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高则生抽有机物工业废水的生物学处理剂技术手段

2019年10月09日 网络

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利用铁一碳颗粒之间存在的电位差而形成的无数个细微原电池作用,对反渗透浓缩液进行处理,这些细微电池以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在反渗透浓水中发生电化学反应,通过零价铁的还原作用、原电池微电解作用及过程的混凝吸附作用,使阻垢剂分子遭到破坏,使溶液中高于饱和度的成垢离子失稳,然后通过强化混凝,使浓水中的CaCO3成垢盐析出而降低结垢趋势,将浓水回收利用,提高反渗透系统水回收率。通过上述对江汉油田水化学特征分析,基本掌握的江汉油田的水质水型特点。随着油田注水采油不断开发,原油综合含水率不断上升,高达80%~90%。杨庆峰发明了一种反渗透浓水中硫酸钙结垢盐的氧化铝脱除方法。另一方面由于进水有机物含量较少,MBR在低有机负荷下运行,系统活性污泥中自养菌比例增加,自养菌生长速度慢且分泌EPS量少[21],导致MBR活性污泥中EPS含量较少.分析SMP和EPS中的TDS含量如图5(b)所示,与接种时相比,MBR污泥SMP和EPS的TDS含量均较高,从中可知,在处理高盐废水时,无机盐主要分布在SMP中,另有少部分无机盐分布在EPS中,推测无机盐可能与EPS中多聚物以某种形式结合造成EPS中TDS上升的现象.图5SMP和EPS性质的变化3膜污染物分析1SEM-EDX分析膜面污染物特征及其元素组成利用SEM观察新膜和运行到达终点膜的表面,对比污染前后的膜孔阻塞情况(见图结果表明,到达运行终点时,膜孔已被污染阻塞,且污染层上方附着有方形、有棱角、类似晶体的污染物,推测可能有无机盐类结晶在膜表面.图6膜表面的SEM图像采用EDX对上述特征污染物进行化学成分和含量的定性和半定量分析,结果见表C、O、P和S可能为膜表面有机污染物所含元素,故表3中Na、Al、Mg、Ca、K、Fe、Ti、Cr、W、Si、Cl可认为是膜表面无机污染物中所含元素,其质量分数之和约为39%,其中Si元素的含量最高.以往的文献研究表明,SiO2和硅酸盐胶体是造成膜污染的重要无机物质[22],因此推测膜表面的部分结晶物有可能是SiO在膜面污染物的EDX分析中,Na的原子数要小于Cl的原子数,由此推测MBR在处理高盐废水(主要盐度为NaCl)时,除Na+外,其膜面存在的Cl-可能会与其他一些金属阳离子在膜表面结晶并沉积,形成无机污染.目前,关于膜无机污染物质化学成分和含量的研究还停留在元素分析水平,其污染机理和污染物具体成分的确定尚待进一步研究.表3EDX元素质量分数分析2GFC分析SMP和膜污染物中有机物的分子量分布普遍认为在凝胶色谱柱上,有机物分子量的对数与保留时间呈反比例,保留时间可以表征有机物分子量,分子量大的物质保留时间较长,而分子量小的物质保留时间较短,因此从分子量大小的角度出发,通过SMP和膜污染物中的分子量分布的分析,可以一定程度上表明平板膜对污染物的截留和筛分的原理.重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)是评价分子量分布的最常用指标,常用Mw/Mn表征分子量的分布范围大小,Mw/Mn越大,表明分子量分布越宽.表4为SMP和膜污染的分子量分布情况.从图7和表4中可以观察到,与膜污染物相比,SMP中有机物GFC出峰时间较晚,有机物的分子量分布范围较小且以小分子量的有机物居多.