己內(nèi)酰胺廢水除碳脫氮技術(shù)及零價鐵強化生物脫氮機理研究.pdf

1、己內(nèi)酰胺（caprolactam）是一種常見的化工原料，工業(yè)用途廣泛。己內(nèi)酰胺具有低毒性，長期接觸可使人出現(xiàn)頭昏頭痛、乏力等癥狀。當前國內(nèi)外主要采用回收法、萃取法、電解法、生物法和膜法等處理己內(nèi)酰胺廢水，各法普遍存在能耗偏高、成本高、反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)生二次污染等問題，需探索高效而又經(jīng)濟的己內(nèi)酰胺廢水處理方法。此外己內(nèi)酰胺降解過程會釋放氨氮到水體中，采用有效的生物脫氮工藝去除其降解過程產(chǎn)生的氮素，有效控制氮的排放對己內(nèi)酰胺廢水處理同樣具有

2、重要意義。
　　本研究先后采用序批式和馴化實驗分析己內(nèi)酰胺的去除效果，并以零價鐵可強化活性污泥微生物活性為切入點，考察零價鐵對序批式和馴化實驗己內(nèi)酰胺降解過程中生物脫氮反應(yīng)的效果影響；并深入開展零價鐵強化生物脫氮反應(yīng)的實驗研究，探究反應(yīng)初始pH、C/N和DO對生物脫氮反應(yīng)的效果影響，得到最優(yōu)反應(yīng)條件。在此基礎(chǔ)上，驗證零價鐵對生物脫氮的強化作用，并分別從微生物的同化作用、同步硝化反硝化作用、脫氮關(guān)鍵酶活性等角度深入探究零價鐵生物脫氮

3、反應(yīng)的總氮去除貢獻機制。最后結(jié)合生產(chǎn)實際，對浙江某廠實際己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多種廢水進行小試處理，以期出水COD可達到該廠所在化工園區(qū)的納管標準。得到的主要結(jié)論如下：
　?。?）序批式實驗采用O/A/O工藝可有效去除己內(nèi)酰胺，去除率為100％，COD去除率為84.9%，出水氨氮濃度為8 mg/L，總氮濃度為41.2 mg/L，在己內(nèi)酰胺完全降解的出水中引入零價鐵后出水的總氮濃度可降至30 mg/L，而不投加零價鐵的體系出水總氮

4、濃度無變化。
　?。?）馴化實驗發(fā)現(xiàn)活性污泥經(jīng)馴化后僅通過好氧反應(yīng)可降解處于較高濃度水平的己內(nèi)酰胺，其中未引入零價鐵的體系出水總氮濃度為37.3 mg/L，引入零價鐵的體系出水總氮濃度為20.2 mg/L，總氮濃度明顯降低。
　?。?）零價鐵強化生物脫氮反應(yīng)實驗的最優(yōu)反應(yīng)條件：反應(yīng)初始pH為8，C/N為14，DO為1.8 mg/L，反應(yīng)時間為6h，氨氮的出水濃度小于5mg/L，總氮的出水濃度約為11.5 mg/L，總氮去除率

5、為53%；此反應(yīng)過程中亞硝酸鹽氮的產(chǎn)生濃度很低，體系具有良好的生物脫氮效果。
　　（4）零價鐵強化生物脫氮反應(yīng)的活性污泥顏色呈磚紅色，污泥含鐵量上升；污泥沉降指數(shù)處于50~100的正常范圍，污泥沉降性能無較大改變；污泥比表面積增大、體積平均徑減??；鏡檢發(fā)現(xiàn)引入零價鐵的活性污泥中的微生物相豐富，有短桿菌和球菌，污泥的絮體結(jié)構(gòu)更為密實。
　?。?）零價鐵強化生物脫氮反應(yīng)機理探究實驗排除了零價鐵的化學(xué)作用及活性污泥中微生物的同化作

6、用對生物脫氮的貢獻，證明了引入零價鐵馴化的活性污泥具有同步硝化反硝化作用，從而增強生物脫氮效果，同時測得引入零價鐵馴化的活性污泥的四種生物脫氮關(guān)鍵酶AMO、NXR、NAR和NIR的酶活性分別為未引入零價鐵馴化的活性污泥的1.23倍、1.53倍、3.6倍、1.55倍。其中NAR酶作為微生物反硝化過程的關(guān)鍵酶，可有效還原降解硝酸鹽氮，這與反應(yīng)過程中硝酸鹽氮濃度降低的實驗現(xiàn)象相符。
　?。?）采用鐵碳微電解—O/A/O組合工藝對浙江某廠