本研究將裝填有新型輕質(zhì)煤渣和污泥陶粒的升流式厭氧-好氧串聯(lián)生物濾池系統(tǒng)(UAF-UBAF)用于四環(huán)素(TET)合成廢水的處理。實驗中對兩種新型陶粒的各種性能進(jìn)行了測試,探討了陶粒在廢水處理中的優(yōu)越性。處理四環(huán)素廢水過程中,分別測試了提高有機物濃度和四環(huán)素濃度以及冬季低溫環(huán)境(16℃)對UAF-UBAF系統(tǒng)的影響。在最佳運行階段,使用高通量技術(shù)對系統(tǒng)中微生物的種類,比例,多樣性和功能性群落進(jìn)行分析,深入研究了廢水中不同物質(zhì)的降解機理。最后添加鐵碳微電解預(yù)處理,探究了裝填新型鐵碳陶粒的反應(yīng)器在處理四環(huán)素廢水時的最佳運行條件。具體來說,經(jīng)過測試,兩種新型輕質(zhì)陶粒的物理性質(zhì)均符合國家標(biāo)準(zhǔn),其具有粗糙的表面,較低的堆積和顆粒密度,較大的空隙率和較為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。新型陶粒的應(yīng)用使UAF和UBAF的啟動時間分別縮短至42天和10天。與傳統(tǒng)的生物處理反應(yīng)器相比較,串聯(lián)UAF-UBAF系統(tǒng)在運行過程中表現(xiàn)出處理效率高,有機負(fù)荷高,抗沖擊性強和四環(huán)素耐受能力強的優(yōu)點,并且冬季的低溫環(huán)境對反應(yīng)器的運行基本沒有影響。當(dāng)進(jìn)水COD和NH4-N分別為4000和200 mg/L時,進(jìn)水TET為45 mg/L是UAF-UBAF系統(tǒng)運行的最佳條件。在此條件下,最終出水COD, NH4-N和TET的去除率能夠分別達(dá)到97%,99%和89%。為了更好地解釋UAF-UBAF系統(tǒng)對四環(huán)素廢水的良好去除效果,分析了系統(tǒng)內(nèi)微生物種類,多樣性及群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。結(jié)果顯示廢水中不同廢物的主要去除過程發(fā)生在反應(yīng)器高度為0-80 cm的范圍內(nèi)。生物膜中EPS的含量隨高度的增大而降低,在同一高度范圍內(nèi),UAF生物膜中EPS的濃度要大于UBAF中EPS的濃度。根據(jù)系統(tǒng)中優(yōu)勢種群的分析結(jié)果,降解四環(huán)素的主要細(xì)菌是Comamonadaceae, Thauera和Sinobacteraceae。在UAF的下部主要發(fā)生厭氧水解階段的生物化學(xué)反應(yīng),而UAF的上部主要發(fā)生厭氧乙酸化和甲烷化階段的反應(yīng)。UBAF中微生物的種類主要由厭氧類細(xì)菌向好氧類細(xì)菌轉(zhuǎn)化。另外,隨著四環(huán)素的一步步降解,系統(tǒng)中微生物的多樣性逐漸增加。為進(jìn)一步增強UAF-UBAF系統(tǒng)處理四環(huán)素廢水的能力,減少抗性細(xì)菌的產(chǎn)生,使用以粉煤灰和廢鐵屑為原料的新型燒結(jié)型(SFC)和免燒型(SFFC)鐵碳陶粒對四環(huán)素廢水進(jìn)行微電解預(yù)處理。實驗中對陶粒的物理性質(zhì)等進(jìn)行了測試并探究了pH,HRT和曝氣強度對四環(huán)素降解效果的影響。結(jié)果顯示燒結(jié)型和免燒型陶粒的各項性質(zhì)均符合國家標(biāo)準(zhǔn),適合應(yīng)用于廢水處理。SFC反應(yīng)器的最佳運行條件為：pH為3,HRT為7 h,A/O為10：1；SFFC反應(yīng)器的最佳運行條件為：pH為2,HRT為7 h,A/O為15：1。通常來看,SFC的處理效果要好于SFFC,但SFFC的抗板結(jié)性和周期循環(huán)性要好于SFC。經(jīng)過微電解預(yù)處理后,兩個反應(yīng)器中四環(huán)素廢水的可生化性均顯著改善,進(jìn)一步增強了UAF-UBAF處理四環(huán)素的能力。本研究以污泥,煤渣等固體廢物為原料制備了兩種輕質(zhì)陶粒,確定了新型UAF-UBAF系統(tǒng)處理四環(huán)素廢水的最優(yōu)條件,詳細(xì)描述了四環(huán)素廢水的降解機制,為四環(huán)素廢水的處理提供了一種新材料和新方法,對污泥,煤渣等固體廢物的資源化利用具有重要的理論意義。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X787

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本文編號：2817910