【摘要】：來自堿性工藝的洗毛廢水(woolscouring effluent)，由于微生物的難降解性，高含固率，使其難以用常規(guī)的方法進(jìn)行處理，固液分離被認(rèn)為是洗毛廢水處理的有效途徑。但是顆粒表面很高的電負(fù)性，使得懸浮顆粒和水之間形成穩(wěn)定的分散體系，表現(xiàn)為乳狀液的性質(zhì)。通過研究發(fā)現(xiàn)，酸對于這種乳狀液來講，是一類很好的破乳劑，能改善洗毛廢水的乳化狀態(tài)，使有機(jī)污染物發(fā)生絮凝沉降，實現(xiàn)固液分離。在此基礎(chǔ)上，本研究利用嗜酸性氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans)的生物酸化作用代替無機(jī)酸對洗毛廢水進(jìn)行處理，并對生物酸化的破乳機(jī)制進(jìn)行了初步的研究。并考察了反應(yīng)條件對生物酸化過程的影響，且進(jìn)一步利用連續(xù)攪拌式反應(yīng)器(STR)研究了生物酸化法處理洗毛廢水的可行性，探討了生物酸化破乳法實現(xiàn)固液分離后，上清液的活性炭吸附效果。主要結(jié)果如下： 無機(jī)物中，硫酸鐵的絮凝效果好于硫酸鋁和硫酸亞鐵，最佳投加量為5g／L，常規(guī)試驗條件下，能去除廢水中59.4％的COD，而且延長振蕩時間可以增加約15％的COD去除效果。并且最佳的絮凝pH在5-6。但無機(jī)酸硫酸的處理效果又明顯好于硫酸鐵的絮凝效果。因為酸能夠明顯的改變洗毛廢水中物質(zhì)的分散狀態(tài)，隨著酸的加入，廢水的脫水性能逐漸增加，當(dāng)酸的加入量大于0.2％時，Zeta電位從-47.3mv升至趨近于0mv，比阻從遠(yuǎn)大于9.81×10~(13)m／kg，下降為2.2×10~(13)m／kg以下，最終在pH3.00附近，COD去除率達(dá)到75％左右。酸化破乳作用為進(jìn)一步研究提供了理論依據(jù)。 利用馴化后氧化硫硫桿菌的產(chǎn)酸作用不但可完全代替無機(jī)酸而且還具有更好絮凝效果。利用生物方法對洗毛廢水進(jìn)行酸化，在生物酸化作用后廢水有明顯的絮凝現(xiàn)象，脫水性能發(fā)生顯著變化。特別是當(dāng)體系pH降到3.00附近時，有80％的水從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，而且機(jī)械脫水和沉降性能也得到明顯的改善，比阻從大于9.81×10~(13)m／kg，降至5.60×10~(11)m／kg。原本均勻分散的固態(tài)物質(zhì)，，因為相互間靜電斥力的降低，通過有效的相互碰撞而形成大的顆粒，而且有機(jī)組分大部分轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，有機(jī)污染物以污泥的形式從水中去除。COD和油脂的去除達(dá)到最大值，分別為91.4％和92.9％，結(jié)果表明，生物酸化比無機(jī)酸酸化更有效的去除洗毛廢水中的有機(jī)污染物。 生物酸化過程須在30℃的條件下進(jìn)行，能源物質(zhì)(s粉)投加量在4-8‰為宜。而且洗毛廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)基本能滿足硫桿菌的生長，并不需要額外的補(bǔ)充N、P，洗毛廢水中所含有的洗滌劑對硫桿菌的生長并沒有明顯的毒害作用。預(yù)酸化法能有效的降低生物酸化的處理時間，利用生物酸化廢水回流對洗毛廢水進(jìn)行預(yù)酸化，優(yōu)于無機(jī)酸的處理效果，回流比為4時，僅需32h即可到達(dá)處理終點(diǎn)(pH為3.00)。酸化廢水回流對產(chǎn)酸過程影響最主要的是降低了產(chǎn)酸過程的起始pH，縮短了產(chǎn)酸過程，并為硫桿菌的生長提供了一個更為適宜的環(huán)境�；亓骱蠡旌蠌U水起始pH在5.40，生物酸化處理洗毛廢水的處理效率達(dá)到最大值，5.6mL／L·h。經(jīng)過連續(xù)的10次的回流試驗，停留時間(HRT)基本都在29-34h，說明回流法處理洗毛廢水有很好的穩(wěn)定性。 在自制的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的生物酸化過程進(jìn)一步表明，生物酸化法處理洗毛廢水具有可行性。