【摘要】：焦化廢水中不光含有硫氰酸鹽、氰化物、氨氮和其他無機(jī)化合物，還有含氮雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴(PAHs)、酚類、長鏈的脂肪族和其他有機(jī)化合物。其中，苯酚、喹啉、吡啶、吲哚作為焦化廢水中有機(jī)物的典型代表，這些物質(zhì)不僅具有高毒性、致癌性、致畸性等特點(diǎn)，而且對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成了潛在的威脅。因此，研究有機(jī)污染物降解的無害化處理技術(shù)一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。本文以苯酚、喹啉、吡啶、吲哚為例，研究在厭氧產(chǎn)甲烷過程中活性污泥對單基質(zhì)以及與苯酚共基質(zhì)下的喹啉、吡啶、吲哚的產(chǎn)甲烷脫碳能力；分析厭氧污泥降解四種有機(jī)污染物下微生物群落的差異。實(shí)驗(yàn)方法及主要結(jié)論如下： (1)接種污泥取自實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定運(yùn)行模擬處理焦化廢水UBF反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷段活性污泥排泥作為接種厭氧污泥，分別向反應(yīng)器中加入以苯酚、喹啉、吡啶、吲哚作為單一受試物質(zhì)或苯酚共基質(zhì)下加入喹啉、吡啶、吲哚進(jìn)行批式試驗(yàn)。 (2)以受試物質(zhì)的降解率為指標(biāo)，研究產(chǎn)甲烷化過程的影響因素。分別在20℃,25℃,30℃,35℃,40℃不同的溫度條件，進(jìn)行初始濃度為320mgCOD/L受試物質(zhì)下的厭氧污泥降解批式實(shí)驗(yàn)(試驗(yàn)過程中pH維持在8.0左右)，得到結(jié)論：四種受試物質(zhì)的厭氧降解受溫度影響較大，T=30～37.5℃時(shí)四種物質(zhì)均能得到很好的降解，其中35℃時(shí)降解率最高，達(dá)到90%左右。T＜30℃或T＞37.5℃時(shí)降解率明顯下降。 分別在pH值為7.0、7.5、8.0、8.5和9.0的條件下，進(jìn)行厭氧污泥降解各受試物質(zhì)的批式實(shí)驗(yàn)(試驗(yàn)過程中溫度維持在35℃左右)。受試物質(zhì)均在pH=7.5的降解速率最快，超過83%的降解率。 受試物質(zhì)的初始COD濃度為320mg/L，溫度35℃，pH=7.5的條件下，改變氮源NH4Cl的初始濃度，分別設(shè)定C/N比分別為10、12、15、18，研究最佳的C/N比對產(chǎn)甲烷過程的影響，得到結(jié)論：C/N比為15時(shí)，四種受試物質(zhì)的降解率由10%左右增加到了87%以上。 以受試物質(zhì)為單一碳源的產(chǎn)甲烷過程最適條件是：T=35℃，pH=7.5，C/N=15。 (3)研究受試物質(zhì)作為單一碳源的厭氧降解規(guī)律，采用Monod方程來進(jìn)行描述，建立產(chǎn)甲烷化動力學(xué)方程，并求得動力學(xué)參數(shù)。厭氧污泥對不同受試物質(zhì)的降解速率快慢為：苯酚喹啉吡啶吲哚。厭氧污泥對苯酚、喹啉、吡啶、吲哚的降解分別符合一級、零級、零級、零級反應(yīng)動力學(xué)。 研究苯酚共基質(zhì)條件下厭氧污泥對喹啉、吡啶、吲哚的降解，得到結(jié)論：無論單基質(zhì)還是苯酚共基質(zhì)，厭氧污泥均可以降解喹啉、吡啶、吲哚；苯酚的投加對喹啉的降解有促進(jìn)作用，這種促進(jìn)作用隨著苯酚初始濃度的不斷提高而越來越顯著；苯酚的投加對吡啶、吲哚的降解有一定的抑制作用，這種抑制作用隨著苯酚初始濃度的提高變得愈來愈不明顯。 (4)通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)技術(shù)，對厭氧污泥的總DNA進(jìn)行提取，經(jīng)PCR擴(kuò)增、變性梯度凝膠電泳(DGGE)，分離厭氧污泥微生物16S rDNA的PCR產(chǎn)物，DGGE圖譜聚類分析，特征條帶回收與分析，以分析對比降解不同受試物質(zhì)厭氧污泥微生物種群的差異。得到結(jié)論：在不同的厭氧污泥體系中，其共有的微生物種群分屬于：產(chǎn)甲烷菌屬(Methanogenic)、Ignavibacteria、棲熱袍菌(Thermotogales)。在加入苯酚的厭氧污泥體系中，其微生物種群屬于：假單胞菌屬；在加入喹啉的厭氧污泥體系中，其微生物種群分屬于：擬桿菌門、無膽甾原體屬(Acholeplasma sp.)、Kosmotoga屬；在加入吡啶的厭氧污泥體系中，其微生物種群分屬于：硫酸鹽還原菌、擬桿菌門、新鞘氨醇桿菌屬；在加入吲哚的厭氧污泥體系中，，其微生物種群分屬于：苯基桿菌屬(Phenylobacteriumsp)。 在不同受試物質(zhì)下，使用幾乎相同的培養(yǎng)條件，所用底物的差異導(dǎo)致了厭氧污泥微生物的多樣性發(fā)生了變化，不同的厭氧污泥體系產(chǎn)生了適應(yīng)該體系不同的菌群，這是造成厭氧污泥降解速率不同的主要原因之一。
【圖文】：

圖 2-3 A/O 工藝Fig.2-3 A/O process(2)厭氧/缺氧/好氧(A2/O)工藝在缺氧/好氧(A/O)工藝前增加了厭氧池，產(chǎn)酸菌可以將廢水中一些難降解的有機(jī)物化為易降解的小分子有機(jī)物，這樣可以提高有機(jī)污染物的可生化性，對后續(xù)進(jìn)一步的解提供了有利條件。宋志偉等[39]運(yùn)用該工藝處理焦化廢水，結(jié)果表明：酚、COD 的除率各自達(dá)到了 99%、95%。

圖 2-3 A/O 工藝Fig.2-3 A/O process(2)厭氧/缺氧/好氧(A2/O)工藝在缺氧/好氧(A/O)工藝前增加了厭氧池，產(chǎn)酸菌可以將廢水中一些難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子有機(jī)物，這樣可以提高有機(jī)污染物的可生化性，對后續(xù)進(jìn)一步的降解提供了有利條件。宋志偉等[39]運(yùn)用該工藝處理焦化廢水，結(jié)果表明：酚、COD 的去除率各自達(dá)到了 99%、95%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X784

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2682153