【摘要】：隨著國內天然氣供應日益短缺及進口天然氣價格的不斷上漲,在清潔新能源發(fā)展的進程中,新一代煤制氣產(chǎn)業(yè)將扮演著特殊而重要的角色。但是,由于我國煤制氣產(chǎn)業(yè)目前尚處于示范階段,煤制氣廢水處理技術尚不完善,因此煤制氣廢水治理問題嚴重的遏制了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司煤制氣廢水中含有高濃度的酚類化合物以及雜環(huán)類、芳烴等難降解有機物。由于前段生化處理系統(tǒng)對煤制氣廢水有機污染物去除不足,導致后續(xù)混凝沉淀系統(tǒng)需要通過投加大量藥劑以保證出水達標。通過分析煤制氣廢水處理系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)獲悉,該系統(tǒng)內推流式接觸氧化池是煤制氣廢水有機物去除的關鍵單元。鑒于現(xiàn)場實際情況,本論文研究選擇生物強化技術作為解決中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司實際問題的主要措施。本論文研究在傳統(tǒng)選育方法基礎上借鑒群感效應理論,篩選具備高效降酚性能及誘導分子釋放性能的降酚細菌,從接觸氧化系統(tǒng)活性污泥中分離獲得三株具備上述性能的降酚細菌FF1、FF2、FF3。經(jīng)16S rRNA基因序列分析,這三株降酚細菌分別為Stenotrophomonas sp.、Klebsiella sp.、Enterobacter sp.菌屬細菌。降酚細菌FF1、FF2、FF3在復配比例為1:1:1時的降酚細性能和誘導分子釋放性能最佳,按照該比例復配而成的降酚菌劑最高苯酚耐受濃度為733.4mg/L,最優(yōu)投加量為5.0‰。本論文在研究降酚細菌降酚性能及誘導分子釋放性能基礎上,對降酚菌劑強化接觸氧化系統(tǒng)的運行效果進行了試驗研究。利用小試序批式生物膜反應器考察了降酚菌劑強化接觸氧化系統(tǒng)處理煤制氣廢水的有效性。試驗結果表明:將降酚菌劑投加至小試裝置內,有機物、總酚及NH3-N的去除率由81.0%、76.2%、22.4%分別提高至87.0%、89.4%、36.2%。采用降酚菌劑強化后的接觸氧化系統(tǒng)在夏季時的污染物去除效率優(yōu)于冬季;pH在6.0~8.0范圍變化時、溶解氧濃度在0.5~5.5mg/L范圍變化時,不會影響降酚菌劑強化接觸氧化系統(tǒng)對有機物、總酚及NH3-N的去除效果。中試裝置模擬中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司接觸氧化系統(tǒng)設計,中試試驗考察了復配后降酚菌劑強化接觸氧化系統(tǒng)處理煤制氣廢水的效果。試驗結果表明:經(jīng)降酚菌劑強化后接觸氧化系統(tǒng)對有機物、總酚及NH3-N的去除率分別由強化前的58.1%、66.0%、5.1%提高至78.2%、80.0%、25.1%;降酚菌劑強化接觸氧化系統(tǒng)可以耐受濃度范圍在350~3 000mg/L的總酚。通過考察投加降酚菌劑及其誘導分子對有機物、總酚及NH3-N去除的影響、對酶活性和誘導分子釋放的影響以及對菌群多樣性的影響,分析降酚菌劑強化接觸氧化工藝處理煤制氣廢水的機制。試驗結果表明:降酚菌劑在強化酚類化合物去除時,所依賴的不僅是降酚菌劑自身的降酚性能和酚耐受性能,降酚菌劑誘導分子還可以通過提高C12O和C23O裂解酶活性加速環(huán)的鄰位及間位裂解,從而達到提高煤制氣廢水酚類化合物去除的目的。降酚菌劑通過釋放誘導分子改善接觸氧化系統(tǒng)內菌群的結構和性能,從而提高了對廢水中其它有機物的去除效果,這種菌群協(xié)調作用同時也有利于NH3-N的去除。本論文將研發(fā)的降酚菌劑應用于中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司的實際工程中,發(fā)現(xiàn)采用降酚菌劑強化后的接觸氧化系統(tǒng)對有機物、總酚及NH3-N的去除率,分別由強化前的78.5%、80.0%、25.1%提高至82.3%、86.6%、27.3%。接觸氧化系統(tǒng)對廢水污染物去除效能的提高,直接降低了后續(xù)混凝沉淀系統(tǒng)的投藥量。綜上所述,本論文降酚菌劑強化接觸氧化工藝處理煤制氣廢水的研究拓展了煤制氣廢水處理領域的基礎理論內容,對于降低煤制氣廢水處理廠運行費用、保證煤制氣廢水出水穩(wěn)定達標排放具有重要的指導意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X784
【圖文】：

英國石油公司（BP）最新發(fā)布的《BP 世界能源統(tǒng)計》顯示，中國天消費量同比增長 21.8%，達到 1 090.4 億 m3[1]。我國很多重要的經(jīng)濟城市呈現(xiàn)人憂患的天然氣供應缺口。圖 1-1 顯示武漢、成都、南京、重慶等地日天然氣應缺口已達到 50 萬 m3 [2]，嚴重的影響到區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展�？梢姡l(fā)展國內天產(chǎn)業(yè)是十分必要和迫切的。

圖 2-1 小試裝置示意圖2-1 Schematic diagram of sequencing batch biofilm reactor in laboratory裝置置接觸氧化反應器（Biological Contact Oxidation Reactor）（，反應器有效容積 0.32m3。內部由不銹鋼板分割成四個有

2.1.2.2 中試裝置中試裝置接觸氧化反應器（Biological Contact Oxidation Reactor）（圖 2不銹鋼材質，反應器有效容積 0.32m3。內部由不銹鋼板分割成四個有效容的廊道，每個廊道長 0.4m、寬 0.2m，填料懸掛于廊道中間位置，每個廊道置曝氣裝置。

本文編號：2805778