BAC、GAC吸附性能对比
• 7.4 PRBAC、BAC、GAC对不同分子量（MW）污染物去除效果对比
• 7.5 本章小结
• 7.6 参考文献
• 第8章 结论及建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的相关论文情况