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生物膜反应器处理印染废水的研究

朱海燕

   印染行业是我国工业废水的排放大户,其水量大、色度高、组成成分复杂。染料排入水体会造成水体透光率降低,导致水体生态系统的破坏,可生物积累并具有三致(致癌、致畸、致突变)作用。目前对印染废水的处理主要采用生物降解法,而生物膜反应器具有对废水水质和水量的变化适应性强、生物量多、无污泥膨胀问题、处理效率高等特点,近年来受到普遍关注。 本研究以活性碳为载体,以金氏菌Kingella H为挂膜菌种,对生物膜反应器中的微生物固定化特性、反应器运行条件、底物去除及生物膜增长动力学、模拟废水与实际废水对比处理进行了研究,取得以下研究结果: (1)对金氏菌Kingella H固定化特性的研究中,考察了初始悬浮微生物浓度、液相离子强度、pH和温度对微生物在载体上附着固定的影响。结果表明,随着初始悬浮细菌浓度的增加,载体上的固定生物量也随之增大并趋于稳定。固定生物量与液相中的离子强度成正比,特别在离子强度为0.01~0.20 mol/L的范围内增加显著。液相pH为6时,载体上的固定生物量最多,达到28.9μg/cm~2,最佳固定温度为35℃。动力学的研究表明,Kingella H在活性炭表面的附着固定行为遵循一级可逆反应动力学。经测定,其附着固定动力学方程式为: 1/B = 1.4697(1/t)+0.025。 (2)以金氏菌Kingella H为菌种在填充活性炭的玻璃柱中挂膜,建立固定化生物膜反应器。分析和考察了碳源浓度、氮源浓度、染料浓度、处理时间、初始pH值、进水温度和曝气量等因素对生物膜反应器处理结晶紫(CV)模拟废水的影响。通过正交实验得出影响生物膜反应器处理废水的因素主次顺序为:时间>温度>碳源浓度>氮源浓度>pH值>染料浓度。结果表明,较低浓度的碳源和氮源即可维持反应器的正常运行,达到理想的脱色效果;CV对生物膜的活性有一定的抑制作用,但反应器仍可使浓度高达500mg/L的CV模拟废水在30min内的脱色率保持在97%以上;反应器的最佳运行条件是:进水的pH为7,温度为35℃,处理过程中的曝气量为180L/min。 (3)以生物膜反应器中底物的物料平衡为基础,研究了底物去除和生物膜增长动力学,得出反应器中CV去除动力学数学模型为:生物膜一般增长动力学数学模型为:由于CV染料对生物膜的增长有一定的抑制作用,因此引入底物抑制常数K_(IS)得到抑制型增长动力学数学模型为:同时确定了动力学参数:生物膜的最大比增长率μ_(max)=0.0287d~(-1);生物膜产率系数Y_(obs)服从方程式y=129.59x~(-1.1121);平均生物膜厚度d|- =79.42μm;生物膜平均干密度ρ=1.028×10~6g/m~3。 (4)在最佳运行条件下,应用该生物膜反应器对CV模拟废水及实际印染废水进行对比处理,模拟废水的脱色率达95%以上,COD_(Cr)去除率达90%以上;实际废水的脱色率为78%~92%,COD_(Cr)去除率在76%~90%之间。由此表明,该生物膜反应器具有良好的工业应用前景,有进一步放大研究的价值。……   
[关键词]:生物膜反应器;印染废水;结晶紫;动力学模型;废水处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安理工大学2006年
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