利用搖瓶試驗的結(jié)果，通過酸化廢水將待處理廢水的pH調(diào)至5.40時，HRT為33h，COD的去除率也達(dá)到90％。而且處理后廢水中的顆粒物有很好的自然沉降性能和離心脫水性能。產(chǎn)酸過程的HRT隨污染物濃度的增加而增大，它們之間存在很好的線性關(guān)系，y=6.9x+15(x表示含固率，y表示停留時間)。好氧培養(yǎng)可以消除溶解性有機(jī)物對硫桿菌的抑制作用，洗毛廢水經(jīng)好氧培養(yǎng)后，產(chǎn)酸過程的HRT縮短了12h。不同批次取樣，均取得了穩(wěn)定的去除效果，說明在放大規(guī)模的反應(yīng)器中進(jìn)行的生物酸化處理有很好的穩(wěn)定性。 生物酸化處理后形成的污泥有機(jī)物含量高達(dá)46.3％，含有豐富的羊毛脂和鉀，有很好的資源化利用前景。洗毛廢水上清液中殘留約4，000mg／L的COD值。利用活性炭吸附不同固液分離方式所形成的上清液時發(fā)現(xiàn)，活性炭更易于吸附生物酸化處理所制得的上清液，生化廢水(生物酸化后形成的上清液)、酸解廢水(無機(jī)酸破乳后形成的上清液)和絮凝廢水(絮凝沉降后形成的上清液)的活性炭吸附容量分別為：100mg／g、70mg／g和43mg／g，研究發(fā)現(xiàn)活性炭易于吸附廢水中小分子組分和疏水性組分，而生化廢水中這兩種組分的含量相對較高，這是造成活性炭吸附效果差異的主要原因。過水流速影響吸附柱的利用效果，過水流速為5mL／min、15mL／min和25mL／min時，吸附柱的利用效率分別為86％、73％和48％，因此柱的利用率在80％左右，過水流速應(yīng)低于15mL／min。pH升高，活性炭的吸附性能降低，相反的解吸過程變得容易。采用NaOH對失效的吸附柱進(jìn)行再生，而且1mol／L的NaOH即可滿足再生要求，但是隨再生次數(shù)的增加，吸附效率呈下降趨勢，4次再生后吸附效率只有46％，表明NaOH是不完全再生，此后需要更為徹底的再生方法。 綜述本文的研究結(jié)果可知：生物酸化法能有效的去除洗毛廢水中的有機(jī)污染物，并且該方法有很好的穩(wěn)定性，處理后的污泥有較高的利用價值，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的有機(jī)結(jié)合。
【圖文】：

水 的物質(zhì)分散狀態(tài)(A 為原水, B 為加 w o Is eou ri. g em uen t eb fo er an d atf 的使得廢水中污染物間發(fā)生絮凝映 (圖 2一9) "染色后 的顯微照片, 圖 2一gB 為廢 比較兩幅圖可 以看出, 原始污水作用而形成一個整體: 而加酸后間很少有膠結(jié)現(xiàn)象 " 在圖 2一gA 為脂類的染色能力要比梭酸鹽強(qiáng)顏色都 比較深 " 從圖 2一9 可以看生絮凝, 并形成大的顆粒, 這一廢水有較好的沉降性能 "

圖 2一8 加硫酸前后洗毛廢水 的物質(zhì)分散狀態(tài)(A 為原水, B 為加入 0. 3% 的硫酸酸后F ig .2一8 D is eP rs de sta te of w o Is eou ri. g em uen t eb fo er an d atf r ad d恤g su fui irc .eid酸的這種破乳效果更主要的使得廢水中污染物間發(fā)生絮凝, 形成大的顆粒形以通過顯微照片直觀的反映 (圖 2一9) "圖 2一gA 為原水經(jīng)結(jié)晶紫染色后 的顯微照片, 圖 2一gB 為廢水中加入 .0 5% 的結(jié)晶紫染色的顯微照片 " 比較兩幅圖可 以看出, 原始污水呈糊狀, 物質(zhì)均勻溶液中, 物質(zhì)間通過相互作用而形成一個整體: 而加酸后固態(tài)物質(zhì)發(fā)生明顯, 形成大的顆粒, 而且顆粒間很少有膠結(jié)現(xiàn)象 " 在圖 2一gA 中有少量深色的斑能是未被脂化的羊毛脂, 因為脂類的染色能力要比梭酸鹽強(qiáng), 但是在圖 2一gB 的染色程度差異不大, 相對顏色都 比較深 " 從圖 2一9 可以看出酸加入后物質(zhì)分生了改變, 有機(jī)污染物發(fā)生絮凝, 并形成大的顆粒, 這一結(jié)果導(dǎo)致了洗毛廢被破壞, 所 以加酸后洗毛廢水有較好的沉降性能 "
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2679722