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腐殖质微生物协同还原转化工业反渗透浓水中难降解有机物

夏交辉  
【摘要】:由于反渗透膜对水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质等具有稳定的截留能力,反渗透技术作为一种标准水处理技术已广泛的应用到了工业及生活用水的净化处理之中。但利用反渗透技术在高浓度有机工业废水二级生化出水再生水的制备过程中,会产生含有高浓度盐分、难降解有机污染物的浓水,其中有机污染物的主要成分包括多环芳烃、高级脂肪烃、多环芳香化合物以及卤代芳香族化合物,因为其分子结构中苯环、共轭双键、羰基、羧基等具有不同程度生物毒性官能团的存在,使得这些污染物很难被普通的处理方法去除,同时也很大程度上降低了浓水的可生化性。因此,如何有效地提高水质的可生化性,去除和降解转化这类难降解有机物成为反渗透浓水深度净化与回用的重要课题。本课题将臭氧协同紫外Fenton的高级氧化方法与腐殖质微生物活性炭膜生物处理系统结合到一起,首先对具有腐殖质还原活性的腐殖质还原菌进行分离纯化,对影响腐殖质还原菌生长的因素如p H、温度、盐度等进行研究,对分离得到的菌种进行生理生化特征的观察分析以及还原特性的探究,考察腐殖质还原菌的在不同条件下的生长习性和还原特性。紧接着利用臭氧协同紫外Fenton的高级氧化方法对反渗透浓水进行预处理,氧化分解污染物的同时能提高浓水的可生化性,然后结合活性炭对大分子有机物如腐殖质类等有机污染物的吸附能力以及腐殖质还原菌对有毒及难降解污染物的还原去除能力,建立以腐殖质微生物为优势菌群的活性炭膜生物反应体系,再利用腐殖质还原菌对Fe(Ⅲ)的还原特性,强化腐殖质微生物活性炭膜处理系统,对反渗透浓水中的COD、UV_(254)等代表性水质指标进行测定分析,研究腐殖质微生物对反渗透浓水中难降解有机污染物的协同还原转化机理,以实现对反渗透浓水的深度净化处理。微生物的分离培养的实验结果显示,腐殖质还原菌能很好地利用乙酸盐为电子供体对腐殖质模式物蒽醌2,6-双磺酸钠(AQDS)进行还原,在p H接近中性温度为30℃的环境中生长状态良好,并能适应盐度较高的条件,当用葡萄糖、乙酸钠作为电子供时,其表现出较强的还原活性,且对反渗透浓水的适应性良好,能够很好地还原去除浓水中的UV_(254)类污染物。利用高级氧化作为预处理的单因素实验中,臭氧协同紫外Fenton法对反渗透浓水处理的最佳条件为:pH为3.0,H_2O_2投加量为10 mM,硫酸亚铁的投加量为0.3 g/L,O_3的投加量是15 mg/L,紫外光照时间为60 min。经过高级氧化预处理之后,浓水出水COD的去除率在最佳条件下达到了59.2%,去除了浓水中的大部分有机污染物,也使反渗透浓水的可生化性得到了很大的改善。腐殖质微生物活性炭系统的挂膜和驯化实验结果表明,腐殖质还原菌能够在活性炭表面积聚,形成稳定的生物膜系统,经过驯化实验能够较好地适应反渗透浓水的水质。最后,高级氧化联合腐殖质微生物活性炭对反渗透浓水进行处理的实验表明,联合的处理方法能够对反渗透浓水进行深度的处理,同时能够有效地去除反渗透浓水中的有机物含量COD的值及UV_(254)。通过投加电子供体和Fe~(3+)盐能够强化腐殖质微生物活性炭处理系统,在最佳空床接触时间150min的条件下,反渗透浓水中COD值和UV_(254)类污染物的去除率分别达到最高的75.9%和84.5%,同时有效地使浓水中的色度、氨氮含量等得到了降低。


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