选择性生物强化处理互抑型有机废水的研究

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化工废水所含有有毒有机物会对微生物的降解活性会产生严重抑制,对污水生物处理系统的稳定高效运行产生严重威胁,成为化工废水处理研究的热点与难点。树脂吸附法对化工废水中不同有机污染物具有良好选择性吸附分离能力,但是其脱附过程成本较高以及可能产生的污染转移,都影响了其更广泛的应用。本研究将生物强化技术应用于树脂的脱附再生,实现了树脂的低耗清洁再生;同时结合生物强化高效降解与树脂选择性吸附的特点,提出树脂选择性解除有毒物质对生物降解抑制的新方法,实现了多组分废水中不同污染物的选择性生物强化处理新方法。 硝基苯降解菌初步鉴定为枯草芽孢杆菌;在硝基苯浓度低于200mg/L的优化条件下,接种量为5%(体积比),温度为25~30℃,溶液pH为6~8,振荡速率为90~120 r/min的优化条件下,能够将溶液中的硝基苯降解殆尽;在硝基苯降解过程中有产物苯胺生成,当硝基苯降解结束后,微生物可以苯胺为物质能量来源,将降解进行到底。苯酚降解菌在苯酚浓度不超过300 mg/L,温度为25~30℃,溶液pH为7~8之间,振荡速率为120 r/min的优化条件下,能将苯酚降解彻底。苯胺降解菌在温度为25~30℃,溶液pH为7~8,振荡速率为120 r/min的条件下,能将苯胺降解彻底。 在与活性污泥混合接触过程中,树脂的结构强度均有一定程度的下降,其中苯乙烯树脂优于丙烯酸树脂,大孔型树脂优于凝胶型树脂。枯草芽孢杆菌对树脂都具有一定的附着量,其中阴离子交换树脂对微生物具有最高的吸附量;阳离子交换树脂次之;吸附树脂对微生物的吸附量最小。树脂表面的季胺基团对微生物降解活性具有明显的抑制作用。微生物在树脂表面的附着是一个可逆的过程,受到多种因素的影响,微生物在树脂表面的吸附量与生物接触时间、微生物浓度、无机离子浓度成正比,与pH、水力剪切力成反比。 树脂NDA-150对硝基苯的吸附是一个可逆过程,硝基苯在树脂内部与液相主体之间存在动态吸附平衡。树脂对硝基苯的吸附受环境条件影响较小,对冲击负荷具有较强的缓冲能力。生物强化对树脂的再生是一个浓差推动过程,伴随着液相中硝基苯的生物强化降解,硝基苯的动态吸附平衡被打破,树脂所吸附的硝基苯被不断释放出来,与此同时树脂的吸附能力得到恢复。生物强化对树脂的再生是不彻底的,经过生物强化再生的树脂内部仍有约53 mg/g的硝基苯残留,树脂再生程度受到微生物对硝基苯的降解动力学极限浓度的限制。经过70天的生物强化再生循环实验表明,树脂的吸附性能在最初阶段略有下降,随后吸附性能保持相对稳定。 对于含有有毒有机物的化工废水,通过树脂的选择性吸附分离,将高毒性有机污染物从废水中吸附分离,然后分别采用生物强化技术进行生物降解,实现多组分体系中不同污染物的选择性生物强化处理;对于高浓度有机化工废水,通过树脂的吸附浓缩,大幅度降低有机污染物在生物强化反应器中的浓度,从而解除高浓度所产生的基质抑制,实现高浓度化工废水的生物处理。对于高盐度化工废水,通过树脂的选择性吸附,使得有机污染物与无机盐相分离,然后通过生物强化的方法对树脂所吸附的有机污染物进行脱附降解,实现高盐度废水的生物处理。
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