废水中硝基酚类化合物生物降解研究

论文摘要

随着化学工业的发展，大量有毒难降解有机物随工业废水的排放进入环境，这些物质能在自然环境中长期存在、积累和扩散，通过食物链对动植物的生存及人类的健康造成不良影响。目前，对废水中有毒难降解有机物的控制是水污染防治中的重要课题之一。 硝基酚类化合物是重要的有毒难降解有机物，被广泛用于农药、医药、染料、炸药以及橡胶工业生产中，其中2-硝基酚、4-硝基酚和2，4-二硝基酚由于毒性较大，被美国环保局列为“优先控制污染物名单”。目前，国内外关于废水中硝基酚生物降解的研究，还存在多方面的缺陷，主要包括：①由于生物代谢过程较复杂、影响因素较多，关于硝基酚的生物毒性和降解性不同研究者所得结果差别较大，有些结论甚至相反；②用连续流生物处理装置研究废水中硝基酚的去除效果和反应器运行性能，对弄清含硝基酚废水生物处理的可行性极为重要，目前关于这方面的研究较少，特别是用高效厌氧反应器的研究很少；③缺乏有关硝基酚生物降解动力学的研究；④厌氧条件下硝基酚的转化途径和机理尚不明确。 针对国内外有关废水中硝基酚生物降解研究方面的不足，本论文采用不同方法系统研究了几种硝基酚的好氧和厌氧毒性和降解性，用UASB反应器详细全面研究了3-硝基酚和2，6-二硝基酚的厌氧降解性能及反应器运行状况，采用厌氧间歇实验和好氧SBR反应器研究了3-硝基酚、2，6-二硝基酚和2，4-二硝基酚的生物降解动力学。通过本论文研究，得到以下主要结论。 （1） 厌氧间歇实验表明，3-硝基酚、4-硝基酚、2，4-二硝基酚和2，6-二硝基酚达到一定浓度时，都会对厌氧微生物产生抑制作用；5种硝基酚厌氧毒性大小的顺序为2，4-二硝基酚＞2，6-二硝基酚＞4-硝基酚＞3-硝基酚＞2-硝基酚；共基质不同产生的毒性抑制作用大小不同，以葡萄糖为共基质比用混合有机酸毒性更小。由于毒性较大，2，4-二硝基酚和2，6-二硝基酚难以厌氧生物降解，5种硝基酚厌氧降解性顺序为2-硝基酚＞3-硝基酚＞4-硝基酚＞2，6-二硝基酚＞2，4-二硝基酚。 （2） 通过厌氧间歇实验研究了3-硝基酚、2，6-二硝基酚和2，4-二硝基酚不同条件下的厌氧降解动力学，结果这3种硝基酚的降解速率与浓度之间的关系符合Andrews非竞争性抑制模型。3种硝基酚的最大比降解速率，总体来看单基质

