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《天津大学》 2007年
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生化法处理工业含酚废水

王强  
【摘要】: 本工作使用生化法处理工业有机含酚废水,该方法具有操作费用低廉、负荷大等特点,而且可以将有机污染物降解、矿化而转化为二氧化碳,水及各种无机物形式,是一种绿色工艺。 工作中设计了一种新型复式循环生物反应器,是一具有湍动程度高,传质效果好特征的三相流化床装置。实验中从取自天津市纪庄子污水处理厂的污泥中培养、分离、并驯化出两株嗜酚菌。经16SrDNA基因序列测量,确认所分离出来的两株嗜酚菌为Klebsiella oxytoca和Brachybacterium rhamnosum,而且本文所讨论Brachybacterium sp.属细菌降解苯酚研究属于首例报道。利用得到的嗜酚菌在复式循环生物反应器中处理难降解含高浓度苯酚和2,4-二氯苯酚工业废水。降解实验证实了,Klebsiella oxytoca和Brachybacterium rhamnosum菌降解苯酚速度高于在相同温度及初始苯酚浓度下假单胞菌属降解苯酚的反应速度,文中讨论了不同工艺条件下的有机污染物降解效果及其影响因素。同时根据质量、动量和热量守恒原理及热力学基本方程建立了复式循环生物反应器的数学模型,并得到了其数值解。 文中讨论了苯酚降解动力学行为,并且从统计热力学和非平衡态热力学出发,建立了一个新的具有普遍意义的适于复杂化学反应体系动力学模型。作为该方程应用的一个例证,讨论其在苯酚降解实验中的应用。结果显示应用所建立的动力学方程不仅仅能够在苯酚低浓度和高浓度生物降解区域很好的描述反应进程,而且在实验温度范围25.0℃-32.0℃内利用Arrhenius方程,可以准确的描述整体的苯酚降解动力学行为,其置信度为0.9996,属于极高度显著性。这点与现在通行的描述恒温过程的适用于低浓度生物生长Monod模型与适用于高浓度抑制反应的Haldane模型是完全不同的。模拟结果同时显示出,即使在恒温条件下对化学反应进程的描述,本方程也远远好于Haldane方程对实验进程的描述。 在研究工业废水的苯酚及氯酚降解过程中,需要同时定量检测苯酚及氯酚,而多组分同时分析方法在化学计量学中正是现阶段的研究热点所在。文中提出了非线性吸光度的概念,修正了一直沿用的线性Beer定律。并且首先将非线性Kalman滤波应用于计量学中。实验中应用非线性吸光度表示式同时测量了苯酚—邻氯苯酚混合体系、苯酚—2,4-二氯苯酚混合体系、对氯苯酚—邻氯苯酚混合体系以及邻苯酚—2,4-二氯苯酚等四对双组分混合体系。所得结果与同时分析中的经典多元最小二乘法、基于线性吸光度的Kalman滤波方法、以及现在通行同时分析标准方法,偏最小二乘法进行比较,回收实验结果一致的表明,经典最小二乘法的平均相对误差最大,基于线性吸光度的Kalman滤波方法与偏最小二乘法的平均相对误差接近,而所有基于非线性吸光度扩展Kalman滤波方法实验的平均相对误差均小于现在常规使用的上述三种同时分析方法。将同一个表示式,即非线性吸光度应用于四种不同的混合体系的同时测量中,而且与其它三种常规分析方法比较都得到了最小的平均相对误差,说明使用非线性吸光度描述混合体系的紫外-可见光吸收光谱是可靠的,并且也是可以推广的。 工作中提出了三组分混合体系的非线性吸光度表示式,并根据该式同时测量了苯酚邻氯苯酚与2,4-二氯苯酚三组分混合体系以及邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚与2,4,6-三氯苯酚三组分混合体系。对于有2,4,6-三氯苯酚存在的三组分混合体系,由于2,4,6-三氯苯酚的强极性作用导致吸收光谱的严重变形,至今未见一例有关三氯苯酚的同时分析报道,本文根据所建立的非线性吸光度关系式,成功的对邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚与2,4,6-三氯苯酚三组分混合体系实施了同时定量分析,得到了满意结果。并且回收实验也验证了基于线性Beer定律的经典最小二乘法,偏最小二乘法和线性Kalman滤波均不能完成正常的回收实验。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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9 ;淄博市人民政府办公厅关于以粉尘烟尘含酚废水化工异味综合整治为重点开展2008年第一次环保专项行动的通知[N];淄博日报;2008年
10 ;淄博市人民政府办公厅关于以粉尘烟尘含酚废水化工异味综合整治为重点开展2008年第一次环保专项行动的通知[N];淄博日报;2008年
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