發(fā)布時(shí)間：2020-07-14 20:47

【摘要】：三硝基甲苯是制造火炸藥的主要成分之一,在眾多領(lǐng)域均有應(yīng)用,例如:軍工企業(yè)、炸山開礦等。將粗制的TNT通過亞硫酸鈉精制的過程中,會(huì)產(chǎn)生含有大量硝基化合物及其他焦油態(tài)物質(zhì)的火炸藥廢水(紅水),如果這些廢水沒有得到有效處理而直接排放到周邊土壤中,火炸藥中的硝基化合物會(huì)對(duì)土壤、植物及土壤里生物造成極大危害。淋洗法是一種常用的物理修復(fù)方法,但該方法只是將污染物從土壤中轉(zhuǎn)移到水中,污染物并未得到降解。土壤淋洗液中含有的二硝基甲苯磺酸鈉、三硝基甲苯、二硝基甲苯、硝基甲苯等硝基芳香族化合物毒性強(qiáng)、COD濃度高、難以生化降解,直接排放會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。因此,有效處理火炸藥污染土壤淋洗液,對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境、維護(hù)當(dāng)?shù)鼐用竦慕】稻哂兄匾饬x。本研究綜合運(yùn)用物理、化學(xué)和生物法對(duì)火炸藥污染土壤淋洗液進(jìn)行了處理研究,充分發(fā)揮各種方法的優(yōu)勢(shì),探討了處理火炸藥污染土壤淋洗液的有效方法。在預(yù)處理方面,探討了Fenton試劑氧化處理火炸藥污染土壤淋洗液的效果,選擇一級(jí)、二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)Fenton氧化降解污染物COD的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了擬合,確定了Fenton試劑氧化處理火炸藥污染土壤淋洗液的最佳條件。在預(yù)處理研究基礎(chǔ)上,利用固定化微生物厭氧生物濾池(G-AF)+好氧生物濾池(G-BAF)系統(tǒng)組合工藝處理火炸藥污染土壤淋洗液,探索了該系統(tǒng)對(duì)COD去除的可行性,研究了G-AF-BAF處理Fenton出水的影響因素,確定了G-AF-BAF系統(tǒng)處理Fenton出水的最佳條件,并對(duì)優(yōu)勢(shì)降解菌進(jìn)行了鑒定。具體結(jié)論如下:(1)火炸藥污染土壤淋洗液為黑紅色廢水(pH=6.5~7.5),COD為45500mg·L-1,淋洗液為毒性廢水。將淋洗液稀釋10倍后,采用Fenton試劑氧化可有效處理火炸藥污染土壤淋洗液,得到最佳反應(yīng)條件:當(dāng)FeSO_4·7H_2O投加量為8.0 g·L-1,H_2O_2投加量為64.0 ml·L-1,初始pH值為3,反應(yīng)時(shí)間120 min及反應(yīng)溫度30℃時(shí),土壤淋洗液的COD由4553.9降至800.1 mg·L-1,COD去除率達(dá)到82.4%;淋洗液中COD的降解符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)紫外可見分光光譜檢測(cè)可知,當(dāng)吸收波長為500 nm時(shí),吸光度為3.90,結(jié)果表明,水樣中含有大量硝基化合物,經(jīng)Fenton試劑氧化處理后,水樣在500 nm處的吸光度由3.90降至0.27。因此,采用Fenton試劑可氧化去除大部分在可見區(qū)有吸收的有機(jī)污染物。經(jīng)Fenton氧化處理后,水樣的急性毒性降低94.7%,B/C由0.007升至0.22,可生化性得到明顯改善。(2)在Fenton試劑預(yù)處理的研究基礎(chǔ)上,利用FPU(功能化大孔聚胺酯交聯(lián)載體)固定化高效復(fù)合微生物P925的兩級(jí)G-AF-BAF系統(tǒng),經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行,COD得到了很大程度的降低,其好氧系統(tǒng)出水COD穩(wěn)定。(3)厭氧系統(tǒng)和好氧系統(tǒng)的HRT分別選擇48h和36h,為了保證出水效果并且盡量縮短水力停留時(shí)間(HRT),整個(gè)系統(tǒng)的HRT選擇為36 h;生化處理的最佳進(jìn)水pH值為7。(4)微生物可成功固定在FPU上,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),微生物對(duì)Fenton預(yù)處理水的適應(yīng)性較好。厭氧反應(yīng)器中微生物多為絲狀,好氧反應(yīng)器中微生物多為球狀。(5)對(duì)反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌種進(jìn)行了高通量測(cè)序分析,得出降解Fenton預(yù)處理過的火炸藥污染土壤淋洗液的優(yōu)勢(shì)菌有:(Dok59)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、枝動(dòng)桿菌屬(Mycoplana)、諾維螺菌屬(Novispirillum)、藤黃單胞菌屬(Luteimonas)、熱單胞菌屬(Thermomonas)、亞硝化弧菌屬(Nitrosovibrio)、鞘脂單胞菌屬(Sphingopyxis)、副球菌屬(Paracoccus)、(Proteiniclasticum)。
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X789;X53
【圖文】：

