废水处理新技术研究硕士学位论文Word文件下载.docx
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在加入了磁性木屑后，对于Zn2+的降解也没有提高。
（5）通过实验得知，对于苯酚的降解活性污泥的效果较好，对于Zn2+的降解效果不理想可能跟重金属的降解有关，通过本实验，推测Zn2+的降解主要依靠吸附作用。
苯酚的降解和后面稳定中的连续运行的趋势和效果是相同的，说明MBR对于苯酚的降解比对Zn2+的降解稳定性较好。
关键词：
活性污泥；
膜污染；
MBR；
Zn2+/苯酚；
废水处理
Abstract
Activatedsludgeisamicrobialcommunityattachmentoforganicsubstancesandinorganicsubstances.Microbialcommunitygenerallycontainbacteria,protozoaandalgae.Amongthem,thebacteriaandprotozoaarethetwomainkinds.Activatedsludgeismainlyusedtodealwithwastewater.Activatedsludgeprocesscanremovephenolandotherorganicwastewater,andbiomassmaterial──sawdust，theeffectofadsorptionbiodegradationtoheavymetalisbetter.MembranefoulinginMBRisoneoftheimportantfactorsaffectingreactorprocessingefficiency，membranefoulingismainlywiththehydrauliccondition，sludgereactorandthepropertiesofmagneticsawdust,thenatureofthepollutantsandconcentrationandsoon.Therefore,thisarticleusedZn2+/phenolcompoundpollutioninwastewaterastheresearchobject,inthelatemagneticsawdustisaddedandisusedit’smagnetismandadsorption,underdifferentHRT,sludgeconcentration,treatmenttime,exposurevolume,currentdensity,MBRisusedtocompositetheheavymetal/organicinwastewater,andintheabovecases,membranefoulingwasresearchedon.
Obtainthefollowingconclusion：
（1）Activatedsludgeintwostagesintheprocessofdomesticationhave:
thesecondstageisbetterthanthefirststage,thatispartofthesludgeisformedinthefirststagepossibledeath,whenthesecondstagejoinsludgeconcentrationishigherthanthebestsludgetreatmentconcentrationto3260ppmto3991ppm，thedomesticationofthe13days,CODdegradation,fasterthanthefirststageofdomesticated8days,showsthatundertheconditionofthemicrobialgrowthandactivityofthesituationisbetter,moreshowthatMLSS=2984ppmdomesticationsludgeinthepossibilityofdeath.
（2）Bythetargetwastewaterwithactivatedsludgeandmagneticsawdusttwodifferentcarrier,theconcentrationofphenolwastewatersludgefor25mg/L.Within12hcanachieve84.59%ishigher55%thanmagneticsawdust;
Fortheconcentrationof50mg/LwithZn2+wastesawdustmagneticeffectisgood,itcanremovalratecanreach96.6%in18h，8%higherthansludge.Butbothofthemtheremovalratedecreasedin18h.AfterhangingmembraneMagneticsawdust'
sremovaleffectissuperiortothetwoseparatecarrier,itshowsthatitisaJointactionbetweenthemindealingwithZn2+/phenolwastewater.
（3）addinggooddomesticatedactivatedsludgeintheMBR,bychangingtheconditionsuchastheconcentrationofsludge，HRT,theexperimentalresultsshowthattheMBRofthediaphragmintheMLSS=3260partspermillion（PPM）,HRT=12h,I=40mAandwhendiaphragmisoutsideofthemainreactionzonethemembranewaterfluxattenuationisminimum,membranefoulingisthelightest.Theadditionofelectricfieldcanstimulatetheactivityofmicroorganisms,toreducetheinfluenceofactivesludgeonthemembranefouling.
（4）Incontinuousoperation,totheZn2+=100partspermillion（PPM）,phenolto50PPMtargetwastewater,Phenoldegradationratecanreachmorethan90%,whiletheaveragedegradationrateofZn2+isonly67.23%.Afterjoinedthemagneticsawdust,thedegradationofZn2+don'
timprove.
