巴豆醛生产废水生物处理毒性削减工艺研究

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巴豆醛生产废水有机污染物浓度高、生物处理毒性强,属于典型的高浓度有毒有机废水,直接排入综合污水处理厂会对生物处理单元造成冲击,影响其稳定运行。针对上述难题,本研究以去除巴豆醛生产废水中毒性有机物、降低巴豆醛生产废水生物处理毒性、保障后续生物处理工艺稳定运行为目的,重点解析了废水水质特征及厌氧生物处理毒性,并识别出废水中对厌氧微生物具有抑制作用的特征有机物;进一步研究了巴豆醛生产废水的臭氧-水解酸化生物处理毒性削减工艺,获得了优化的工艺运行参数;在此基础上,探讨了组合工艺对特征有机物及生物处理毒性削减的机理。取得的主要结论如下:(1)巴豆醛生产废水的化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)为84202±1014mg/L。然而,废水对于比产酸活性(Specific VFA production acitivity,SVA)和比产甲烷活性(Specific methanogenic activity,SMA)毒性的半效应浓度(50%effect concentration,EC50)分别为367 mgCOD/(gVSS)、250 mgCOD/(gVSS),表明该废水对产酸微生物和产甲烷微生物均呈现出明显的毒性,直接采用厌氧工艺对其进行脱毒难度大。(2)巴豆醛生产废水中的主要特征有机物包括巴豆醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、3-(2-甲基-2-丙烯)-5-戊内酯、1,5-二甲基-1-烯-4-羰基-环氧己烷、山梨酸乙酯,其中巴豆醛和(E,E)-2,4-己二烯醛对于SVA毒性的毒性单位(Toxic unit,TU)分别是18.5和9.8,在废水TU(55.6)中的贡献度分别为33.3%、17.6%;巴豆醛和(E,E)-2,4-己二烯醛对于对SMA毒性的TU是16.9和9.4,在废水TU(41.7)中的贡献度分别为40.5%、22.5%。表明巴豆醛和(E,E)-2,4-己二烯醛是该废水中厌氧生物处理毒性的重要来源。(3)臭氧氧化单元的优化工况为接触反应时间180 min、初始pH值3.0、温度35 oC、气相臭氧浓度30 mg/L。在此条件下,主要特征有机物巴豆醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、3-(2-甲基-2-丙烯)-5-戊内酯、1,5-二甲基-1-烯-4-羰基-环氧己烷和山梨酸乙酯的平均去除率分别为82.9%、96.7%、98.2%、93.8%和74.4%;臭氧氧化后巴豆醛生产废水的SVA毒性和SMA毒性(以TU计)的去除率分别为56.1%、46.8%。表明臭氧单元可有效降低巴豆醛生产废水的厌氧生物处理毒性,但仍需对废水进行进一步脱毒。(4)水解酸化对臭氧氧化出水进行进一步脱毒处理。在进水COD 8640±444 mg/L、水力停留时间(Hydraulic retention time,HRT)24 h、进水pH 8.0的优化工况下,COD平均去除率40.1%,平均酸化度(Acidification degree,AD)28.7%,主要特征有机物平均去除率83.4%以上,SMA毒性(以TU计)去除率为91.8%。表明臭氧氧化-水解酸化组合工艺可削减废水95.5%的SMA毒性,确保后续的生物处理工艺稳定运行。
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