【摘要】：以天津某化工園區(qū)綜合化工廢水為研究對象，解析該廢水中有機成份組成及其難降解特性。通過對傳統(tǒng)生物工藝（A2/O工藝）的處理效果評價，分析生物工藝處理該廢水存在的問題并提出可行的強化生物工藝解決方案進而研究強化生物工藝處理效能及機理。為污水廠處理綜合化工廢水提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。 該綜合工業(yè)廢水中有機物成分復(fù)雜，通過對廢水中有機物分子量分布和親疏水性分析可知，廢水中所含有機物主要為小分子疏水性有機物。通過光譜分析，如紫外-可見光、傅里葉變換-紅外、三維熒光等技術(shù)，分析了廢水中各親疏水組分中有機物官能團的特點，并利用氣相色譜-質(zhì)譜對各親疏水組分中有機物分子結(jié)構(gòu)定性分析。檢測出廢水中有機物主要包括烷烴、苯系物及其鹵代物、多環(huán)芳烴、芳香酸類、酚類及其鹵代物以及鄰苯二甲酸酯等。廢水中的有機酸類，包括脂肪酸和芳香酸類，主要存在于酸性組分（強疏水酸性組分和弱疏水酸性組分）；烷烴、多環(huán)芳烴和酯類主要存在于強疏水中性組分；而弱疏水中性組分所包含的有機物主要為酚類有機物。廢水中所含的有機物大部分為芳香類或含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機物，這些有機物具有較強的毒性和環(huán)境持久性，并且在生物處理系統(tǒng)中難于去除。 采用傳統(tǒng)A2/O工藝處理該綜合化工廢水，系統(tǒng)在進水COD為190-570mg/L，HRT=20h，MLSS為3.0-4.0g/L的條件下連續(xù)運行了180d，有機污染物去除率一直處于較低的水平，其COD去除率僅為40%-50%，主要是由于廢水中含有芳香類或含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的難降解有機物。氨氮去除效果不佳，去除率低于40%，說明廢水中存在毒性或抑制性有機物，如苯系物、苯系鹵代物、酚類等。這些有機物的存在對硝化細菌產(chǎn)生不良影響進而影響系統(tǒng)對氨氮的去除。總氮去除效果也同樣不佳，去除率低于20%。這主要是由于廢水中反硝化碳源的不足而造成總氮去除效果較差。 為提高生物系統(tǒng)處理效果，首先調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)。發(fā)現(xiàn)延長HRT和增加MLSS可以提高系統(tǒng)處理效果。延長HRT可以增加廢水中溶解性可慢速生物降解有機物的去除效果，增加MLSS可以提高系統(tǒng)中降解有機物的特異性菌群。HRT由20h延長到60h， MLSS由3.0g/L提高到6.0g/L，COD去除率由45%提高到70%，但仍有部分有機物無法去除。氨氮去除率可由40%提高到60%，而系統(tǒng)的脫氮效果由于反硝化碳源不足，造成TN去除效果沒有明顯提高。 為提高系統(tǒng)脫氮效果，采用向系統(tǒng)外加碳源（葡萄糖）以補充反硝化碳源。通過對外加碳源投加階段和投加量的優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)在缺氧段外加碳源主要用于脫氮，TN去除效果明顯提高，去除率由20%提高到72%。同時COD去除率略有提高。 為進一步提高廢水中難降解有機物去除效果，采用向系統(tǒng)中投加粉末活性炭（PAC）吸附的手段。系統(tǒng)維持2g PAC/L，COD去除效果明顯提高。通過廢水處理前后有機物去除規(guī)律分析可以發(fā)現(xiàn)，PAC易于吸附疏水性有機物，而活性污泥易于去除親水性和弱疏水中性有機物。PAC-AS系統(tǒng)對各親疏水組分有機物去除效果明顯優(yōu)于AS和PAC系統(tǒng)，即生物降解和PAC吸附呈相加作用。通過光譜分析可知，系統(tǒng)投加PAC后，廢水中可生物降解的有機物可被微生物降解而去除，也可以通過PAC吸附而去除，這類有機物主要為含 OH和C O C結(jié)構(gòu)的有機物；而難生物生物降解的有機物，如大分子有機酸類或大分子稠環(huán)芳烴類有機物，可被PAC吸附而去除。此外，系統(tǒng)投加PAC可強化含共軛C=C/不飽和醛酮和芳香族C=C結(jié)構(gòu)有機物的去除效果。
【圖文】：

布的特點（圖 2-2）。由圖 2-2 可知，該廢水中分子量小于 500Da 的有機物在廢水中占主要部分，約占 70%。其次為分子量 1k-500Da 的有機物，約占 14%；分子量 10k-1kDa 的有機物，約占 10%。分子量在 1k-500Da 和 10k-1kDa 雖然含量僅次于分子量小于 500Da 的有機物，，但其所占廢水 TOC 百分比明顯低于分子量小于 500Da 的有機物，而分子量大于 100k Da 的有機物最少，約占廢水 TOC 的 3%。由此可以看出，廢水中有機物主要為小分子有機物，大分子有機物含量較少。

24圖 2-4 廢水各親疏水組分 UV-vis 掃描譜圖根據(jù)UV-vis和FT-IR分析結(jié)果，可以初步推測出該廢水中復(fù)雜的有機物組成。在疏水性組分（包括強疏水性和弱疏水性組分）中，有機物主要包括芳香類、烷烴、酯類等有機物；在酸性組分（包括強疏水酸性和弱疏水酸性）中，主要包含脂肪酸和芳香酸類的有機酸；而在親水性組分（HPI）中，主要包含醚、醇、酯等有機物。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X78

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