新一代水處理技術(shù)研究——臭氧-生物活性炭纖維.pdf

1、為了進(jìn)一步提高和發(fā)展水的深度處理技術(shù)，在臭氧一生物活性炭(O<,3>-BAC)的基礎(chǔ)上，用性能更好的活性炭纖維(ACF)作為微生物載體，代替BAC中的顆?；钚蕴浚M(jìn)而形成新一代生物炭水處理技術(shù)：臭氧一生物活性炭纖維，并研究其應(yīng)用于微污染原水和模擬苯酚廢水處理的性能。 經(jīng)過微生物培養(yǎng)、馴化、分離、篩選以及在炭吸附柱掛膜，進(jìn)而形成生物活性炭纖維處理柱。從微污染原水中經(jīng)馴化篩選得到芽孢桿菌屬(Bacillus)和惡臭假單胞菌(Pse

2、udomonas putida)兩株菌種，在生物活性炭纖維柱上取樣經(jīng)篩選得到菌種五株，經(jīng)顯微鏡觀察及對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮的去除情況初步確定為硝化菌(Nitrifying bacteria)，還有芽孢桿菌屬(Bacillus)和氣生真菌(Aericolousmycelium)，另兩種經(jīng)全自動(dòng)微生物鑒定儀鑒定為惡臭假單胞菌(Pseudomonasputida)和睪丸酮叢毛單細(xì)胞菌(Comamonas testosteroni)。經(jīng)篩選得到除酚

3、工程菌為惡臭假單胞菌和氣生真菌。 選擇了四種不同活性炭纖維材料作為載體材料，考察它們的生物相容性，分析研究了孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)生物掛膜效果的影響，發(fā)現(xiàn)增加中孔孔容和中孔面積有利于微生物的固定。通過掃描電鏡技術(shù)觀察了微生物在活性炭纖維(ACF)上的生長狀況，發(fā)現(xiàn)微生物的種類和數(shù)量隨運(yùn)行時(shí)間的增加而增多。結(jié)果表明ACF的生物相容性很好，能形成有效的生物活性炭纖維(BACF)。 利用BACF對(duì)微污染原水進(jìn)行處理，氨氮、亞硝酸鹽氮

4、、UV<,254>有機(jī)物的最佳去除率分別達(dá)到90﹪或以上，運(yùn)行較長時(shí)間后仍然能保持較好的去除效果。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了生物活性炭纖維去除污染物的機(jī)制，研究表明生物炭運(yùn)行初期僅物理吸附發(fā)揮作用，因此去除率較低；而隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，炭上生物膜的形成導(dǎo)致生物降解作用增強(qiáng)，從而去除效率逐漸增大。研究了pH值、溫度、流速等BACF運(yùn)行條件對(duì)處理效果的影響，并通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了最佳的運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)為了延長BACF使用壽命和提高處理效果，對(duì)生物活性

5、炭纖維進(jìn)行了反沖洗再生。對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮、總磷、鋅離子和UV<,254>有機(jī)物的去除機(jī)理進(jìn)行了初步地探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明BACF柱內(nèi)存在反硝化過程，從而有助于生物硝化反應(yīng)的進(jìn)行和防止亞硝酸鹽氮的積累。BACF柱內(nèi)的假單胞菌對(duì)于單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴均具有較好的降解作用，從而可以有效地去除UV<,254>含苯環(huán)類有機(jī)物，假單胞菌屬于聚磷菌，所以對(duì)總磷的去除也比較明顯。同時(shí)BACF柱內(nèi)存在的真菌對(duì)微污染原水中的鋅離子有很好的吸附效果。

6、 利用臭氧氧化與生物活性炭纖維結(jié)合的組合工藝情況，即O<,3>-BACF技術(shù)對(duì)含酚廢水進(jìn)行處理。探討了苯酚濃度、pH值、溫度等因素對(duì)處理效果的影響，從而確定了最佳運(yùn)行參數(shù)?？疾炝吮椒雍涂傆袡C(jī)碳(TOC)去除率的相關(guān)性，并對(duì)苯酚降解的中間產(chǎn)物進(jìn)行了分析。通過定期地對(duì)O<,3>-BACF裝置進(jìn)行反沖洗再生，以恢復(fù)和保持生物活性炭纖維的活性。研究發(fā)現(xiàn)反沖洗再生所需的時(shí)間很短，而且再生后的炭柱在運(yùn)行1~2天后就基本恢復(fù)了原來的處理能力。

7、 對(duì)臭氧氧化苯酚的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，苯酚濃度隨臭氧氧化時(shí)間的變化符合表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)關(guān)系式，并確定了不同苯酚濃度下的反應(yīng)速率常數(shù)。單一菌種去除苯酚效果有很大差異，在馴化初期，對(duì)苯酚的降解能力及其微弱，降解率僅為10﹪，而經(jīng)馴化后的菌株對(duì)苯酚去除率幾乎能達(dá)到了100﹪。在溫度25～35℃時(shí)，去除率隨溫度的升高而增大，在．35℃時(shí)降解最好，此時(shí)微生物大量繁殖，酶的量也增加，縮短了降解時(shí)間。pH值在中性范圍內(nèi)對(duì)苯酚的去除率較