發(fā)布時(shí)間：2018-12-13 14:08

【摘要】：我國(guó)城市的工業(yè)化仍處于高速發(fā)展的時(shí)期,水污染呈現(xiàn)了日趨加劇的態(tài)勢(shì)。國(guó)務(wù)院頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》全面控制污染物的排放,特別是工業(yè)污染防治,要專項(xiàng)整治十大重點(diǎn)行業(yè)。對(duì)于這些行業(yè)產(chǎn)生的難降解有機(jī)廢水的處理,是水污染治理中的重難點(diǎn)。而采用傳統(tǒng)的廢水處理工藝已不能滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)發(fā)高效處理難降解有機(jī)廢水的工藝是今后重要的研究課題。本文以難降解有機(jī)廢水為處理對(duì)象,構(gòu)建了過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化-曝氣生物濾池(BAF)深度處理工藝,實(shí)現(xiàn)了難降解有機(jī)廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。首先利用化學(xué)共沉淀法與高溫煅燒法在粉末活性炭(PAC)上負(fù)載Fe、Ni金屬離子,制備了高效活化過(guò)硫酸鈉的催化劑,并進(jìn)行了催化劑表征;其次基于該催化劑與過(guò)硫酸鈉形成氧化體系降解模擬印染廢水,以化學(xué)需氧量(COD)去除率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),分別研究了催化劑投加量、過(guò)硫酸鈉投加量、反應(yīng)p H值、反應(yīng)時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)COD去除率的影響,并通過(guò)響應(yīng)曲面法對(duì)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化,并探討了降解機(jī)理;再以玄武巖纖維棉與PP空心球?yàn)樵�材�?自制BAF填料,以實(shí)際化工廢水為處理對(duì)象,研究了自制BAF填料的掛膜特性及其微生物群落結(jié)構(gòu)特征,著重研究了水力停留時(shí)間(HRT)、溶解氧(DO)以及p H值等工藝參數(shù)對(duì)BAF工藝效率的影響,并通過(guò)響應(yīng)曲面法對(duì)BAF工藝進(jìn)行了優(yōu)化;最后以實(shí)際印染廢水為處理對(duì)象,考察了過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化-BAF組合工藝深度處理效能。主要結(jié)論如下:1)活化過(guò)硫酸鈉催化劑制備最佳工藝為:Fe3++Fe2+:Ni(摩爾比)為4:1,Fe3O4:PAC(質(zhì)量比)為1:4,煅燒溫度為700℃,煅燒時(shí)間為4 h。通過(guò)SEM、TEM、XRD、EDS等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)催化劑表面空隙率增加,呈現(xiàn)中空結(jié)構(gòu),表面含有C、O、Fe、Ni四種元素,表面活性物質(zhì)以鐵酸鎳的形式存在帶有磁性,有利于回收再利用。2)催化劑與過(guò)硫酸鈉形成的氧化體系降解甲基橙模擬印染廢水,反應(yīng)時(shí)間為2 h,廢水p H值在3~11的范圍之內(nèi)變化,催化劑都表現(xiàn)出良好的催化性能,并且對(duì)COD去除效率隨著p H值的升高而提高,COD去除率最低也可達(dá)到75.93%。中性環(huán)境下,過(guò)硫酸鹽催化劑重復(fù)使用6次,對(duì)廢水COD去除率仍能達(dá)到70%以上。GC-MS分析結(jié)果得出,甲基橙染料分子在氧化體系中全部被氧化,大部分產(chǎn)物為對(duì)苯醌,少部分為環(huán)鏈狀有機(jī)分子,如2-環(huán)戊烯酮、反-1,2-二氯環(huán)戊烯等。氧化體系去除有機(jī)污染物的過(guò)程是先將污染物吸附在催化劑表面,再由表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性自由基將其氧化成小分子物質(zhì)。通過(guò)響應(yīng)曲面法得出催化劑與過(guò)硫酸鈉氧化體系降解甲基橙模擬印染廢水效能的二元多項(xiàng)式回歸方程:η=82.96+4.07X1+3.99X2+1.97X3+1.44X1X2-1.95X1X3+0.98X2X3-0.92X12-5.14X22-4.69X32(式中η為預(yù)測(cè)的COD去除率,X1、X2、X3分別代表p H值、催化劑和過(guò)硫酸鈉投加量)。在X1、X2、X3分別為11、4.1、10.3時(shí),COD去除率最高為87.55%,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,得出優(yōu)化結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相比偏差0.88%。3)BAF工藝以實(shí)際化工廢水為處理對(duì)象,通過(guò)接種掛膜法進(jìn)行掛膜啟動(dòng),最佳水力停留時(shí)間為8 h,進(jìn)水p H值為7~8,DO范圍為3~4 mg/L。最佳單因素參數(shù)運(yùn)行下COD、NH3-N與TP去除率分別穩(wěn)定在80%、85%、87.5%以上。掛膜前期,生物膜中微生物群落單一,大部分為線蟲(chóng)和草履蟲(chóng),馴化中后期,開(kāi)始出現(xiàn)鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)、多種輪蟲(chóng)、寡毛蟲(chóng)等生物多樣性十分豐富。對(duì)成熟的生物膜進(jìn)行微生物多樣性分析得知,生物膜內(nèi)外部的微生物種類豐富,脫氮除磷微生物種類主要有Pseudomonas、脫硫微球菌屬(Desulfomicrobium)、陶厄氏菌屬(Thauera)、膠德克斯氏菌(Derxia)、Rhodobacte。通過(guò)響應(yīng)曲面法優(yōu)化得出曝氣生物濾池系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N、TP去除效能的二元多項(xiàng)式回歸方程:η1=85.0+1.93X1+4.26X2+11.81X3-0.48X1X2-0.68X1X3-2.95X2X3-8.26X12-9.99X22-8.53X32η2=85.6+2.1X1+1.33X2+17.18X3-0.1X1X2-0.6X1X3-0.05X2X3-14.52X12-20.11X22-12.52X32η3=85.5+3.73X1+2.43X2+13.55X3-0.60X1X2-0.30X2X3-17.31X12-13.56X22-6.71X32(式中η1、η2、η3分別為預(yù)測(cè)的COD、NH3-N、TP去除率,X1、X2、X3分別為p H值、DO、HRT值)。經(jīng)模擬預(yù)測(cè)在X1=7.17、X2=3.13、X3=11.06時(shí),COD、NH3-N、TP去除率最大,分別為89.20%、91.57%、92.23%。4)處理實(shí)際印染廢水的COD濃度在835~1125 mg/L的范圍之內(nèi),NH3-N濃度在16.35~22.24 mg/L范圍之內(nèi),過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化-BAF組合工藝最終出水COD在40mg/L以下,NH3-N在2 mg/L以下,出水水質(zhì)符合《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》限值。過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化-BAF組合工藝構(gòu)筑簡(jiǎn)單,對(duì)難降解有機(jī)廢水處理效果顯著,具有廣泛適用性,出水水質(zhì)滿足相應(yīng)的污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求。本研究為該組合工藝在難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2376667