（5）throughtheexperiment，itshowsthattheeffectofthedegradationofphenolactivatedsludgeisbetter,thedegradationeffectofZn2+isnotidealwhichmayberelatedtothedegradationofheavymetals,throughthisexperiment,speculatedthatthedegradationofZn2+mainlydependontheadsorption.thetrendsandeffectofthedegradationofphenolandthestabilityofthecontinuousoperationofisthesame,thatMBRforthedegradationofphenoldegradationthanZn2+hasgoodstability.
Keywords:
activatedsludge;
Membranepollution;
TheMBR;
Zn2+/phenol;
Wastewatertreatment
目录
第1章绪论10
1.1重金属/有机废水简介10
1.1.1重金属废水的处理方法10
1.1.2有机废水的污染概况13
1.1.3含酚废水的处理方法14
1.1.4重金属/有机复合废水处理现状15
1.2MBR简介及在水处理中的应用16
1.2.1MBR在国内外的研究现状16
1.2.2MBR用于水处理中的不同构型16
1.2.3MBR在水处理中的应用研究18
1.3膜污染的研究现状18
1.3.2膜污染的分类19
1.3.3膜污染的影响因素19
1.3.4MBR中膜污染的防治和清洗措施20
1.4本课题的研究目的与内容22
1.4.1研究目的22
1.4.2研究内容22
第2章活性污泥与磁性木屑对比研究及其优化条件的选择23
2.1实验材料与仪器23
2.1.1实验材料23
2.1.2实验试剂23
2.1.3实验仪器24
2.2实验方法25
2.2.1好氧污泥的培养及驯化方法25
2.2.1.1好氧污泥的培养25
2.2.2不同载体下苯酚和Zn2+降解的优化条件选择及对比效果研究26
2.2.2.1不同载体对苯酚降解效果的影响26
2.2.2.2不同载体对Zn2+降解效果的影响27
2.3分析方法27
2.3.1SV30的测定[52].27
2.3.2MLSS的测定[53]27
2.3.3COD的测定[54]27
2.4结果与讨论28
2.4.1活性污泥的驯化结果28
2.4.2不同污泥浓度下污染物降解效果的比较29
2.4.3不同载体对苯酚降解效果的影响30
2.4.3.1不同载体对苯酚降解效果的影响30
2.4.3.2不同载体对Zn2+降解效果的影响31
2.5本章小结32
第3章膜污染的特性研究33
3.1实验材料33
3.2实验方法33
3.3分析方法34
3.4结果与讨论34
3.4.1不同污泥浓度对膜污染的影响34
3.4.2不同电流强度对膜污染的影响34
3.4.3不同水力停留时间对膜污染的影响35
3.4.4不同膜片位置对膜污染的影响36
3.4.5膜污染的控制因素的优化37
3.4.5.1不同污泥浓度下COD的降解情况37
3.4.5.2不同电流强度下COD的降解情况38
3.4.5.3不同水力停留时间下COD的降解情况39
3.4.6膜污染原因初探39
3.4.6.1膜污染过程中膜片上TOC的变化40
3.4.6.2膜污染过程中MBR中污泥浓度的变化41
3.4.7运行过程中膜污染的情况和膜面污染物质分析41
3.5本章小结43
第4章MBR对Zn2+/苯酚复合废水处理效果的特性研究44
4.1实验材料与仪器44
4.1.1实验材料44
4.1.2实验仪器45
4.2实验装置和方法45
4.2.1水力条件确定的单独实验45
4.2.2连续实验装置及方法45
4.3分析方法46
4.4水力条件确定的单独实验分析47
4.5连续运行实验结果与讨论50
4.5.1短时间内连续运行期间污染物的去除效果51
4.5.2长时间内连续运行期间污染物的去除效果52
