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电化学活性菌强化厌氧MBR处理硝基苯废水

作　者: 程江红
导　师: 柳丽芬; 王竞
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 硝基苯废水 Shewanella 生物强化 膜生物反应器
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


硝基苯作为重要的化工原料及化工中间体,广泛应用于苯胺、染料、医药和炸药的生产中。硝基苯使用广泛,具有较强的生物毒性,已经被多个国家列为优先控制污染物之一。硝基苯废水处理的最有效工艺是厌氧-好氧工艺,其中厌氧处理工艺能够提高后续好氧工艺的可生化性,但是由于普通厌氧微生物代谢速率缓慢,这已成为硝基苯废水完全生物降解的限速环节。基于此,本研究将电化学活性细菌(Shewanella sp.XB)／醌改性聚氨酯泡沫(Q—PUF)投加到厌氧膜生物反应器中,通过电化学活性菌与醌改性泡沫的协同作用来强化硝基苯废水的厌氧降解,同时也避免了强化菌种随出水流失。本论文利用血清瓶来模拟厌氧MBR进行了强化条件的探索,考察了四种生物强化方式、外加碳源等进水条件对硝基苯废水处理效果的影响,为生物强化膜生物反应器实际应用和硝基芳香类化合物废水的处理提供了参考依据。首先研究了模拟厌氧MBR在污泥浓度2g/L、Shewaneall sp.XB／Q—PUF(w/w)投菌量10%、葡萄糖10mM、pH7-8.驯化周期24小时条件下对硝基苯废水处理的影响,结果表明活性污泥体系投加Shewanella/Q-PUF对硝基苯去除效果最佳,经过6次模拟实验,硝基苯的去除率稳定在80%以上。在5g/L盐度时硝基苯的去除率依然可稳定在85%以上。其次在厌氧MBR中投加10％Shewanella sp.XB／Q-PUF(w/w).污泥浓度2g/L葡萄糖10mM、HRT=24h.T=15—30℃.进水硝基苯浓度维持在200mg/L时,反应器连续运行16天后,膜出水中硝基苯的去除率可达到90%以上,反应器稳定运行后,脱氢酶活性维持在18mgTF/(L.h)左右,污泥浓度稳定在1.5g/L左右。而相同运行条件下,要使膜出水中硝基苯去除率达到90%,未加Shewanella sp.XB／Q-PUF的活性污泥体系需连续运行近30天,而且对硝基苯的去除效果不稳定,可见Shewanella/Q-PUF的投加可使厌氧MBR系统迅速启动并稳定运行。利用DGGE技术对强化体系的污泥样品进行了微生物群落分析,结果表明系统的生物多样性在逐渐减少,后期基因测序结果表明希瓦氏菌可能成为强化厌氧MBR里的优势菌种。HPLC/MS分析结果表明,硝基苯废水厌氧降解的中间产物和终产物分别为苯羟胺和苯胺。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-24
  1.1 硝基苯废水概述  10
  1.2 硝基苯废水的处理方法  10-14
    1.2.1 物理处理法  10-11
    1.2.2 化学处理法  11-12
    1.2.3 生物处理法  12-14
  1.3 膜生物反应器概述  14-19
    1.3.1 膜生物反应器简介  14-15
    1.3.2 膜生物反应器的分类及优缺点  15-17
    1.3.3 膜生物反应器的发展概述  17-18
    1.3.4 厌氧膜生物反应器在污水处理中的研究应用  18-19
  1.4 生物强化的研究进展  19-21
    1.4.1 生物强化概述  19-21
    1.4.2 生物强化技术在MBR中应用  21
  1.5 本论文的研究目的、内容及技术路线  21-24
    1.5.1 研究目的  21-22
    1.5.2 研究内容及技术路线  22-24
2 实验部分  24-37
  2.1 实验材料与装置  24-27
    2.1.1 强化菌种及实验污泥  24
    2.1.2 模拟废水  24
    2.1.3 实验研究对象  24-25
    2.1.4 实验装置  25
    2.1.5 实验药品  25-27
    2.1.6 实验仪器  27
  2.2 实验方法  27-37
    2.2.1 硝基苯质量浓度及去除率的测定  27-29
    2.2.2 化学需氧量及污泥浓度的测定  29-30
    2.2.3 胞外聚合物的测定  30
    2.2.4 多糖和蛋白质含量的测定  30-33
    2.2.5 脱氢酶活性的测定  33-35
    2.2.6 反应体系生物群落基因组总DNA的提取  35-36
    2.2.7 PCR扩增  36
    2.2.8 变形梯度凝胶电泳(DGGE)分析测定  36-37
3 模拟厌氧MBR对硝基苯去除效果研究  37-43
  3.1 不同强化方式对硝基苯去除效果影响  37-38
  3.2 碳源对硝基苯去除效果影响  38-39
  3.3 葡萄糖浓度对硝基苯去除效果影响  39-40
  3.4 高盐下纯菌对硝基苯去除效果影响  40
  3.5 高盐下模拟厌氧MBR不同体系对硝基苯去除效果影响  40-42
  3.6 本章小结  42-43
4 厌氧MBR对硝基苯去除研究  43-48
  4.1 活性污泥体系对硝基苯的去除  43
  4.2 活性污泥体系对COD的去除  43-44
  4.3 活性污泥体系中脱氢酶活性变化  44-45
  4.4 活性污泥体系中污泥浓度变化  45-46
  4.5 活性污泥体系中EPS变化  46-47
  4.6 本章小结  47-48
5 生物强化厌氧MBR对硝基苯去除研究  48-59
  5.1 强化体系对硝基苯的去除  48
  5.2 强化体系参数变化  48-51
    5.2.1 强化体系对COD的去除  48-49
    5.2.2 强化体系中脱氢酶活性变化  49-50
    5.2.3 强化体系中污泥浓度变化  50-51
  5.3 强化体系的生物相分析  51-52
  5.4 强化体系的微生物群落变化DGGE分析  52-55
  5.5 强化体系的膜污染及膜表面分析  55-57
  5.6 肖基苯降解产物及降解途径分析  57-58
  5.7 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-69

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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