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高盐染料废水的生物降解及介体强化作用研究

郭建博  
【摘要】:本研究通过对驯化、筛选耐盐菌的基础生物学研究和氧化还原介体加速偶氮染料厌氧生物降解技术,来解决高含盐染料废水中高盐对传统生物处理系统抑制现象和偶氮染料厌氧生物降解耗时长的问题。 由3种不同来源的污泥进行耐盐驯化得到3种耐盐菌群,耐盐程度达到250g L~(-1)NaCl,用其对高含盐染料K-2BP模拟废水的厌氧降解研究,具有高效的降解效果,同时进行了耐盐菌的降解广谱性实验,结果表明驯化耐盐菌群对所选取的13种不同结构的染料均有较高的降解效果,从而为常规生物法应用于高含盐废水的处理提供了实验基础和理论依据。 通过优势耐盐菌对偶氮染料K-2BP废水厌氧降解动力学实验,模拟得出高盐条件下,偶氮染料K-2BP和盐浓度对生物降解双重影响动力学模型。其抑制常数K_(IS)和K_T值分别为329.5±175.8 mg L~(-1)和39.7±27.1 g L~(-1),说明耐盐菌受盐浓度和染料浓度的双重抑制。 针对偶氮染料厌氧生物降解耗时长的问题,进行了溴氨酸和固定化非水溶性蒽醌作为氧化还原介体对偶氮染料生物降解促进作用的研究,及4种固定化蒽醌技术的对比和溶解氧对降解过程的影响研究。结果表明溴氨酸和固定化蒽醌可提高偶氮染料生物厌氧降解速度率1.5-5倍,说明偶氮染料厌氧生物降解的氧化还原介体强化技术具备了理论上的可行性。 通过对4种结构相似偶氮染料的循环伏安特性测量及其生物厌氧降解速率实验,结果发现研究所选染料的生物降解速率分别为酸性黄-bis(Er-616.75 mV,0.01209 mol(g cell protein)~(-1)(h)~(-1)),酸性黄-11(Er-593.25 mV,0.01040 mol(g cellprotein)~(-1)(h)~(-1)),酸性黄-4(Er-513 mV,0.007575 mol(g cell protein)~(-1)(h)~(-1)),与各自循环伏安图中的还原峰电位间存在线性关系,Y=0.00004X-0.0116(R2=0.9424),表明电化学方法有可能用于生物体系发生反应部分模拟和预测研究 通过氧化还原电位(ORP)的变化特征来研究降解过程,对比分析了15%(W/W)NaCl和15%(W/W)Na_2SO_4对氧化还原电位变化特征的影响;以及醌类化合物对染料降解和氧化还原电位变化特征的影响。结果推测和理论分析表明ORP下降到-93mV以下才可能发生偶氮染料厌氧降解,且降解过程中电位维持在较稳定区域(-200mV至-300mV);不同盐类和醌类化合物(蒽醌和溴氨酸)对降解过程的氧化电位变化特征和降解有一定影响;而菌的浓度和染料浓度只对降解速度有影响,对ORP变化特征无影响。认为研究过程中ORP可作为偶氮染料生物厌氧降解过程中的一个重要控制参数。


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