表4SMP和膜污染物中有机物分子量分布图7污泥SMP和膜污染物GFC色谱图表5给出了MBR运行稳定时SMP和膜出水中的糖类、蛋白质和腐殖酸含量,从中可以看出,膜出水中糖类、蛋白质和腐殖酸的含量分别为SMP中相应组分的63%、92%和7%,表明SMP中只有部分有机物被膜截留形成膜污染,结合GFC的测定结果中SMP和膜污染物分子量分布的差异,从一定程度上可以说明SMP中有相当部分小分子量的有机物可以通过平板膜进入出水中,而SMP中大分子量的有机物被膜表面截留或其中小分子量的有机物在膜面通过聚合、吸附架桥的物理化学作用转化为分子量较大的有机物而被膜表面截留可能是形成膜污染的重要原因.表5SMP和膜出水中糖类、蛋白质和腐殖酸的含量/mg·L-13FTIR和EEM分析膜面污染物的有机成分对膜面污染物进行FTIR分析,结果如图8所示.膜面污染物在3?@418cm-1有强烈吸收峰,显示存在羟基官能团中的O—H键。采用生物法对此类废水进行处理,仍是目前国内外研究的重点。Lefebvre等使用UASB技术研究皮革厂浸泡废水的厌氧消化处理,适宜的工况限制在较低有机负荷下。厌氧接触反应器等工艺。赵昕等采用一种特殊载体固定复合微生物B350M在曝气生物滤池反应系统中处理采油废水。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。这些小分子极性物质在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质,帮助细胞从高盐环境中获得水分,而这些物质在细胞内能够被快速的合成和降解。山东东大化工有限公司采用多效蒸发工艺处理环氧丙烷皂化污水,回收氯化钙并回用蒸馏水。滤后沉淀物用于生产建筑材料或煅烧生产石灰。石维平利用氧化铝生产工艺污水中所含的碱液对反渗透浓水进行软化处理,有效地降低易结垢钙镁离子含量,并对难去除的硫酸盐等进行稀释降低浓度,软化和稀释后的浓水再经污水处理工艺回用到氧化铝生产作为工艺等用水。实验药品:铬酸钾指示剂,硝酸银标准溶液,酚酞指示剂,甲基橙指示剂,盐酸溶液标准溶液,甲基红指示剂,氯化钠溶液,氯化铵,浓氨水,EDTA标准溶液,氨水-氯化铵缓冲溶液,铬黑T指示剂,硫酸钠溶液,氢氧化钠溶液。由淡水环境到高盐环境时,由于菌种选择的结果能适应高盐的菌种很少,轮虫、固着及游泳性纤毛虫等原生动物迅速死亡,稳定以后游泳性纤毛虫可以重新出现。然而,Omil等于1995年的研究表明,活性产甲烷菌群对废水盐度的适应是可能的,其效率取决于让菌群适应高含盐量所采取的方法。所以在未来的研究中,开发出快捷的驯化嗜盐菌的方法和高效的生物反应器及采用多种技术组合的工艺是未来处理高含盐含油污水的研究和发展方向。嗜盐菌廉价,来源广,可以利用许多有机物(包括难降解和有毒物质)作为碳源,因此,利用嗜盐细菌处理高含盐量有机废水有广阔的应用前景,研究快捷的嗜盐菌选择驯化方法,对实际应用和理论研究均具有重要意义。因此,这种机制克服了高盐环境下微生物对环境渗透压的改变而具有较强的适应能力。至第九天,共加入高含盐化工有机废水400mL为止。3高含盐有机废水生物处理技术1好氧微生物法在实际的工程应用中,Ludzack和Noran的研究表明,当氯化物的含量高于5-8g/L的时候,将对传统的好氧废水处理工艺产生影响。在化工、制药、燃料的生产过程中,产生的废水除含有高浓度的有机物外,还含有高浓度的盐类物质,采用生物法进行处理,高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用,采用物化法处理,投资大,运行费用高,且难以达到预期的净化效果。