【摘要】：以生物炭和廢塑料為原料制備磁性生物炭填料和柱狀改性塑料填料,制作圓柱形磁性微反應(yīng)器,以此為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)制作復(fù)合填料磁性生物膜反應(yīng)器(CFMBR:composite fillers magnetic biofilm reactor)。在掛膜試驗(yàn)中,將復(fù)合填料磁性生物膜反應(yīng)器(CFMBR)、單一磁性生物炭填料生物膜反應(yīng)器及單一改性塑料填料生物膜反應(yīng)器的掛膜效果及對城市污水中污染物的去除效果進(jìn)行了對比分析。單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的進(jìn)行,研究了復(fù)合填料磁性生物膜反應(yīng)器(CFMBR)處理污水時(shí),各因素對污染物去除效果的影響,且確定了最佳的運(yùn)行參數(shù);在最佳運(yùn)行條件下,將其用于處理實(shí)際城市生活污水,分析污染物去除效果。最后進(jìn)行了機(jī)理分析。研究得出以下結(jié)論:(1)對比了CFMBR、單一磁性生物炭填料生物膜反應(yīng)器及單一改性塑料填料生物膜反應(yīng)器在掛膜階段的掛膜情況和掛膜成功、穩(wěn)定運(yùn)行后對水中污染物的降解效果,結(jié)果顯示,CFMBR具有更好的掛膜效果及更高的去除率,對COD、氨氮、總磷的去除率分別穩(wěn)定在93.3%、87.4%和68.0%左右。(2)單因素試驗(yàn)探究了HRT、DO、填料混合比及填料填充率等因素對CFMBR去除污染物效果的影響,試驗(yàn)表明,各因素對COD、NH_4~+-N、TP的去除效果均有一定程度的影響。正交試驗(yàn)結(jié)果顯示,在HRT為10h、DO為3.0mg/L、填料混合比為2:10、填料填充率為40%時(shí),CFMBR對污水的降解效果最佳。(3)實(shí)際城市生活污水處理試驗(yàn)結(jié)果顯示,CFMBR對COD、氨氮、總磷的平均去除率分別為92.7%、78.2%和57.5%,三者出水濃度分別滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)》的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。(4)生物炭填料FT-IR分析表明,生物炭結(jié)構(gòu)中存在羧基、酚羥基等基團(tuán),這些基團(tuán)有利于細(xì)胞的黏附和增殖,促進(jìn)形成生物膜,加快降解水中污染物。生物膜鏡檢及脫氫酶活性分析結(jié)果顯示,在CFMBR中,填料上生物膜中有更豐富的生物相,微生物具有更快的生長繁殖速率,能更快更好的降解污染物,優(yōu)于單一改性塑料填料和單一磁性生物炭填料。CFMBR的填料是生物炭和廢塑料,它們均來源于固體廢物,既綜合利用了固體廢物,又解決了廢水的處理,因此研究成果推廣應(yīng)用價(jià)值較大。
【圖文】：

圖 2. 1 試驗(yàn)裝置示意圖Fig 2. 1 Diagram of the experimental apparatusCFMBR 采用上向流進(jìn)水方式，即底部進(jìn)水，上部排出；氣水流向相同，使得水、氣分布更均勻，此外水、氣上升時(shí)水流和氣體不斷擾動(dòng)，加快老化，死亡的生物膜脫落，促使新生菌膜再生，從而使生物膜保持較高的活性；生物膜反應(yīng)器中間部分為反應(yīng)區(qū)，內(nèi)填充有填料，是由若干個(gè)相同直徑、高度的圓柱形磁性微反應(yīng)器組成，，污水流經(jīng)磁性微反應(yīng)器內(nèi)濾料及表面生物膜時(shí)，它們對污染物物理截留，對其吸附代謝將之去除，此外水流方向上的食物鏈也逐級捕食污染物，使其被降解；穿孔曝氣管及反沖洗布?xì)獠妓到y(tǒng)設(shè)置在生物膜反應(yīng)器的底部；空氣在氣泵作用下經(jīng)穿孔曝氣管而被鼓入。生物膜反應(yīng)器運(yùn)行一段時(shí)間后，一些生物膜老化脫落、過厚等需對其反沖洗，來降低被截留積累在生物膜上的懸浮物量，完成生物膜的新老更替，反沖洗水從上部被排出。

塑料填料的制備及表征改性塑料填料形狀為中空圓柱狀，圓柱直徑和長度等離子體法，其制作原料為廢礦泉水瓶，具體制棄的礦泉水瓶裁剪為方形的塑料片，利用介質(zhì)阻子體，對此方形塑料片進(jìn)行時(shí)長 2min 的表面改性連接高壓端的中心電極直徑是 14mm；介質(zhì)為石；高壓電源的地端連接外殼金屬電極；放電區(qū)長度體，流量是 0.12m3/h；高壓電源電壓為 15kV、頻下，反應(yīng)器放電同時(shí)產(chǎn)生低溫等離子體；等離子表面，進(jìn)行改性處理，制備出改性塑料片。性塑料片一對相對的兩邊進(jìn)行打孔，把打孔的兩邊性塑料填料，如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2639582