UASB工藝處理三氯乙烯廢水研究及其運行參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、三氯乙烯(TCE)是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的化工溶劑之一，是環(huán)境中普遍存在的一種有機污染物。然而TCE使用后的不恰當處理使其嚴重的污染了大氣、土壤和水體，對環(huán)境和人體均造成了較大的危害，國外廣泛的開展了含氯有機污染物在地下水中的治理研究。生物修復(fù)技術(shù)以其處理效率高、降解徹底、不造成二次污染等獨特的優(yōu)點，逐漸成為人們關(guān)注的地下水有機污染物處理新技術(shù)。升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器是一種目前發(fā)展最快的高處理效率的廢水的厭氧處理的工藝。UASB反

2、應(yīng)器具有造價較低、占地較少、能耗較小，并且能夠回收利用資源等優(yōu)點，體現(xiàn)了3R(Reduce，Recycle，Reuse)的現(xiàn)代的環(huán)保思想。
　　 本研究將重點放在UASB反應(yīng)器中厭氧顆粒污泥降解TCE的處理效能的影響因素和反應(yīng)器運行參數(shù)的優(yōu)化。研究TCE對厭氧顆粒污泥的產(chǎn)甲烷毒性影響以及顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性恢復(fù)情況;研究連續(xù)運行條件下TCE在UASB反應(yīng)器中生物降解TCE的處理效果;探討反應(yīng)器運行溫度、進水pH值、水力停留時間(H

3、RT)等運行參數(shù)對TCE在UASB反應(yīng)器中降解效果的影響;并運用響應(yīng)面(RSM)的中心組合設(shè)計(CCD)對UASB反應(yīng)器的運行條件進行優(yōu)化。所得的主要結(jié)論如下:
　　 產(chǎn)甲烷毒性試驗表明:當TCE濃度為20mg/L和30mg/L時對厭氧顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性有重度抑制。產(chǎn)甲烷活性恢復(fù)試驗表明:當TCE濃度為5mg/、10mg/L和15mg/L時厭氧顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性得到恢復(fù)，而濃度為20mg/L和30mg/L時厭氧顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性

4、并未得到恢復(fù)，TCE引起了產(chǎn)甲烷菌死亡。
　　 吸附試驗表明:加入TCE的最初一段時間，顆粒污泥對TCE的吸附量較大，而且在加入TCE后約0.25h，顆粒污泥對TCE的吸附基本達到吸附平衡;隨后發(fā)生了解吸現(xiàn)象，大約在1h時又達到了解吸平衡。污泥對TCE的吸附和解吸曲線均符合Freudlich等溫方程，但吸附和解吸方程不完全一致，并且吸附量大于解吸量，說明部分的吸附是不可逆的。
　　 反應(yīng)器運行過程中，結(jié)合吸附試驗結(jié)果可知

5、，在厭氧條件下TCE的去除只有一部分是由于厭氧顆粒污泥對TCE的吸附作用，其余的是通過生物降解去除的。這說明，吸附與生物去除是相互交織在一起的，但主要以生物降解為主。
　　 在T=30℃，進水pH值為7.0±0.1，進水堿度為（1780±20）mgCaCO3/L的條件下，HRT由25h縮短至5h時，COD去除率在HRT=25h時達到最大96.17％，而在HRT=5h達到最低去除率83.36％;TCE在HRT=25h達到最大降解率

6、99.10％，而在HRT=5h時降解率最低83.99％; HRT的縮短會給系統(tǒng)帶來一定的沖擊作用，各項指標都有所下降，對TCE處理效能也有一定的影響，尤其是在HRT=5h的情況下更為嚴重。
　　 在HRT=15h，進水pH值為7.0±0.1，進水堿度為（1500±100）mgCaCO3/L時，溫度由20℃升高至30℃時，厭氧顆粒污泥的活性逐漸增強。溫度由30℃升高到35℃時，反應(yīng)器內(nèi)各項指標變化不明顯。而溫度在40℃時，厭氧顆粒

7、污泥的活性受到抑制。COD去除率在35℃時達到最大91.80％，而在40℃時達到最低去除率78.22％; TCE在30℃達到最大降解率97.89％,而在40℃時降解率最低77.90％。結(jié)果表明，隨著溫度的升高反應(yīng)器內(nèi)能適應(yīng)外部溫度變化的厭氧微生物逐漸占據(jù)優(yōu)勢，提高了反應(yīng)器運行處理TCE的效能。但當溫度過高時，TCE的降解率下降，說明降解TCE的微生物活性下降，使反應(yīng)器處理TCE的效能下降。
　　 在T=30℃，HRT=15h，進

8、水pH值由6.0上升至7.5時，厭氧顆粒污泥的活性逐漸增強。COD在進水pH值為7.5時達到最大去除率90.76％，而在進水pH值為8.0時達到最低去除率85.13％; TCE在進水pH值7.0達到最大降解率96.76％，而在進水pH值為6.0時降解率最低79.33％。進水pH值在7.0-7.5時，TCE的降解速率較快，并且反應(yīng)器內(nèi)各項指標均達到較好的水平，并且進永pH值小于7.0時TCE降解率明顯小于進水pH值大于7.0時TCE的降解

9、速率，說明偏酸環(huán)境對TCE降解的影響更大。
　　 UASB反應(yīng)器運行條件優(yōu)化試驗，采用響應(yīng)面法(RSM)中中心組合設(shè)計(CCD)對HRT、溫度和進水pH值進行優(yōu)化。通過模型預(yù)測的最適宜的UASB反應(yīng)器運行條件為HRT為19.44h，溫度為31.07℃，進水pH為7.13時，預(yù)測COD和TCE去除率達到87.04％和96.52％。以模型預(yù)測得到的最佳條件進行驗證試驗，實際操作中UASB反應(yīng)器運行條件為HRT為20h，溫度為32℃，