曝氣生物濾池深度凈化有機(jī)廢水的研究.pdf

1、作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)的紡織行業(yè)，是用水和產(chǎn)生有機(jī)污染廢水的大戶。印染廢水組分復(fù)雜，難降解物質(zhì)多，難以用常規(guī)方法進(jìn)行完全處理，因此開發(fā)印染廢水深度處理裝置及其工藝，研究其相關(guān)基礎(chǔ)理論，無疑具有重要的學(xué)術(shù)意義與應(yīng)用價(jià)值。 本文采用廉價(jià)的有較大比表面積的非吸附性材料—陶粒作為微生物附著生長(zhǎng)的載體，并以活性炭作為最后的把關(guān)段，構(gòu)建了兩段式復(fù)合濾料曝氣生物濾池，系統(tǒng)研究了該濾池深度凈化印染廢水的影響因素、工藝條件、運(yùn)行特性及其反應(yīng)動(dòng)

2、力學(xué)和凈化機(jī)理；針對(duì)含重金屬印染廢水，研究了纖維素基重金屬吸附材料的制備技術(shù)及其對(duì)重金屬離子的吸附性能；得到了如下主要結(jié)論： 1．系統(tǒng)研究了曝氣生物濾池工藝參數(shù)，如氣水比、水力負(fù)荷(即HRT)、溫度、進(jìn)水濃度、pH等對(duì)有機(jī)物去除效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)氣水比為3、水力負(fù)荷在0.52m3/(m2·h)左右、HRT為1h、溫度在25℃～30℃、pH值控制在7.0～8.6之間，曝氣生物濾池對(duì)污染物的去除效率達(dá)到最佳，NH4+—N、C

3、ODcr、SS、濁度、色度的去除率分別達(dá)到89％、50％、80％、80％、75％以上，出水值分別低于1.2 mg/L、50 mg/L、10 mg/L、5 NTU、40倍，滿足生活雜用水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 2．研究了曝氣生物濾池深度處理廢水中同步硝化反硝化的影響因素及其機(jī)理，結(jié)果表明：曝氣生物濾池能夠進(jìn)行同步硝化反硝化脫氮的原理在于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行方式，利用該特性來實(shí)現(xiàn)氨氮指標(biāo)達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)是可行的。實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出顯著的短程硝化反

4、硝化特征。影響同步硝化反硝化的主要因素有溫度、DO、pH值和CODcr/N比等，在Q=4 L/h，HRT約為1h，溫度為20-28℃，DO為0.8—1.5 mg/L，pH值為7.2—8，CODcr/N為6.9—9.2時(shí)，同步硝化反硝化作用效果最明顯，TN的去除率為最大，在上述的各種條件下 TN去除率的平均值分別為63.4％、66，9％、65.5％和67.2％。 3．研究了曝氣生物濾池運(yùn)行特性與濾層高度的關(guān)系。結(jié)果表明：曝氣生物

5、濾池對(duì)CODcr、NH+4—N、SS、濁度、色度的沿層去除作用主要發(fā)生在進(jìn)水端以后60cm范圍內(nèi)。在本實(shí)驗(yàn)下，填料高度為100 cm已能滿足出水的要求。 4．研究了曝氣生物濾池的運(yùn)行周期及反沖洗工藝。結(jié)果表明：反沖洗強(qiáng)度和反沖洗時(shí)間是影響曝氣生物濾池再生的最重要參數(shù)。本試驗(yàn)條件下，在確保出水濁度達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)前提下，反沖洗順序及最佳設(shè)計(jì)參數(shù)為氣沖強(qiáng)度13 L/(m2·s)，氣水混沖中氣沖強(qiáng)度為11 L/(m2·s)、水沖強(qiáng)度為3

6、 L/(m2·s)，水沖強(qiáng)度為5 L/(m2·s)，沖洗歷時(shí)分別為2、3、5分鐘。該反沖洗工藝不僅具有良好反沖效果，而且可以節(jié)省能耗。得出在滿足出水濁度＜5 NTU的條件下，本實(shí)驗(yàn)條件下的最大水頭損失為100 cm，過濾周期為5 d。 5．探討了曝氣生物濾池凈化機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。得出如下兩點(diǎn)主要結(jié)論： (1)推導(dǎo)出了CODcr去除率與填料高度的關(guān)系式：通過試驗(yàn)，求得參數(shù)K1’=3.65，m=—0.1727，n=—0.

7、1754，從而得出了本試驗(yàn)條件下CODcr去除率與填料高度的關(guān)系式； (2)建立了BAF動(dòng)力學(xué)方程，通過試驗(yàn)求得了動(dòng)力學(xué)參數(shù)和不可生物降解的物質(zhì)：Vmax=44.2g/m3·h，Ks=35.4 mg/L，Sn=12.5 mg/L。得出BAF的基質(zhì)(CODcr)降解動(dòng)力學(xué)模型為：因此，染料廢水深度處理中難以生物降解物質(zhì)濃度占進(jìn)水濃度的比例大于10％。在本試驗(yàn)中，Ks/Vmas的值趨向于1，深度處理中的染料水降解性能較差。

8、 6．開發(fā)了一種纖維素基重金屬吸附材料的制備技術(shù)，初步探索了曝氣生物濾池對(duì)含重金屬印染廢水的深度處理工藝。結(jié)晶結(jié)構(gòu)為纖維素I的天然纖維素基本不能吸附重金屬離子，也難以被氧化而引入具有離子交換吸附能力的羧酸基團(tuán)，本文用NaOH溶液對(duì)天然纖維素進(jìn)行改性以提高其被氧化能力，以TEMPO—NaOCl—NaBr體系作為氧化劑選擇性氧化纖維素葡萄糖基環(huán)的伯羥基成羧基，系統(tǒng)地研究了堿處理?xiàng)l件對(duì)TEMPO—NaOCl—NaBr體系氧化天然纖維素反應(yīng)能

9、力的影響，測(cè)試和表征了氧化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及其對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附性能。結(jié)果表明，堿處理后，天然纖維素的C6位伯羥基能夠被選擇性氧化成羧基，NaOH溶液的濃度高，堿處理的時(shí)間長(zhǎng)，均會(huì)使天然纖維素的氧化反應(yīng)加快。引入羧基后，天然纖維素對(duì)重金屬離子的吸附能力大大增強(qiáng)，平衡吸附量隨羧基含量的增加而增大，但是以25 wt％NaOH溶液處理天然纖維素為原料制備的羧基含量為14.98 wt％的氧化纖維素，因?yàn)椴糠秩芙庥谒沟闷湮叫式档?。氧化纖