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一体化臭氧—曝气生物滤池系统处理酸性玫瑰红废水的研究

作　者: 李豪
导　师: 汪晓军
学　校: 华南理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 一体化臭氧-曝气生物滤池酸性玫瑰红B 难降解废水动力学模型
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

酸性玫瑰红B是难生物降解的有机染料之一,长期存在对周围环境有很大的危害,而依靠传统生化处理法很难达到理想的处理效果,并且费用高,操作难度大。对难生物降解废水的处理,采用臭氧-曝气生物滤池技术,利用臭氧氧化提高其可生化性,再用曝气生物滤池的高效生化处理是一种切实可行的方法。目前,在采用臭氧-生化的工艺中,国内外报导的都是在两个反应器中实现臭氧氧化和生化,或者在一个反应器分为内部筒体和外部筒体两个系统进行臭氧氧化和生化(其实质相当于两个反应器),但是在一个反应系统中既实现臭氧氧化又实现曝气生物滤池生物降解,这方面的研究鲜有报道。本论文主要研究一体化臭氧-曝气生物滤池系统内污染物的降解机理及微量臭氧条件下曝气生物滤池内部微观的生物相问题,同时与常规的独立分开的臭氧氧化,曝气生物滤池生化组合工艺进行对比。本论文对一体化系统和分离式系统在处理酸性玫瑰红废水效果上进行定量的比较,研究发现：一体化臭氧-曝气生物滤池工艺对含酸性玫瑰红模拟废水的色度和COD去除效果好,当臭氧投加量58.4 mg/L,停留时间为4 h,气水比为4：1的条件下,脱色率可达92%,CODcr去除率达60%。同样条件下,分离式反应器对模拟废水脱色率达84.1%,CODcr去除率只有36.67%。在含酸性玫瑰红模拟废水色度和CODcr去除效果、处理成本、基建成本等方面,一体化臭氧-曝气生物滤池工艺要优于分离式臭氧-曝气生物滤池工艺。一体化臭氧-曝气生物滤池系统工艺简单,占地面积少,运行成本低,同时臭氧氧化为曝气生物滤池生化提供氧源,节省曝气量,曝气生物滤池的载体为臭氧氧化提供催化的载体,工程上一个反应器可以节省投资和运行费用,具有较强的工程实用性。臭氧氧化水中有机物的动力学分析认为,随着初始染料浓度的增加,反应速率常数降低,随着反应初始pH的升高,反应速率常数也降低,在酸性条件下,臭氧氧化酸性玫瑰红的反应速率高于碱性条件,这是由于酸性玫瑰红具有的特殊基团结构决定的。本论文建立了基于有机物浓度和反应器高度两参数的降解动力学模型,假定一体化臭氧-曝气生物滤池为理想的推流式反应器,可推导出其有机物去除动力学模型为Se=Soexp(mh),不同进水流量下的动力学模型为S=Soexp(-4.86Q-13157h),不同臭氧浓度下的有机物去除动力学模型为S=S0 exp[(-2.21×10-4c2-0.0228c)h],上述模型对于温度和pH值稳定的水质有一定的参考意义。一体化和分离式系统的生物量受营养基质浓度的影响较大。在有机物浓度高的进水端生物量较大,而出水端附近生物量较少,通过对一体化和分离式系统曝气生物滤池柱中生物量和生物活性的比较发现,一体化系统其生物量和生物活性要高于分离式系统,进一步验证了一体化系统处理效果要优于分离式系统的结论。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-26
  1.1 课题的提出  12-13
  1.2 印染废水主要处理方法  13-15
    1.2.1 物理法  13-14
    1.2.2 化学法  14-15
    1.2.3 生物法  15
  1.3 曝气生物滤池概述  15-17
    1.3.1 曝气生物滤池的发展  15-16
    1.3.2 曝气生物滤池的原理  16
    1.3.3 曝气生物滤池的特点  16-17
  1.4 臭氧高级氧化概述  17-19
    1.4.1 臭氧的性质  17-18
    1.4.2 臭氧降解污染物机理  18-19