圖 2.1 淋洗裝置Fig.2.1 Equipment of leaching試劑用主要試劑和儀器見表 2.1 和 2.2。表 2.1 主要儀器和設(shè)備Tab.2.1 Major experimental equipment and instruments 型號(hào)，廠家和生產(chǎn)地THZ-82，金壇市富華儀器有限公衡離心機(jī) TDI5-WS，湘儀離心機(jī)，中國Milli-Q Gradient,MILLIPORE，干燥箱 SFG-02.500,上海益恒實(shí)驗(yàn)儀器有 BS223S，Sartorins，德國

標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定：分別取已配置好的過氧化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg·L-1)，取 0.4，0.8，1.2，1.6，2.0，2.4，2.8，3.2 mL 于具塞比色管中，分別加入 1.0 mL 的 3.0 mol·L-1硫酸溶液和 0.05 mol·L-1硫酸鈦溶液，再加入超純水至 10 mL。放置 10 min，在400 nm 波長下，以超純水作參照對(duì)比，測(cè)定其吸光度。具體操作步驟：先將 Fenton 氧化反應(yīng)結(jié)束后的一定量的待測(cè)溶液取 1.0 mL加入 25 mL 具塞比色管中，再分別加入 1.0 mL 的 3.0 mol·L-1硫酸溶液和 0.05mol·L-1硫酸鈦溶液，定量至 10 mL 并搖勻后放置 10 min，在 400 nm 波長下，以超純水作為參照比對(duì)，測(cè)定其吸光度。根據(jù)所測(cè)吸光度于標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得過氧化氫的濃度，見圖 2.2 所示。相關(guān)系數(shù) r2=0.9999，回歸方程 y=0.02229x+0.03867（式 2.3），H2O2濃度在 0~32 mg·L-1內(nèi)與吸光度呈線性關(guān)系。

圖 2.4 FeSO4·7H2O投加量對(duì) COD 去除率的影響Fig. 2.4 Effect of FeSO4·7H2O dosage on COD removal由圖可知，當(dāng) FeSO4·7H2O 投加量由 2.0 增至 8.0 g·L-1時(shí)，COD 去除率由68.2%升至 72.6%，F(xiàn)eSO4·7H2O 的投加量繼續(xù)增加，COD 去除率有所下降，但變化不大。這是由于溶液中 Fe2+濃度較低時(shí)，H2O2的利用率低，生成的·OH少，不能夠完全氧化有機(jī)物，導(dǎo)致 COD 去除率較低。隨著 FeSO4·7H2O 投加量增加，生成的·OH 逐漸增多，COD 去除率隨之增大。當(dāng) FeSO4·7H2O 投加量超過 8.0 g·L-1時(shí)，由于生成的大量·OH 來不及與有機(jī)物反應(yīng)，積聚的·OH 相互反應(yīng)生成水，使得 COD 去除率略有下降[50]。試驗(yàn)選擇 FeSO4·7H2O 最佳投加量為8.0 g·L-1。2.3.2 H2O2投加量對(duì)處理效果的影響在溶液初始 pH 為 3、FeSO4·7H2O 投加量為 8.0 g·L-1、反應(yīng)時(shí)間 120 min 及反應(yīng)溫度 30 ℃條件下，研究了 H2O2投加量對(duì)火炸藥污染土壤淋洗液 COD 去除

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本文編號(hào)：2755465