降解苯胺過程好氧污泥顆粒化研究.pdf

1、苯胺及其衍生物是一大類有毒、具三致效應(yīng)與遺傳毒性的典型有毒持久性污染物(Toxic Persistent Pollutants),廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、橡膠等生產(chǎn)工業(yè)過程,因其具有生物毒性、穩(wěn)定性、疏水性、生物富集性等特點,通常長期滯留在環(huán)境中。迄今為止,傳統(tǒng)生物處理工藝只能處理低濃度苯胺廢水,而其他如光催化氧化、電化學(xué)、臭氧氧化、樹脂吸附等物理化學(xué)處理方法因其昂貴的處理費(fèi)用或二次污染等問題而限制了它們的廣泛應(yīng)用。鑒于好氧顆粒污泥

2、可持留多功能菌群,耦合活性高,同時具有結(jié)構(gòu)致密、沉降性能優(yōu)異、污泥持留量高等優(yōu)點,本研究以序批式氣提生物反應(yīng)器(SABR)為平臺,通過控制有機(jī)負(fù)荷、污泥沉降時間、水力剪切力等工藝條件,探索處理高濃度苯胺廢水好氧污泥顆粒化的反應(yīng)器運(yùn)行控制策略。實驗以苯胺(AN)為唯一碳源、氮源,SABR運(yùn)行一個半月,反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)細(xì)小污泥顆粒。通過縮短污泥沉降時間,逐步提高進(jìn)水AN負(fù)荷,繼續(xù)運(yùn)行15d后污泥顆?；黠@。反應(yīng)器在進(jìn)水AN負(fù)荷高達(dá)1.44 kg

3、·m-3·d-1條件下穩(wěn)定運(yùn)行2個月,期間顆?；磻?yīng)器AN、COD去除率分別穩(wěn)定在93％、91%以上。持久的高負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致第120天后反應(yīng)器運(yùn)行性能開始惡化,顆粒污泥解體成為絮狀污泥。為驗證顆粒化反應(yīng)器在高負(fù)荷失穩(wěn)后的恢復(fù)再穩(wěn)性能,將AN進(jìn)水負(fù)荷從1.44降至1.2 kg·m-3·d-1,反應(yīng)器運(yùn)行性能逐漸恢復(fù),顆粒污泥在高水力選擇壓作用下迅速再次形成,15d后反應(yīng)器再次顆?；?繼而形成成熟的好氧顆粒污泥,污泥MLSS最終維持在4.4±

4、0.1mg·L.(-1)。根據(jù)污泥的形態(tài)與結(jié)構(gòu)、污泥最小沉降速度、SVI、污染物降解效率等特性,污泥顆粒化過程可分為顆?；磻?yīng)器啟動期、高負(fù)荷運(yùn)行期和恢復(fù)期三個階段。成熟好氧顆粒表觀結(jié)構(gòu)較致密,平均粒徑1.2 mm,SVI45.5 mL·gSS-1,沉降速度為35 m·h-1,顆粒內(nèi)外分布有豐富的球菌、類短桿菌,與胞外多聚物交織共存。顆粒污泥SOUR高達(dá)91.5 mgDO·gVSS-1·h-1,遠(yuǎn)高于普通絮狀活性污泥。整個顆粒化過程鄰苯

5、二酚2,3-加氧酶(C230)酶活逐漸增大最終在苯胺負(fù)荷為0.9kg·m-3·d-3時達(dá)到最大值1230±90 nmol·mg-1 protein·min-1,遠(yuǎn)高于鄰苯二酚1,2-加氧酶(C120)酶活,推測顆粒污泥主要以鄰苯二酚2,3-雙加氧酶通過間位開環(huán)裂解(meta-cleavage)途徑降解苯胺。已有研究表明,污泥沉降時間和水力剪切力是污泥顆?；^程兩個關(guān)鍵影響因素。實驗結(jié)果表明,污泥沉降時間為15min時,反應(yīng)器內(nèi)好氧污泥以

6、絮狀為主,相同負(fù)荷條件下,隨著污泥沉降時間的減小反應(yīng)器顆?；潭戎饾u提高。同時對穩(wěn)定的顆粒化反應(yīng)器進(jìn)行水力剪切力的影響研究,通過在不同表面氣速下污泥的形態(tài)、平均粒徑及SVI分析,發(fā)現(xiàn)較大的水力剪切力有利于形成外形規(guī)則、結(jié)構(gòu)致密的顆粒污泥,具有較為優(yōu)越的沉降性能。動力學(xué)實驗結(jié)果表明,好氧顆粒污泥降解AN動力學(xué)與Haldane方程相關(guān)性良好,通過方程擬合得到Vmax=1.40±0.42 g aniline·g VSS-1 d-1,Ks=12