Artigaa等[6]采用悬浮填料MBR处理生产吞拿鱼罐头时产生的高盐废水,在运行73d,活性污泥适应84g·L-1的盐度之后,COD去除率可达92%.张雨山等[7]采用MBR工艺处理冲厕海水,微生物经过驯化后,当污水中海水比例不超过48%时,COD和NH+4-N的去除率分别达到86%和93%,但污泥的沉降性能变差.膜污染一直是制约MBR工艺应用的技术障碍[9].普遍认为溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)是膜面污染物主要有机成分,其组成包括糖类、蛋白质和腐殖酸等.同时,膜面的无机污染也受到了广泛的关注,Wang等[10]发现由Mg、Al、Fe、Ca、Si等元素组成的无机物质沉积在膜表面和有机物结合形成的凝胶层是造成膜污染的重要原因.Meng等[11]发现无机化合物和生物聚合物之间的架桥作用会使膜污染层更加紧密从而加剧膜污染.黄霞等[12]使用场发射扫描电子显微镜观察在污染后的PAC-MBR膜表面,发现许多有规则、有棱角的方形污染物,并对其进行了分析,表明是无机垢体,其主要成分为CaCO傅威等[13]在研究长期运行下的MBR反应器膜表面污染物时发现,膜表面存在Na、Mg、Al、Si、Cl、Ca、Fe、Mn等元素并认为酸清洗可以去除大部分无机膜污染.目前,关于膜面污染物特性的研究大多采用生活污水或配水作为MBR进水,其有机组分含量高,无机组分含量远低于有机组分,对于MBR在处理高盐废水条件下的膜面污染物特性研究还较少见.本试验采用配水(模拟高盐废水)作为MBR进水,在低有机负荷的条件下稳定运行121d以上,关注了MBR对进水有机物和NH+4-N的去除效果以及污泥性质的变化,通过扫描电子显微镜-X射线能谱仪、凝胶过滤色谱、傅立叶红外光谱和三维荧光光谱等分析和测试手段研究了MBR在处理高盐废水条件下的膜面污染物特性,以期为进一步探讨膜污染控制措施提供有益的资料.1材料与方法1试验装置及运行参数试验所用MBR反应器(如图总容积为27L,MBR放有1片平板膜,膜下方安装环形曝气管,曝气量用气体流量计控制,以膜区投影面积计算曝气强度为8m3·(m2·min)-反应器中放置温控装置,污泥温度维持25℃左右.图1膜-生物反应器示意试验采用的平板膜为聚偏氟乙烯(PVDF)制成的微滤膜,膜有效面积为24m平均孔径2μm、孔隙率50%、基材为聚酯无纺布.试验采用蠕动泵抽吸恒流进水、出水,出水抽停比为10min∶2min,跨膜压差(TMP)通过水银压力计测定,当TMP达到30kPa左右时,对膜进行物理化学清洗.MBR实际运行参数见表表1运行参数2进水水质采用上海某生活污水厂二级生物处理出水混合NaCl、少量NH4Cl和NaHCO3模拟低有机负荷(按总有机碳即TOC计算有机负荷)高盐废水,进水水质见表选取该厂曝气池的常规活性污泥作为接种污泥,接种时污泥浓度为7g·L-表2进水水质3膜面污染物的收集和预处理MBR第3个运行周期结束后,将平板膜从MBR中取出,用刮刀将膜表面的污染物小心刮下并收集.膜污染物置于250mL的蒸馏水中,充分搅拌,待混合均匀后用45μm滤纸过滤.4SMP及EPS的提取方法取60mL的MBR污泥,在6?@000r·min-1下离心30min后,取上清液过滤后即为SMP.向离心管中加入与上清液等体积的9%NaCl溶液,搅拌均匀后60℃水浴1h,离心后取上清液过滤即为EPS.5分析项目和方法NH+4-N:纳氏试剂分光光度法。但常规的铁床虽然具有较高的处理效果,但由于填料钝化以及结疤等问题尚未得到良好的解决,因而大大限制了该种手段的推广应用。


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