4.5.3稳定后连续运行期间污染物的去除效果52
4.5.3.1稳定后连续运行期间苯酚的去除效果52
4.5.3.2稳定后连续运行期间Zn2+的去除效果54
4.6本章小结54
第5章结论与建议56
5.1结论56
5.2建议57
参考文献58
致谢61
攻读硕士学位期间参加的科研情况62
第1章绪论
1.1重金属/有机废水简介
重金属/有机废水是种难降解的复合废水，存在广泛，危害较大。
它的高效处理方法鲜有报道，主要问题在于两者的复合后毒性较大，污染较重，对水体环境、动植物及人类的安全影响严重，另外目前我国对重金属开采利用增多，造成了这方面部分资源的紧缺，如何从这种复合废水中提取出重金属也备受关注，因此对于重金属/有机废水的处理受到了国家和政府的密切关注，科研者也在热烈探讨有效的治理方法。
1.1.1重金属废水的处理方法
重金属在水体中含量超标时，会对环境和人体造成较大危害，世界各国也对重金属的排放标准进行了制定，其中部分重金属的排放标准如表1.1[1]，重金属随废水排出时，即使浓度很小，也可能造成危害。
由重金属造成的环境污染称为重金属污染[2]。
图1.1工业废水排放的重金属浓度规定（mg/L）
Fig1.1theprovisionsofheavymetalconcentrationinindustrialwastewateremissionsprocess（mg/L）
重金属废水常见于金属硫化物矿、铁矿[3]、电子工业和冶金工业以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业[4]等，也是在工业鞣革、颜料加工生产、家电制造以及固废的洗涤过程产生的，它的成分复杂，其污染是当今世界三大水环境污染方式之一,水体的重金属污染治理逐渐成为人们研究的热点问题[5]。
研究者在不断的研究各种新型高效的处理方法，重金属废水的污染呈现加剧的趋势，而以往研究的方法表明虽然处理方法多样[6]，这其中比较多的主要是物理法、化学法、物理化学法等。
而实际中成熟和应用广泛的是化学法和物理化学法[7]。
重金属废水的处理方法具体包括物理法（活性炭吸附法、溶剂萃取、反渗透法等）、化学法（普通化学法、离子交换法、电化学法等），生物法（生物絮凝法、生物吸附法、微生物代谢法）。
各方法的优缺点见表1.1。
其主要的危害还是会在食物链中的聚集，一旦进入食物链很难再被排出，随食物链的级别升高聚集程度也不断加强，最终到达动物和人体内[8]。
生环境中的重金属被一级一级的生物通过摄取而不断累积到下一个高级生物体中，在这个环节中经过不断的生物放大，最后到食物链的顶端即人体中残留，造成中毒危及人的健康和生命[9]。
重金属江河湖泊等流域土壤植物农作物动物体内人体内富集
图1.2重金属的主要富集途径之一
Fig1.2Oneofthemainwayofenrichmentofheavymetals
水体中的锌主要源于采矿开发、颜料、电镀、冶炼等工业企业生产排放的污水中，其在一定的浓度范围内是人体生长发育的所需元素，有助于人体生长发育和骨骼成长，减少动脉硬化和皮肤病的发病率[10]，毒性较其他重金属的毒性低，但锌形成的有机物质毒性很强[11]。
虽然不是主要的重金属污染物，但是摄入超出了允许范围就会对人和动物等生物体产生危害，如食入锌过多可引起急性锌中毒，有呕吐、腹泻等胃肠道不适症状；
工厂锌雾吸入可引发低热及感冒样症状；
慢性锌中毒可造成贫血等症状；
在动物实验可致肝、肾功能及免疫力受损[12]。
当锌在水体中含量过多时也会对给动物和植物造成危害，如当锌浓度为1mg/l时，能轻微地抑制水体的生物氧化过程，当有鱼类生存的水域含锌浓度超过50mg/l是，会引起鱼类的急剧死亡，灌溉用水中锌浓度达到300mg/l时，会导致土壤盐渍化和水稻等农作物死亡。
《国家污染综合排放标准》（GB8978-1996）将锌列为第二类污染物，并且在一级标准中规定总锌的含量的最高允许排放浓度为2mg/l。
这些都说明锌的危害也不容忽视。
表1.1重金属废水处理方法的比较[13~17]
Table1.1Comparisonoftreatmentmethodsofheavymetalwastewater
分类
方法
优点
