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微曝气Fenton氧化法—厌氧—好氧组合工艺处理含双酚A废水研究

作　者: 何志明
导　师: 堵国成
学　校: 江南大学
专　业: 环境工程
关键词: 双酚A (BPA) 微曝气Fenton氧化法厌氧颗粒污泥膨胀床膜生物反应器系统组合
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

作为重要的化工原料,双酚A( BPA )随着其大量的使用越来越多的进入到环境中,并且由于其难降解性,在环境中积累并经由生物积累效应进入人体,对人类健康和水质安全构成了巨大的威胁。因此,对BPA去除技术的研究具有十分重要的意义。目前国内外对此类有毒有害难降解废水处理技术的发展趋势是水处理工艺中高效新颖技术的应用和多元工艺组合的集成开发。本文提出采用高效“环境友好”技术的MAFOP(Micro-aeration Fenton Oxidation Process)– EGSB(Expanded Granular Sludge Bed)– MBR(Membrane Bioreactor)组合技术处理含双酚A废水。采用模拟BPA废水作为目标污染物,分别研究了MAFOP、EGSB反应器、MBR反应器的单体处理效果和过程研究。主要研究思想和目标是:微曝气Fenton氧化处理使部分COD降解、BPA化合物被转化成可降解的有机化合物或有机酸,提高废水的可生化性;厌氧处理去除废水中大部分COD,保证整个处理过程的高负荷和低成本,实现整体工艺的环境和社会效益;好氧处理使出水达标排放,实现整体工艺的环境和社会效益。本课题研究结果对实现废水处理的低投资、低运行成本、高稳定性和全面达标具有重要的学术意义和实践价值。本论文主要研究结果如下:1.采用微曝气Fenton氧化法处理模拟BPA废水,初始pH值为4.5、反应时间为15 min、H2O2/COD(质量浓度比)为2、H2O2/Fe2+ (摩尔浓度比)为16,反应温度为室温及微曝气量(曝气量为0.4 L/min)的反应条件下,COD去除率为70.0%,BOD/COD值则由原废水的0.02提高到0.50以上。采用MBR处理上述出水的结果表明,经微曝气Fenton氧化处理BPA的废水,可较好地适应后续的生化处理。2.以MAFOP出水作为EGSB反应器进水,启动耗时60 d,期间COD去除率在80 %以上,说明EGSB反应器可有效降解预处理出水中的有机物,运行效果稳定。3.一体式MBR反应器处理EGSB反应器出水时可行。MBR反应器处理效果高效稳定,COD和氨氮的去除效果好,去除效率分别达到94%和90%,出水COD浓度在60 mg/L以下,NH3-N浓度在2 mg/L左右;MBR系统对有机物的去除主要靠活性污泥微生物的分解代谢完成的,而膜组件的高效截留作用对稳定出水水质起到了重要作用,弥补了生物处理的不稳定性,提高了系统整体的抗冲击能力,使COD得去除率保持在较高的水平;硝化细菌及反硝化细菌是世代时间较长的菌,MBR反应器为其提供了良好的厌氧环境,有利于氨氮的去除。4.初始COD为12500 mg/L废水经微曝气Fenton氧化预处理后,经过9.6 h的厌氧处理,出水COD可达550 mg/L,COD去除率接近84.3 %;再经14 h的好氧处理后,出水COD在60 mg/L以下,达到《污水综合排放标准》(GB18918-2002)一级排放标准。采用MAFOP-EGSB-MBR组合工艺处理BPA生产废水,COD总去除率可达99 %,该工艺运行性能稳定,效果可靠,具有潜在的应用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-10
    1.1.1 污染状况  9
    1.1.2 双酚A 性质及其危害  9
    1.1.3 双酚A 的生产应用及其在环境中的分布  9-10
    1.1.4 双酚A 去除方法的研究进展  10
  1.2 Fenton 氧化法基本原理和应用  10-12
    1.2.1 高级氧化技术的概述  10
    1.2.2 Fenton 氧化法的作用机理  10-11
    1.2.3 Fenton 氧化法的研究和应用  11-12
    1.2.4 Fenton 氧化法的发展  12
  1.3 EGSB 反应器的结构、工作原理和特点  12-13
    1.3.1 厌氧生物处理  12
    1.3.2 EGSB 反应器的结构和工作原理  12-13
    1.3.3 EGSB 反应器的应用  13
  1.4 MBR 的结构、工作原理和应用  13-14
    1.4.1 MBR 的结构和工作原理  13-14
    1.4.2 MBR 反应器的应用现状  14
  1.5 研究的目的、意义和研究内容  14-16
    1.5.1 研究目的和意义  14-15
    1.5.2 研究内容  15-16
第二章微曝气Fenton氧化法预处理效果及其生物验证  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 材料与方法  16-17
    2.2.1 模拟双酚A 废水的配置及其性质  16
    2.2.2 试验装置  16-17
    2.2.3 微曝气Fenton 氧化法实验方法  17
    2.2.4 MBR 的运行条件  17
    2.2.5 分析项目与测定方法  17
  2.3 结果与讨论  17-23
    2.3.1 反应时间对微曝气Fenton 氧化法处理效果的影响  17-18
    2.3.2 初始pH 值对微曝气Fenton 氧化法处理效果的影响  18-19
    2.3.3 H_2O_2/COD(质量浓度比)对微曝气Fenton 氧化法处理效果的影响  19-20
    2.3.4 H_2O_2/Fe2+(摩尔浓度比)对微曝气Fenton 氧化法处理效果的影响  20-21
    2.3.5 曝气量对微曝气Fenton 氧化法处理效果的影响  21-22
    2.3.6 MBR 反应器中污泥性质的变化  22-23
    2.3.7 MBR 反应器中的污染物去除效果  23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 EGSB 反应器运行特性研究  24-35
  3.1 引言  24
  3.2 材料与方法  24-26
    3.2.1 废水水质  24-25
    3.2.2 工艺流程  25
    3.2.3 接种污泥  25
    3.2.4 实验设计及条件  25-26
  3.3 结果与讨论  26-34
    3.3.1 EGSB 反应器的启动及初期运行阶段  26-28
    3.3.2 温度对EGSB 处理的影响  28-29
    3.3.3 容积负荷对EGSB 处理的影响  29-30
    3.3.4 液体表面上升流速对EGSB 处理的影响  30-31
    3.3.5 水力停留时间对EGSB 处理效果的影响  31-32
    3.3.6 EGSB 反应器的二次启动  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 MBR 反应器运行特性研究及组合工艺研究  35-44
  4.1 引言  35
  4.2 材料与方法  35-36
    4.2.1 废水水质  35-36
    4.2.2 试验装置  36
    4.2.3 MBR 的运行条件  36
  4.3 实验结果与讨论  36-42
    4.3.1 MBR 对COD 去除效率  36-37
    4.3.2 MBR 对氨氮去除效率  37-38
    4.3.3 溶解氧（DO）对MBR 影响  38-39
    4.3.4 温度对MBR 影响  39-40
    4.3.5 MBR 对色度的影响  40
    4.3.6 停留时间对MBR 处理效果的影响  40-41
    4.3.7 抗冲击负荷试验  41-42
    4.3.8 MAFOP-EGSB-MBR 系统连续处理  42
  4.4 本章小结  42-44
主要结论  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-50
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  50

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