移动床生物膜反应器处理染料废水的研究

论文摘要

染料废水是一种水质水量变化大、组成复杂、有机物含量高、可生化性差、COD浓度和色度高的难降解废水。为了寻找合适有效生物处理技术,进一步降低染料废水的处理成本,本文重点研究了厌氧-好氧移动床生物膜反应器（MBBR）工艺处理染料废水的效能和机理。本文以酸性红B为目标降解物,研究了进水温度、水力停留时间（HRT）和有机负荷（OLR）运行参数对MBBR处理染料废水效能的影响,得到最佳运行参数为：好氧MBBR最佳运行参数：进水温度为30℃, HRT=8h,OLR=4.2kgCOD/（m3·d）;厌氧MBBR最佳运行参数：进水温度为35℃, HRT=30h, OLR=0.35kgCOD/（m3·d）;。本文研究了采用经过表面改性的填料MBBR降解染料的,文中采用“化学氧化-铁离子覆盖”和“化学氧化-表面接枝明胶”两种方法分别对BioF填料进行表面改性。结果表明,改性后的填料无论是挂膜速率还是生物量都明显优于未处理填料,并使用接触角、扫描电镜及x射线光电子能谱等手段对改性前后的填料表面进行表征,了解了改性后填料表面的形态和基团结合状态。采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析,了解改性前后填料表面的微生物体系变化。为进一步提高MBBR的处理效率,在实验室条件下从好氧反应器中筛选出酸性红B高效脱色降解菌L10,菌种经鉴定为Lysinibacillus fusiformis（同种别名Bacillus fusiformis）。本文最后通过对移动床生物膜反应器进行间歇运行研究,建立了处理工业染料废水的厌氧生化动力学模型为S=（SO-Sn）exp（-K2Xt）+Sn。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 引言
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的研究背景
• 1.2 染料废水的生物处理技术研究现状
• 1.2.1 染料废水的来源及危害
• 1.2.2 染料废水的生物处理研究现状
• 1.3 移动床生物膜反应器的研究现状
• 1.3.1 移动床生物膜反应器的工作原理及特点
• 1.3.2 移动床生物膜反应器技术的主要研究内容
• 1.3.3 国内外研究现状和应用实例
• 1.4 移动床生物膜反应器的发展前景
• 1.4.1 目前面临的问题
• 1.4.2 发展方向
• 1.5 本论文的研究目的意义和研究内容
• 1.5.1 本论文研究的目的和意义
• 1.5.2 本论文的研究内容
• 2. 实验材料与方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验装置
• 2.2.1 MBBR
• 2.2.2 生物填料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 MBBR启动方法
• 2.3.2 生物填料改性方法
• 2.3.3 脱色菌的筛选方法
• 2.4 各项指标的分析测试方法
• 2.4.1 水样的主要常规分析项目
• 2.4.2 填料内表面生物相观察
• 2.4.3 生物填料表面表征方法
• 2.4.4 胞外聚合物测定方法
• 2.4.5 生物膜上的微生物多样性分析
• 2.5 菌种的鉴定方法
• 2.5.1 常规生理生化实验
• 2.5.2 16S rRNA基因鉴定
• 3. 厌氧-好氧MBBR工艺处理染料废水工艺参数的研究
• 3.1 厌氧MBBR工艺参数的优化
• 3.1.1 温度对厌氧MBBR的影响
• 3.1.2 HRT对厌氧MBBR的影响
• 3.1.3 有机负荷率对厌氧MBBR的影响
• 3.2 好氧MBBR工艺参数的优化
• 3.2.1 温度对好氧反应器的影响
• 3.2.2 HRT对好氧反应器的影响
• 3.2.3 有机负荷率对好氧反应器的影响
• 3.3 厌氧-好氧MBBR组合方式的研究
• 3.4 本章小结
• 4. 填料表面改性MBBR降解染料研究
• 4.1 填料表面改性效果研究
• 4.2 生物膜形貌的描述
• 4.3 填料表面改性机理研究
• 4.3.1 扫描电镜分析
• 4.3.2 接触角分析
• 4.3.3 x射线光电子能谱分析
• 4.3.4 变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析
• 4.3.5 生物膜胞外聚合物分析
• 4.4 本章小结
• 5. 高效脱色菌的筛选及其脱色性能研究
• 5.1 高效脱色菌的筛选
• 5.1.1 初筛
• 5.1.2 复筛
• 5.2 高效脱色菌L10的脱色条件优化
• 5.2.1 pH值对细菌脱色能力的影响
• 5.2.2 温度对细菌脱色能力的影响
• 5.2.3 染料浓度对细菌脱色能力的影响
• 5.2.4 盐度对细菌脱色能力的影响
• 5.3 高效脱色菌L10的脱色机制研究
• 5.3.1 降解过程控制因子研究
• 5.3.2 脱色酶位置确定研究
• 5.4 高效脱色菌L10的广谱性研究
• 5.5 高效脱色菌L10的菌种鉴定
• 5.6 本章小结
• 6. 染料废水降解动力学研究
• 6.1 代谢产物的光谱分析
• 6.2 厌氧生物膜底物去除动力学研究
• 6.2.1 不同底物浓度下污染物的降解动力学
• 6.2.2 不同生物量下污染物降解动力学
• 6.2.3 不同温度下污染物降解动力学
• 6.3 本章小结
• 7. 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 致谢