活性炭强化SBR工艺对硝基酚降解性能研究
本论文研究了传统SBR工艺中投加活性炭对废水中硝基酚的去除效果，分析了PACT工艺中微生物对PAC的再生作用，初步探讨了PACT工艺强化去除3-NP的作用机理。本研究分为三部分内容，一是通过PAC对废水中硝基酚的静态吸附试验，确定了PAC对4种硝基酚的吸附平衡时间、吸附等温线和相关的吸附参数；二是通过活性炭强化去除硝基酚试验，确定了活性炭的最佳投加量，并比较了PAC-SBR系统、GAC-SBR系统与普通SBR系统对硝基酚的去除效果和抗冲击负荷的效果；三是通过微生物呼吸试验，得出了不同PAC浓度下微生物的总耗氧量和硝基酚的BODresp值，初步探讨了PACT工艺强化去除3-NP的作用机理。研究得到如下结论：
(1)PAC单独对4种硝基酚(3-NP、4-NP、2，6-DNP、2，4-DNP)进行吸附时，吸附反应在第30min基本达到平衡；当硝基酚与PAC的质量比值在0.2～1之间时，4种硝基酚在PAC上的吸附均符合Langmiur吸附模型，根据Langmiur吸附模型计算出PAC单独对3-NP、4-NP、2，6-DNP、2，4-DNP吸附的饱和吸附容量Qm依次为309.6、316.5、609.8和675.7 mg/g。
(2)单位质量的灭活活性污泥对4种硝基酚的吸附量和吸附能力远小于PAC。当PAC与未驯化的灭活活性污泥共同吸附时，由于活性污泥中的胶体物质在PAC上占据了一定的吸附位，与硝基酚分子产生了竞争，使PAC对4种硝基酚的饱和吸附容量减小。
(3)在较高冲击负荷下，向反应器中投加PAC和GAC可提高系统对3-NP和2，6-DNP的去除能力，且投加的活性炭浓度越高，强化去除效果越明显。根据本研究结果，当3-NP初始浓度为350mg/L时，PAC的最佳投加量为600mg/L；当2，6-DNP初始浓度为60mg/L时，PAC的最佳投加量为400 mg/L。
PAC-SBR系统对两种硝基酚的去除率、出水色度、活性污泥沉降性和活性，以及抗冲击负荷能力均优于GAC-SBR系统和普通SBR系统。
(4)以两种硝基酚(3-NP和2，6-DNP)为唯一碳源时，在一定浓度范围内，硝基酚浓度越高，微生物总耗氧量越高，呼吸速率越强。试验测得3-NP和2，6-DNP的相对耗氧量BODresp分别为0.9355和1.3139。
(5)PACT工艺强化去除3-NP的过程不是吸附与生物降解的简单结合，而是微生物与PAC相互加强的协同作用。当3-NP初始浓度较高时，PAC对3-NP进行吸附，降低了3-NP对微生物的毒害作用，使微生物保持较高活性：同时，微生物对PAC的生物再生使PAC空出部分吸附位，可以重新吸附新的有机物。在吸附—降解—再生—重吸附这种协同作用下3-NP的去除率得以提高。
在PACT工艺去除3-NP的过程中，由于浓度梯度和微生物的生物再生作用使PAC强化活性污泥系统内3-NP在PAC上的平均解析率达到76.95±8.5％；其中，微生物对PAC的生物再生率大于19.93％。
活性炭;强化SBR工艺;硝基酚;降解性能;BODresp值;耗氧量;活性污泥系统
中国海洋大学
硕士
环境工程
佘宗莲
2009
中文
X703;TQ424.1
72
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）