厌氧折流板反应器处理邻苯二甲酸二丁酯废水的实验研究

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环境激素是环境中存在的一类化学物质,它可以改变人类和动物的内分泌系统,导致生殖、发育和行为异常。邻苯二甲酸酯类化合物就是其中一类重要的环境激素,它主要被用作增塑剂,近年来,随着塑料制品的大量生产和使用,邻苯二甲酸酯不断进入环境,已成为全球性的最普遍的一类污染物。厌氧折流板反应器(ABR)是以生物转盘为基础开发研制出来的一种高效的厌氧生物处理工艺,具有两相厌氧发酵的特点。同传统的厌氧处理工艺相比,ABR反应器具有如下优点:生物固体停留时间长,污泥沉降性能好且不易发生污泥流失;结构简单;抗水力与有机负荷冲击的能力强,运行稳定;水头损失小,不易发生堵塞等。本文以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)废水为研究对象,进行了ABR处理DBP废水的实验室研究。重点研究了ABR反应器的启动,探讨了COD的降解规律,容积负荷、进水浓度、水力停留时间、碱度、挥发酸、pH等对污染物降解的影响,研究了不同运行阶段各个格室污泥的特征,研究结果表明:(1)在厌氧折流板上流格室内添加填料,可有效防止污泥流失,起到很好的截污增效作用。(2)采用低负荷方式启动,ABR用了约60d完成启动;在实验室室温(25~30℃)下,以不超过30%的增幅提高进水负荷,当进水COD浓度由1000mg/L提高到3400mg/L时,COD去除率从约90%降到85%左右,仅降低5%,表明ABR对冲击负荷的适应能力较强;当HRT=12h,有机容积负荷6.8kgCOD/m3·d时,COD最佳去除率为90.7%,DBP达到最佳降解率87.3%。(3)在HRT为12h、温度控制在(25~30℃)的条件下,用ABR处理DBP废水时可以获得相对较稳定的DBP去除效果,约85%。进一步测定ABR分级格室对有机物的去除能力时发现,不同格室对有机物的去除能力不同:第一个格室去除率约30%,第二格室约25%,第三格室约25%,第四格室约5%。改变HRT和进水COD浓度的容积负荷实验表明,用ABR处理DBP废水时,HRT以12h为最佳,负荷最好控制在2.0kgCOD/(m3·d)~10kgCOD/(m3·d),不宜过大超过范围内。(4)本实验中,进入ABR反应器的废水COD浓度不宜超过8000mg/L,控制在4000mg/L~5000mg/L为宜。此时,废水具有良好的厌氧生化处理活性,在ABR反应器中可以形成良好的分级厌氧细菌群落;第一格室以短杆细菌为多,夹杂有丝状细菌;第二格室以球状细菌占优势,杆状细菌数量较多;第三格室以丝状细菌、杆状细菌为主;第四格室以丝状细菌和杆状细菌为主。研究发现,第一第二格室内的水解酸化作用会导致系统酸化,影响反应器系统的正常运行。为了防止系统过度酸化,投加必要的碱度可有效的降低VFA的过度累积。(5)废水厌氧降解实验研究表明,进水pH维持在7.0~7.5范围内有助于反应器的运行效率,过酸或者过碱都会对微生物具有抑制作用,使降解效率降低。在ABR稳定运行情况下,对于废水中的DBP具有良好的去除效果,在后续研究以及实际应用上,可以研究在ABR前端设置针对废水的预处理系统,降解废水毒性、提高可生化性,从而提高反应器效率。
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