    1.4.3 臭氧氧化的特点  19
  1.5 臭氧-曝气生物滤池在处理难降解有机物中的应用  19-23
    1.5.1 高级氧化在水处理中的应用  20
    1.5.2 臭氧-曝气生物滤池耦合技术  20-21
    1.5.3 一体化臭氧-曝气生物滤池概述  21-23
  1.6 本课题的主要研究内容  23-26
    1.6.1 课题来源  24
    1.6.2 主要研究内容  24-25
    1.6.3 本研究课题的特色与创新之处  25
    1.6.4 本研究的实际意义  25-26
第二章一体化臭氧-曝气生物滤池工艺与分离式工艺深度处理效果对比  26-38
  2.1 引论  26
  2.2 实验装置与实验方法  26-29
    2.2.1 实验装置介绍  27-28
    2.2.2 试验水质  28-29
    2.2.3 试验仪器与方法  29
  2.3 曝气生物滤池的启动挂膜及驯化  29-30
  2.4 一体化与分离式处理效果对比  30-36
    2.4.1 一体化系统对染料的COD和色度的去除效果  30-33
    2.4.2 一体化与分离式反应器处理效果对比  33-34
    2.4.3 一体化与分离式反应器基建及运行成本对比分析  34-35
    2.4.4 经济技术分析  35
    2.4.5 原因分析  35-36
  2.5 小结  36-38
第三章臭氧氧化染料废水动力学分析  38-47
  3.1 引论  38
  3.2 实验方法及实验内容  38-40
    3.2.1 实验装置  38-39
    3.2.2 分析方法  39
    3.2.3 酸性玫瑰红臭氧氧化效果  39-40
  3.3 臭氧氧化酸性玫瑰红染料的动力学分析  40-46
    3.3.1 实验条件  40
    3.3.2 臭氧氧化酸性玫瑰红染料的动力学方程  40-42
    3.3.3 染料浓度对臭氧氧化的影响  42-43
    3.3.4 pH值对臭氧氧化的影响  43-46
  3.4 小结  46-47
第四章一体化臭氧-BAF系统降解有机物动力学分析  47-58
  4.1 引论  47
  4.2 实验设备和实验方法  47
  4.3 一体化臭氧-BAF处理染料废水的影响因素  47-49
    4.3.1 不同进水流量对COD去除的影响  47-48
    4.3.2 不同臭氧浓度对COD去除的影响  48-49
  4.4 一体化臭氧-BAF处理染料废水的动力学分析  49-55
    4.4.1 有机物降解动力学模型推导  49-52
    4.4.2 一体化系统不同进水流量的动力学方程  52-54
    4.4.3 一体化系统不同臭氧浓度的动力学方程  54-55
  4.5 一体化臭氧-BAF不同高度臭氧氧化模型  55-56
  4.6 小结  56-58
第五章一体化臭氧-BAF系统中微生物研究  58-66
  5.1 引论  58
  5.2 实验内容及分析方法  58-59
    5.2.1 实验内容  58
    5.2.2 分析方法  58-59
  5.3 BAF生物降解有机物机理  59-60
    5.3.1 生物膜法降解有机物的机理  59-60
    5.3.2 曝气生物滤池的生物膜特性  60
  5.4 一体化和分离式工艺BAF中不同滤料高度的生物性能比较  60-65
    5.4.1 生物量与填料高度的关系  60-62
    5.4.2 生物酶活性比较  62-65
  5.5 小结  65-66
结论与展望  66-68
  1. 结论  66-67
  2. 展望  67-68
参考文献  68-74
攻读硕士学位期间取得的研究成果  74-75
致谢  75-76
附录  76

一体化臭氧—曝气生物滤池系统处理酸性玫瑰红废水的研究

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