电—厌氧微生物体系降解活性染料废水的研究

论文摘要

利用对活性艳蓝K-GR（C.I. Reactive blue 5,简称K-GR或RB5）有较好降解能力的厌氧污泥,与石墨电极联合建立电-厌氧微生物体系。通过间歇实验,在35±1℃条件下,考察了电-厌氧微生物体系降解K-GR、KD-8B（C.I. Reactive Red 20,简称KD-8B或RR20）及混合染料废水的效果及相关反应动力学,并在最适条件下研究了电-UASB（升流式厌氧污泥床）反应器对K-GR、KD-8B、两种染料的混合废水及实际染料废水的脱色性能;通过UV-vis、FT-IR和GC-MS等手段,初步探讨了电-厌氧微生物体系降解染料的机理。（1）电-厌氧微生物体系处理100 mg/L的K-GR脱色的适宜条件为:pH为8.0,电流强度为30 mA,污泥浓度为3 gVSS/L,连续通电;在此条件下,可以获得90%以上的脱色率。（2）与单独电和单独厌氧微生物体系相比,电-厌氧微生物体系中K-GR和KD-8B脱色率都得到显著提高;在相同的进水和运行条件下,该体系可以提高15%以上的脱色率。（3）3种处理体系中,K-GR和KD-8B的脱色过程都遵循一级反应动力学,最适宜条件下,电-厌氧微生物体系处理K-GR和KD-8B的一级反应速率常数k1分别为23.9×10-2h-1和32.7×10-2h-1,处理混合染料废水时,K-GR和KD-8B的k1分别为17.7×10-2h-1和4.16×10-2h-1。（4）连续运行过程中,当染料K-GR浓度为100 mg/L,反应器内通电的电流强度为30 mA,连续通电10 h,停止14 h后,电-厌氧微生物体系可以明显提高K-GR,KD-8B及其混合废水的COD和色度去除率;其中与原UASB反应器相比,对色度的去除率可提高10%以上。（5）由UV-vis、FI-IR和GC-MS分析推测,经电-厌氧微生物协同降解,KD-8B主要通过偶氮键的断裂、K-GR主要通过蒽醌共轭结构的破坏实现脱色,降解产物可能包括含苯环或环状不饱和结构的中间产物,也可能会发生开环反应,生成不饱和烃或饱和烃类物质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 染料废水概况
• 1.1.1 染料发展简介
• 1.1.2 染料废水的特征和危害
• 1.1.3 染料废水的处理进展
• 1.2 厌氧生物法处理染料废水的研究进展
• 1.2.1 厌氧生物法在染料废水处理中的研究现状
• 1.2.2 染料的厌氧生物脱色方式
• 1.2.3 厌氧生物对染料的降解途径
• 1.3 电与生物联合处理技术的研究进展
• 1.3.1 电处理染料废水的原理与应用
• 1.3.2 电与生物联合处理效应
• 1.3.3 电与生物联合处理机理
• 1.4 课题研究的目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 电-厌氧微生物体系处理活性染料废水的影响因素研究
• 2.1 实验材料与设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 影响因素的研究
• 2.2.2 不同体系对K-GR 脱色效果的比较
• 2.2.3 不同体系对活性艳红KD-8B 的脱色效果比较
• 2.2.4 不同体系对混合染料的脱色效果比较
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 脱色效果分析
• 2.3.2 脱色途径分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 初始pH 对电-厌氧微生物体系处理K-GR 的影响
• 2.4.2 电流强度对电-厌氧微生物体系处理K-GR 的影响
• 2.4.3 污泥浓度对电-厌氧微生物体系处理K-GR 的影响
• 2.4.4 染料初始浓度对电-厌氧微生物体系处理K-GR 的影响
• 2.4.5 通电方式对电-厌氧微生物体系处理K-GR 的影响
• 2.4.6 不同体系对K-GR 脱色效果的比较
• 2.4.7 不同体系对KD-8B 的脱色效果比较
• 2.4.8 不同体系中K-GR 和KD-8B 脱色的UV-vis 分析
• 2.4.9 不同体系对混合染料的脱色效果比较
• 2.5 小结
• 第3章 电-厌氧微生物体系降解活性染料废水的机理分析
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.3 分析方法
• 3.3.1 脱色动力学分析
• 3.3.2 脱色途径分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 电-厌氧微生物体系降解活性染料废水的动力学分析
• 3.4.2 电-厌氧微生物体系中不同染料的脱色过程研究
• 3.5 小结
• 第4章 电-厌氧微生物反应器处理染料废水的连续运行研究
• 4.1 实验材料与仪器
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验装置
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 电极加入前反应器的运行
• 4.2.2 电极加入后反应器的处理效果
• 4.3 分析方法
• 4.3.1 脱色效果的分析
• 4.3.2 COD 测定方法
• 4.3.3 脱色途径分析
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 电极加入前反应器的运行
• 4.4.2 电极加入后反应器的处理效果
• 4.5 小结
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文