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高浓度苯酚焦化废水生物强化处理技术研究

王黎明  
【摘要】:焦化废水是煤气净化、制焦以及焦化产品回收过程中产生的废水。由于焦化产品生产的工艺及方法的不同,导致其成分复杂,难以处理。焦化废水的主要污染成分为高浓度苯酚、甲酚、喹啉、以及其他低浓度杂环化合物,具有有机物浓度高和可生化性差的特点。本课题研究是以实现焦化废水的经济无害化处理为目标,探讨焦化废水的生物强化治理。 进行了苯酚特效菌的筛选,得到了两株高浓度苯酚降解菌JH6和JH8。通过ITS1-5.8S-ITS2区间rDNA基因测序和26S rDNA D1D2区基因测序以及形态观察,鉴定为Paecilomyces variotii JH6和Candida tropicalis JH8。 研究了两株苯酚降解菌JH6和JH8在不同温度、pH、以及葡萄糖添加量的情况下苯酚的降解效果。并且在充分溶氧条件下,进行了苯酚降解动力学研究通过实验数据拟合得到了两株菌的Haldane动力学模型参数,Paecilomyces variotii JH6:最大比生长速率μmax=0.345 h-1,苯酚限制常数Ks=180.4 mg·L-1,苯酚抑制常数Ki=286.78 mg-L-1;Candida tropicalis JH8:最大比生长速率μmax0.318 h-,苯酚限制常数Ks=95 mmg·L-1,苯酚抑制常数Ki=480 mmg·L-1。 进行了甲酚、喹啉以及Cr+6与苯酚的共机质体系的降解研究。苯酚浓度为600 mg·L-1时,菌株JH6能在72小时内完全降解200 mg·L-1的甲酚,对200 mg·L-1喹啉的最高降解率为80.4%。而菌株JH8仅能将100 mg·L-1甲酚去除73%,且无法降解喹啉。两株菌在Cr+6与苯酚共存体系中均能有效降解苯酚,且能将Cr+6完全转化为Cr+3。 通过接种纯培养的菌株JH6,构建了以活性炭纤维为载体的曝气生物膜反应器。反应器启动后,不断提高反应器运行负荷。对不同苯酚进水浓度和停留时间下,反应器出水苯酚浓度的变化,进行二级动力学模型拟合以及Stover-Kincannon动力学模型拟合。得到Stover-Kincannon动力学参数:最大基质去除率常数Umax=47.85 g·L-1·d-1,饱和常数Kb=48.11 g·L-1·d-1。采用接种菌株JH6的活性炭纤维-曝气生物膜反应器对实际焦化废水的处理进行了实验室小试研究。小试实验结果表明,在最佳工艺条件下,反应器出水苯酚、甲酚、喹啉、COD均能达到《钢铁工业水污染物排放标准GB 13456-92》。 采用生物强化技术为核心的以活性炭纤维为载体的曝气生物膜反应器可实现焦化废水的高效、经济、无害化治理。


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