论文目录

• 独创声明
• 学位论文版权使用授权书
• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 有机物生物降解性及影响因素
• 1.1.1 有机物生物降解性的含义
• 1.1.2 影响有机物生物降解性能的因素
• 1.2 有机物生物降解性的测试方法
• 1.2.1 有机物好氧生物降解性的测试方法
• 1.2.2 有机物厌氧生物降解性的测试方法
• 1.3 硝基酚生物降解研究现状
• 1.3.1 硝基酚类化合物的种类、性质及工业废水中的含量
• 1.3.2 具有降解硝基酚能力的微生物
• 1.3.3 硝基酚的厌氧生物降解
• 1.3.4 硝基酚的好氧生物降解
• 1.3.5 硝基酚的共基质代谢降解
• 1.4 本研究的目的和主要研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 硝基酚厌氧毒性和厌氧降解性研究
• 2.1 实验装置、材料与方法
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 实验材料
• 2.1.3 实验内容与方法
• 2.1.4 分析测试项目与测试方法
• 2.2 以葡萄糖为共基质硝基酚厌氧毒性实验研究
• 2.2.1 产甲烷毒性实验结果与分析
• 2.2.2 产甲烷活性恢复实验结果与分析
• 2.3 以有机酸为共基质硝基酚厌氧毒性实验
• 2.4 硝基酚产甲烷潜能（BMP）实验研究
• 2.4.1 Na2S对硝基酚产甲烷潜能的影响
• 2.4.2 硝基酚产甲烷潜能测定
• 2.4.3 本章小结
• 3 硝基酚厌氧降解动力学研究
• 3.1 实验材料和方法
• 3.1.1 实验材料及组成
• 3.1.2 实验研究方法
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 3-NP厌氧降解研究
• 3.2.1 厌氧间歇条件下3-NP的转化
• 3.2.2 3-NP厌氧降解动力学
• 3.3 2,6-DNP厌氧降解
• 3.3.1 葡萄糖浓度对2,6-DNP厌氧降解的影响
• 3.3.2 2,6-DNP降解动力学研究
• 3.4 2,4-DNP厌氧降解
• 3.4.1 葡萄糖浓度对2,4-DNP降解的影响
• 3.4.2 2,4-DNP降解动力学研究
• 3.5 本章小结
• 4 UASB反应器厌氧颗粒污泥培养及驯化
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验用水
• 4.1.3 接种污泥
• 4.1.4 分析测试方法
• 4.2 实验研究内容
• 4.2.1 颗粒污泥的培养与驯化
• 4.2.2 颗粒污泥性能的研究
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 颗粒污泥的培养
• 4.3.2 颗粒污泥的驯化过程
• 4.3.3 颗粒污泥特性研究
• 4.4 本章小结
• 5 UASB反应器处理含硝基酚废水的效果和运行性能
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验研究内容
• 5.3 分析测定内容和方法
• 5.3.1 分析测定内容
• 5.3.2 分析测定方法
• 5.4 UASB反应器处理含3-硝基酚废水的运行性能
• 5.4.1 进水3-硝基酚浓度提高对UASB运行的影响
• 5.4.2 进水葡萄糖浓度对UASB运行的影响
• 5.4.3 水力停留时间（HRT）对3-硝基酚降解的影响
• 5.4.4 污泥性质分析
• 5.5 UASB反应器处理含2,6-DNP废水性能
• 5.5.1 试验全程运行情况
• 5.5.2 产气量和PH值的变化
• 5.5.3 出水VFA和碱度的变化
• 5.5.4 各项指标沿反应器高度的分布
• 5.6 本章小结
• 6 硝基酚好氧降解性研究
• 6.1 实验方法
• 5／COD_cr比值法'>6.1.1 BOD₅／COD_cr比值法
• 2产量的测定法（PCD测试法）'>6.1.2 降解产物CO₂产量的测定法（PCD测试法）
• 6.1.3 用相对耗氧速率评价硝基酚降解性
• 6.1.4 脱氢酶活性测试法
• 6.2 实验结果与讨论分析
• 5／COD_cr法'>6.2.1 BOD₅／COD_cr法
• 6.2.2 PCD测试法实验结果和讨论
• 6.2.3 硝基酚相对耗氧速率实验结果
• 6.2.4 脱氢酶活性测试结果与讨论
• 6.3 本章小结
• 7 SBR反应器中硝基酚的降解性能和降解动力学
• 7.1 实验装置和材料
• 7.1.1 实验装置
• 7.1.2 实验材料
• 7.2 实验研究内容和测试方法
• 7.2.1 研究内容
• 7.2.2 测定指标及分析方法
• 7.3 实验过程和研究方法
• 7.3.1 污泥适用性培养和污泥的驯化
• 7.3.2 硝基酚降解动力学实验
• 7.3.3 SBR反应器中基质降解动力学模型
• 7.4 3-NP降解性能与降解动力学
• 7.4.1 3-NP对活性污泥的驯化过程
• 7.4.2 3-NP降解动力学
• 7.5 2,4-DNP降解性能与降解动力学研究
• 7.5.1 2,4-DNP对活性污泥的驯化过程
• 7.5.2 2,4-DNP降解动力学研究
• 7.6 2,6-DNP降解性能与降解动力学研究
• 7.6.1 2,6-DNP对活性污泥的驯化过程
• 7.6.2 2,6-DNP降解动力学
• 7.7 活性污泥及微生物相的观察与分析
• 7.8 本章小结
• 8 研究结论、创新点和建议
• 8.1 研究结论
• 8.2 创新点
• 8.3 建议
• 附录：攻读博士学位期间发表、录用的论文和论著
• 致谢