一體化臭氧—曝氣生物濾池系統去除污染物方法與機理研究

《一體化臭氧—曝氣生物濾池系統去除污染物方法與機理研究》是依託華南理工大學，由汪曉軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一體化臭氧—曝氣生物濾池系統去除污染物方法與機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：汪曉軍
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

擬採用一體化臭氧-曝氣生物濾池工藝，處理難生物降解的有機廢水，以無法生物降解的酸性玫瑰紅染料作為研究對象，通過雙混合停流光譜儀反應器、核糖體RNA基因的鏈式聚合酶反應和變性梯度凝膠電泳等方法，研究一體化系統中陶粒介質和微生物存在環境下臭氧氧化規律、傳質機理、反應動力學方程，建立一體化系統中臭氧氧化模型。重點研究含微量臭氧環境下曝氣生物濾池的微生物生長規律與分布情況，一體化系統中生物總量、生物酶活性、生物膜厚度、微生物種類、數量、附著生長特點等與常規曝氣生物濾池系統的差異，闡明微量臭氧條件下曝氣生物濾池生物吸附、生物降解、生物絮凝、過濾截獲的各種污染物去除因素的相互關係，揭示一體化臭氧-曝氣生物濾池系統降解有機物的協同作用機理。為臭氧高級氧化-好氧生化工藝提供微觀層次的理論分析數據，同時對含難生物降解有機物廢水處理技術工程化套用也有重要指導意義。

結題摘要

本研究選用難生物降解的酸性玫瑰紅作為模擬染料廢水，採用臭氧氧化-曝氣生物濾池組合工藝處理該印染廢水。研究比較了一體化臭氧-曝氣生物濾池和分離式臭氧-曝氣生物濾池對酸性玫瑰紅染料廢水的去除效果，研究發現在不投加臭氧情況下，分離式裝置的脫色效果略好於一體化裝置，但隨著臭氧投加量的增加，兩種系統的脫色效果均不斷上升，但一體化裝置的脫色效果略優於分離式臭氧曝氣生物濾池。本文還研究了一體化與分離式臭氧曝氣生物濾池內部的微生物指標，通過比較發現：分離式臭氧-曝氣生物濾池底部的微生物量與生物活性遠遠高於頂部，生物活性與生物量隨著BAF高度的增加、染料濃度的增加而不斷降低，受染料濃度的影響變化較大；而一體化反應器內部的微生物在臭氧存在的環境下，處於較低的活性狀態，生物活性與生物量隨著BAF高度的增加而呈現倒”V”型變化，生物生長狀況受染料濃度的影響較小，不同染料濃度下，微生物生長狀況變化不大。經過優勢菌種鑑定，一體化臭氧-曝氣生物濾池內部優勢菌種組成為：微小桿菌屬、枯草芽孢桿菌、產氣腸桿菌、變形桿菌屬。優勢菌種中有兼性厭氧菌和好氧異養菌兩種菌類，這些菌種在一體化臭氧-曝氣生物濾池處理廢水時發揮著重要的作用，兼性厭氧菌起到將大分子有機物降解轉化為小分子有機物的作用，提高了廢水的可生化性，同時好氧異養菌將廢水中的有機物轉化為水和二氧化碳，去除廢水中的有機物。實驗還研究了三種填料柱對污染物的沿程降解規律。同等條件下，錳砂對酸性玫瑰紅的綜合降解速率較快，在60 cm填料層高度處即可實現90 %以上的去除率。此外，酸性玫瑰紅的脫色過程被證明是通過臭氧直接氧化途徑來實現的，而在反應後期的中間產物降解階段，臭氧在錳砂催化作用下分解產生的羥基自由基也發揮了不可忽視的作用。本文探索了錳砂-陶粒填充臭氧BAF的最佳運行條件，發現在一定範圍內，錳砂的填充高度越大，臭氧BAF的處理效果越好。錳砂填料層內生物量與生物活性極低，而在陶粒填料層內，生物量隨水流方向沿程增加，生物活性則呈現先指數式增長後小幅下降的變化趨勢。