論文針對常規(guī)污水處理工藝對于城市污水中以布洛芬為代表的難降解藥品和個人護理品(PPCPs)類有機物降解效能較弱、PPCPs類有機物結(jié)構(gòu)復雜和活化能高等問題,根據(jù)三維電極(TDE)和曝氣生物濾池(BAF)反應器的內(nèi)部運行特征以及赤泥和沸石礦渣等廢渣利用低的現(xiàn)狀,在揭示電場對微生物群體刺激效應的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了高效去除城市污水中布洛芬的TDE-BAF體系,篩選了耦合體系的關(guān)鍵調(diào)控參數(shù),建立了關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)與去除污染物效能之間的定量關(guān)系,研究了TDE-BAF體系去除效能和污染物的空間去除特性,采用高通量測序技術(shù)進一步揭示了電場對微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響,為降解城市污水中布洛芬提供新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。采用高溫煅燒的方法,分別以天然斜發(fā)沸石礦渣、工業(yè)廢渣-赤泥為骨料,制備了吸附型生物濾料和赤泥基粒子電極,實驗結(jié)果表明,吸附型生物濾料的最佳制備工藝:質(zhì)量比(沸石礦渣:粘合劑:成孔劑)為14:4:3,煅燒溫度:1150℃,吸附性能符合朗繆爾(Langmuir)方程,當溫度為6–11?C時吸附型生物濾料曝氣生物濾池對COD和氨氮的平均去除率分別為80.83%和79.81%;赤泥基粒子電極的最優(yōu)制備...

【文章頁數(shù)】：194 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 課題研究目的及意義
        1.1.3 課題來源
    1.2 城市污水中以布洛芬為代表的難降解PPCPS類有機物處理現(xiàn)狀
        1.2.1 布洛芬的生物降解
        1.2.2 布洛芬的物化降解
    1.3 電生物耦合技術(shù)的研究進展
        1.3.1 電生物耦合技術(shù)的原理及特點
        1.3.2 電生物耦合反應器結(jié)構(gòu)
        1.3.3 電極材料的選擇
        1.3.4 電生物耦合技術(shù)影響因素
        1.3.5 電生物耦合技術(shù)在水處理中的應用研究
        1.3.6 電生物耦合技術(shù)發(fā)展趨勢
    1.4 三維粒子電極技術(shù)的研究進展
        1.4.1 三維粒子電極降解機理
        1.4.2 粒子電極
        1.4.3 三維粒子電極發(fā)展趨勢
    1.5 曝氣生物濾池技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.6 工業(yè)廢渣-赤泥和沸石礦渣對環(huán)境的危害
    1.7 論文研究內(nèi)容
    1.8 技術(shù)路線
第2章 實驗裝置與實驗方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗用水及水質(zhì)
        2.1.2 制備吸附型生物濾料原材料
        2.1.3 制備赤泥基粒子電極原材料
    2.2 實驗儀器
    2.3 實驗裝置
        2.3.1 吸附型生物濾料曝氣生物濾池
        2.3.2 三維電極反應裝置
        2.3.3 TDE-BAF耦合系統(tǒng)裝置
    2.4 實驗方法
        2.4.1 吸附型生物濾料吸附性能實驗
        2.4.2 吸附型生物濾料曝氣生物濾池降解效能實驗
        2.4.3 三維電極系統(tǒng)降解布洛芬實驗
        2.4.4 活性中間體檢測方法
        2.4.5 電流對微生物群落的刺激效應實驗
        2.4.6 TDE-BAF耦合系統(tǒng)構(gòu)建實驗
        2.4.7 TDE-BAF工藝處理城市污水效能及空間特性實驗
        2.4.8 高通量測序
    2.5 分析測試方法
        2.5.1 常規(guī)分析項目及檢測方法
        2.5.2 非常規(guī)分析項目及其檢測方法
第3章 TDE-BAF工藝填料的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 吸附型生物濾料的制備
        3.2.1 原材料選擇
        3.2.2 制備工藝流程
        3.2.3 吸附型生物濾料制備工藝優(yōu)化
    3.3 吸附型生物濾料的表征
        3.3.1 吸附型生物濾料基本物化性能
        3.3.2 吸附型生物濾料微觀結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 吸附型生物濾料成分分析
        3.3.4 吸附型生物濾料吸附性能測定
        3.3.5 吸附型生物濾料降解城市污水性能研究
    3.4 赤泥基粒子電極的制備
        3.4.1 原料化學成分分析及選擇
        3.4.2 催化活性物質(zhì)選擇