缺点
物理法
活性炭吸附
成本低、占地小,处理效率较高。
速率慢,不宜处理高浓度的废水。
溶剂萃取
可连续操作，分离效果好。
能耗较大
反渗透
成本低、占地小、易操作,
可回收有用材料。
需制造高效长寿的渗透膜
化学法
离子交换法
去除效果好、速率快，可回收金属离子。
一次性投资高、占地面积较大,
废水中污染物浓度不宜太高。
普通化学法
投资少、见效快、处理技术容易掌握。
耗材多,尾排水回用困难,且占地较大。
电化学法
设备简单，可以回收金属，易于自动控制，以电子作为反应剂,可避免产生二次污染。
能耗大，投资成本高，。
生物法
生物絮凝法
处理方便安全，无二次污染，絮凝效果优。
成本高，试剂保存困难。
生物吸附法
来源广，成本低，吸附速率快。
吸附后的分离问题。
微生物代谢法
投资及运行费用低，产泥量少，操作简单。
重金属离子对微生物有毒性。
1.1.2有机废水的污染概况
随着的经济的高速发展，现代工业废水排放量日益增多，对环境的污染与日俱增，水体污染成为了挑战人类生存的急切问题。
而造成水体严重污染的主要污染物是有机物[18]。
有机废水就是以有机污染物为主的废水，主要来源于造纸、皮革及食品等行业，而按性质来源分为易于生物降解的废水，易于生物降解但含有害成分的废水，难于生物降解且含有害成分的废水3类。
其废水的特点为有机物浓度高、色度高有异味、成分复杂以及具有强酸强碱性等。
其易造成水体富营养化，危害比较大，故也是当前处理比较多的废水。
碳水化合物[19]、蛋白质、油脂等有机物质是城市生活废水和工业生产中产生的，主要以悬浮或溶解状态广泛存在于各种污水中，而在工业废水的排放中也含有这些物质，这些物质如不经处理对环境会造成污染，一般可通过微生物的生物化学作用而分解。
在工业废水的“三废”处理中涉及的主要也是有机物质的处理，在制糖、造纸、养殖、PTA等行业产生的工业废水中也可通过生化法处理废水中的有机物，处理中产生的沼气用于发电，从而能实现有机物的利用。
同时随着工业的发展，产生的有机污染也相应加重，若采用其灌溉农田，会使土壤污染，降低农作物的质量；
鱼类等水生生物在有机物污染的水体中生长，使它们致毒并大量死亡，也有可能使鱼类及水生植物发生变异，通过食物链的富集，最后而影响人类自身健康；
当然水体中的有机物对人体也有直接或间接的危害，表现为能导致沙眼、皮肤病、肝炎、肝癌、胃癌等疾病；
另外还会加剧生态的破坏和退化，制约工业产业的发展，造成大量的经济损失[20]。
因此急需对有机废水进行有效的处理，目前的处理方法主要有物理法、化学法和生物法，具体的方法包括了超临界氧化法[21]、超声波法[22]、电化学工艺[23]、电化学高级氧化[24]、固定化催化光反应[25]及各种生物化学法等，但是单一的处理方法往往受各种条件的限制，很难达到处理要求，因此需要对多种处理方法的联合技术进行研究。
1.1.3含酚废水的处理方法
酚类化合物是有机物的一种，是有机废水中毒性较强、危害较大的污染物。
含酚废水对水体和地表的生物危害很大，有文献表明[26]，水体遭受酚类污染后，由于废水的耗氧量高，水体氧的平衡会严重破坏;
在不同苯酚浓度范围内会造成不同情况的污染，当水中苯酚浓度在0.002-0.015mg/l范围内时，可若采用加氯杀菌会导致恶臭产生氯酚也会损害水质[27]，这时水体将不能直接作为饮用水源;
酚类物质对鱼类的毒性范围一般为4-15mg/l，酚的毒性还会使水体中其它生物（如细菌、软体动物等）的自然生长速度受到很大抑制，并有使它们停止生长的可能。
用酚浓度>
1mg/L的水灌溉黄瓜地，收获的黄瓜有异味。
在产生的工业废水中，含酚废水是其中之一。
具有来源广、水量大、危害重的特点[27]。
当含酚浓度达到1~2mg/L时,鱼类即出现中毒症状,超出4~5mg/L时,将引起鱼类的大量死亡;
酚的毒害作用是苯酚和低级酚能使皮肤过敏,此外酚的毒性能通过抑制水中微生物的生长速度,影响水的生态平衡;
对人体的危害表现在能使人的肝、肾受损,若长期饮用酚污染的水源,会有慢性中毒、头痛、疲劳、失眠、耳鸣、白血球下降及记忆衰退等
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