苯酚废水的电化学氧化－生物降解工艺研究

论文摘要

苯酚是一种有生物毒性而且难生物降解的有机污染物，是当前水质与水处理中影响广泛、危害严重的污染物之一。电化学氧化法虽然可以完全矿化苯酚，但存在费用高的缺点因而无法广泛应用。本文采用了电化学-生物联合工艺对400mg/L的苯酚进行降解，首先利用电化学氧化技术降解苯酚，打断苯环，提高废水的可生化性，在此基础上接入到生物工艺中继续降解。系统地研究了苯酚在Pt电极和Ti/RuO2-TiO2电极上的电化学氧化过程，考察电解工艺对电化学降解和废水可生化性的影响，驯化出兼性厌氧耐盐菌和好氧耐盐菌，借助海藻酸钠载体将好氧耐盐菌行进固定化。考察了微生物对苯酚电解废水的生化降解性能。研究结果如下：（1）经驯化后，兼性厌氧耐盐菌的数量稳定在1.0×105个/mL左右；好氧耐盐菌的数量稳定在1.0×106个/mL左右，同时优势菌种形成。好氧耐盐菌的固定化研究表明，固定化微生物对电解废水的COD去除效果高于游离微生物。（2）苯酚电化学氧化工艺选择的条件不同，COD的去除效果和废水的可生化性有很大差别。支持电解质的选择对苯酚的电化学氧化过程有重要影响，在氯离子体系中电化学氧化会产生氯酚，但随着电解的进行而逐渐消失。苯酚在Pt电极上电化学氧化最佳降解条件是：pH为9，电流密度60mA/cm2，NaCl浓度20g/L。在此条件下，电解时间150min时，废水的苯酚检测不出，COD降低到451mg/L，BOD达到167mg/L，B/C达到0.37，采用兼氧—好氧工艺对Pt电极电解废水降解表明，先用兼性耐盐菌处理2天，COD将降低到317mg/L，B/C达到0.65，生化性明显提高；再用好氧固定化小球处理2天，COD降低到35mg/L，COD最终去除率为96%。（3）循环伏安测试表明苯酚在Ti/RuO2-TiO2电极上的氧化电位为0.83V，较Pt电极（0.65V）高。苯酚在Ti/RuO2-TiO2阳极上降解的最佳条件是：pH为10，电流密度60mA/cm2，NaCl浓度20g/L。在此条件下，电解时间150min时，废水中的苯酚检测不出，COD降低到519mg/L，BOD达到156mg/L，B/C达到0.3，此时废水的可生化性最大。采用兼氧—好氧工艺对Ti/RuO2-TiO2电极的电解废水降解表明，先用兼性耐盐菌处理，COD降低到384mg/L，B/C达到0.54；再用好氧固定化小球处理，在Ti/RuO2-TiO2电极上降解的苯酚废水其COD降低到74mg/L，COD最终去除率为92%。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 含酚废水的污染及危害
• 1.2 含酚废水主要治理方法和发展趋势
• 1.2.1 溶剂萃取法
• 1.2.2 吸附法
• 1.2.3 生化处理技术
• 1.2.4 高级氧化技术
• 1.3 固定化微生物废水处理技术
• 1.3.1 固定化方法的优点
• 1.3.2 固定化载体的选择
• 1.3.3 固定化微生物对含苯酚有机废水的处理特性
• 1.4 电化学氧化方法处理含酚废水技术
• 1.4.1 电化学氧化方法处理含酚废水处理技术的研究进展
• 1.4.2 DSA 阳极的制作
• 1.4.3 有机污染物的电化学直接氧化机理
• 1.5 电化学氧化-生物组合工艺处理难降解有机废水
• 1.5.1 电化学氧化-生物组合工艺的研究进展
• 1.5.2 废水的可生化性
• 1.6 本文的主要研究任务及研究意义
• 1.6.1 本文主要研究任务
• 1.6.2 课题研究意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 电化学实验部分
• 2.1.1 实验材料准备
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 测试方法
• 2.2 生物实验部分
• 2.2.1 主要实验设备
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 水质分析
• 2.3.1 苯酚测定
• 2.3.2 COD 测定
• 2.3.3 BOD 测定
• 第三章 苯酚在 Pt 阳极上的电化学降解及可生化性研究
• 3.1 引言
• 3.2 循环伏安分析
• 3.2.1 不同扫描速率的 CV 分析
• 3.2.2 不同 pH 值的 CV 分析
• 3.2.3 不同 NaCl 浓度的 CV 分析
• 3.3 苯酚在 Pt 阳极上降解条件的研究
• 3.3.1 pH 值对苯酚降解的影响
• 3.3.2 电解质种类对苯酚降解的影响
• 3.3.3 氯离子浓度对苯酚降解的影响
• 3.3.4 电流密度对苯酚降解的影响
• 3.4 最佳条件下苯酚在 Pt 阳极上的降解
• 3.5 章小结
• 2-TiO₂阳极上的电化学降解及可生化性研究'>第四章 苯酚在 Ti/RuO₂-TiO₂阳极上的电化学降解及可生化性研究
• 4.1 引言
• 2-TiO₂电极涂层物相分析'>4.2 Ti/RuO₂-TiO₂电极涂层物相分析
• 2-TiO₂电极的循环伏安分析'>4.3 Ti/RuO₂-TiO₂电极的循环伏安分析
• 2-TiO₂阳极上降解条件的研究'>4.4 苯酚在 Ti/RuO₂-TiO₂阳极上降解条件的研究
• 4.4.1 pH 值对苯酚降解的影响
• 4.4.2 电解质种类对苯酚降解的影响
• 4.4.3 氯离子浓度对苯酚降解的影响
• 4.4.4 电流密度对苯酚降解的影响
• 2-TiO₂阳极上的氧化降解'>4.5 最佳条件下苯酚在 Ti/RuO₂-TiO₂阳极上的氧化降解
• 4.6 章小结
• 第五章 生物工艺对苯酚电解废水的降解研究
• 5.1 引言
• 5.2 兼性耐盐菌群的驯化
• 5.3 兼性耐盐菌群降解条件的研究
• 5.3.1 pH 值对兼性耐盐菌群降解废水的影响
• 5.3.2 温度对兼性耐盐菌群降解废水的影响
• 5.3.3 接种量对兼性耐盐菌群降解废水的影响
• 5.3.4 兼性耐盐菌群对废水生化性的影响
• 5.4 好氧耐盐菌群的驯化
• 5.5 固定化微生物技术
• 5.5.1 包埋条件对固定化的影响
• 5.5.2 固定化好氧菌对电解废水的降解条件的研究
• 5.5.3 固定化好氧菌对电解废水的降解
• 5.6 兼氧—好氧工艺对苯酚电解废水的降解
• 5.6.1 兼氧—好氧工艺对 Pt 电极电解废水的降解
• 2-TiO₂电极电解废水的降解'>5.6.2 兼氧—好氧工艺对 Ti/RuO₂-TiO₂电极电解废水的降解
• 5.7 电催化—生物组合工艺对苯酚废水的降解
• 5.8 章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读期间发表和录用的论文