        3.4.3 制備工藝流程
        3.4.4 赤泥基粒子電極制備工藝優(yōu)化
    3.5 赤泥基粒子電極的表征
        3.5.1 赤泥基粒子電極基本物化性能
        3.5.2 赤泥基粒子電極微觀結(jié)構(gòu)表征
        3.5.3 赤泥基粒子電極成分分析
        3.5.4 赤泥基粒子電極降解布洛芬性能及機理探討
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于電流對微生物群體刺激效應構(gòu)建TDE-BAF系統(tǒng)
    4.1 引言
    4.2 電流對微生物群體的刺激效應研究
        4.2.1 電流密度對污染物去除效能的影響
        4.2.2 電流密度對生物量和生物活性的影響
        4.2.3 電流密度對微生物群落多樣性和結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 TDE-BAF耦合系統(tǒng)反應器的構(gòu)建
        4.3.1 主電極的選擇及處理
        4.3.2 極板間距的確定
        4.3.3 赤泥基粒子電極和吸附型生物濾料高度比的確定
        4.3.4 TDE-BAF系統(tǒng)反應器
    4.4 TDE-BAF系統(tǒng)反應器的啟動
        4.4.1 TDE-BAF系統(tǒng)反應器啟動階段運行參數(shù)
        4.4.2 TDE-BAF系統(tǒng)反應器啟動階段COD去除特性
        4.4.3 TDE-BAF系統(tǒng)反應器啟動階段氨氮去除特性
        4.4.4 TDE-BAF系統(tǒng)反應器啟動階段生物相分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 TDE-BAF工藝降解城市污水效能及協(xié)同作用機制研究
    5.1 引言
    5.2 TDE-BAF工藝高效運行關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)篩選
        5.2.1 TDE-BAF工藝高效運行關(guān)鍵因數(shù)編碼及實驗結(jié)果
        5.2.2 TDE-BAF工藝高效運行關(guān)鍵因素模型建立及方差分析
        5.2.3 TDE-BAF工藝條件優(yōu)化及實驗驗證
        5.2.4 TDE-BAF工藝高效運行關(guān)鍵因素交互作用分析
    5.3 TDE-BAF工藝處理城市污水效能研究
        5.3.1 TDE-BAF工藝對于COD的降解效能及空間特性
        5.3.2 TDE-BAF工藝對于TOC的降解效能及空間特性
        5.3.3 TDE-BAF工藝對布洛芬的降解效能及空間特性
        5.3.4 TDE-BAF工藝對于氨氮的降解效能及空間特性
    5.4 TDE-BAF工藝降解城市污水協(xié)同作用機制探討
        5.4.1 TDE-BAF工藝降解以布洛芬為代表的有機物協(xié)同作用機制探討
        5.4.2 TDE-BAF工藝去除氨氮協(xié)同作用機制探討
    5.5 本章小結(jié)
第6章 TDE-BAF工藝微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性研究
    6.1 引言
    6.2 生物信息數(shù)據(jù)的合理性統(tǒng)計及優(yōu)化
    6.3 TDE-BAF工藝與單獨BAF微生物群落對比分析
        6.3.1 TDE-BAF工藝與單獨BAF去除效能對比分析
        6.3.2 TDE-BAF工藝與單獨BAF微生物多樣性對比分析
        6.3.3 TDE-BAF工藝與單獨BAF微生物群落結(jié)構(gòu)對比分析
    6.4 電流密度對TDE-BAF工藝中微生物群落影響分析
        6.4.1 電流密度對TDE-BAF工藝去除效能的影響
        6.4.2 電流密度對TDE-BAF工藝中微生物多樣性影響
        6.4.3 電流密度對TDE-BAF工藝中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
    6.5 進水布洛芬濃度對TDE-BAF工藝中微生物群落影響分析
        6.5.1 進水布洛芬濃度對TDE-BAF工藝去除效能的影響
        6.5.2 進水布洛芬濃度對TDE-BAF工藝中微生物多樣性影響
        6.5.3 進水布洛芬濃度對TDE-BAF工藝中微生物群落結(jié)構(gòu)影響
    6.6 反沖洗對TDE-BAF工藝中微生物群落影響分析
        6.6.1 反沖洗對TDE-BAF工藝和BAF系統(tǒng)去除效能的影響
        6.6.2 反沖洗對TDE-BAF工藝中微生物多樣性影響
        6.6.3 反沖洗對TDE-BAF工藝中微生物群落結(jié)構(gòu)影響
    6.7 本章小結(jié)
結(jié)論
    創(chuàng)新點
    展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3867462