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鹤壁市一体化污水处理设备《资讯》

发布时间:2020-08-20 17:09:33 阅读: 来源:棉被厂家

鹤壁市一体化污水处理设备

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为了更好地发挥光催化反应和生物降解的协同作用,一种紧密耦合光催化/生物降解体系(Intimate coupling of photocatalysis and biodegradation, ICPB)成为近年来的研究热点.ICPB体系利用大孔基材使得微生物可在基材内部生长,一定程度上避免了外部光催化效应产生的活性氧物质(· OH、O2 ·、H2O2等)对微生物的毒害作用(Marsolek et al., 2008;Dong et al., 2016;Li et al., 2011).若将ICPB体系用于偶氮染料废水处理,还存在一些难点需要解决,如高浓度染料可能导致的光能利用率下降或光催化剂中毒现象,以及难降解有机物或其中间产物对微生物细胞的抑制作用.鉴于此,本文提出利用光合细菌(Photosynthetic bacteria,PSB)代替普通的活性污泥或生物膜微生物群落来构建一种新型g-C3N4/TiO2/PSB复合材料.与普通活性污泥相比,PSB具有COD去除效率高、脱色效果明显、耐高负荷和高盐度及对有毒有机物有一定降解能力等特点(Wang et al., 2016;Hong et al., 2003;Kuroki et al., 2001).研究表明,g-C3N4和TiO2的复合可以显著改善可见光的吸收及载流子的分离,能够克服各自在光催化领域中的缺点,获得性能优异的光催化材料(Zhang et al., 2010;Song et al., 2015).

本文以光合细菌和自制的g-C3N4-P25复合光催化剂为基础,采用海藻酸钠将两者进行共固定,合成g-C3N4/TiO2/光合细菌复合材料.以模拟印染废水为研究对象,对比固定光催化剂、固定光合细菌及光催化-微生物复合材料降解染料和COD的规律.zui后,利用紫外-可见全波长扫描光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等手段对反应残留物进行表征,分析光催化与微生物之间相互作用的关系,推测活性艳红X-3B的降解途径,以期为这一新型光催化/微生物复合材料在染料废水处理领域的应用提供理论依据.  2 材料和方法(Materials and methods)2.1 实验材料2.1.1 实验试剂实验使用的双聚氰胺(分析纯)与海藻酸钠(化学纯)购自索莱宝试剂有限公司,二氧化钛(P25)购自阿拉丁化学试剂有限公司,无水乙醇、氯化钙、无水乙酸钠、碳酸氢钠、氯化铵、磷酸氢二钾、氯化钠、氯化亚铁、酵母膏、硫酸镁、硼酸、硫酸锰、二水钴酸钠、三水硝酸铜(均为分析纯)皆购自天津市福晨化学试剂厂,活性艳红X-3B(100%强度)购自上海将来试剂有限公司,葡萄糖(分析纯)购自西陇科学股份有限公司,实验中用水为去离子水.活性恢复阶段Anammox菌的丰度变化  从图 5中Anammox菌丰度变化可知, 反应器活性恢复阶段Ⅰ~Ⅴ中细菌总数逐渐上升, 而Anammox菌丰度为7.7×109~2.4×1010 copies · g-1(以VSS计), 介于高梦佳等(2016)和王衫允等(2016)报道的数据之间.Anammox菌的相对丰度与其绝对丰度变化趋势相同, 阶段Ⅰ~Ⅴ分别为7.78%、5.73%、4.14%、12.59%和7.46%.阶段Ⅰ~Ⅲ中, Anammox菌丰度相当, 这说明中断回流1周后Anammox菌数量并没有显著变化, 而其活性受损才是脱氮性能降低的主要原因.在阶段Ⅳ中Anammox菌丰度zui高, 为2.4×1010 copies · g-1(以VSS计), 这显示Anammox菌重新适应了反应器的运行条件, 活性得到恢复(Ma et al., 2012;Molin et al., 2003).随后的阶段Ⅴ中, Anammox菌丰度略有下降, 可能与过高的进水NH4+-N和NO2--N浓度的抑制作用有关(Dapena-Mora et al., 2007;Isaka et al., 2007;Raudkivi et al., 2017;Strous et al., 1999;Yang et al., 2011).  综合反应器活性恢复过程各阶段的脱氮性能、EPS组分及Anammox菌丰度变化可知, 逐步提高氮负荷, 受损反应器中Anammox菌的活性逐步恢复.TN浓度为700 mg · L-1时, 脱氮效率和Anammox菌丰度较高, 且EPS组分含量适宜.而过高的TN浓度(1000 mg · L-1)条件下, 反应器虽然仍有良好的脱氮效率, 但EPS组分含量及Anammox菌丰度均呈现一定程度恶化(Hou et al., 2015;Lotti et al., 2012), 随着时间延长, 有可能导致其脱氮效率下降.  4 结论(Conclusions)  Anammox菌对废水中氮浓度变化敏感.高于700 mg · L-1的TN浓度会导致Anammox菌产生基质抑制, 使Anammox污泥中EPS、TB-PN/PS和LB-PN/PS显著增高.采用阶段式提高负荷有利于Anammox菌的活性恢复, zui终平均氮去除负荷达2.21 kg · m-3 · d-1.TN浓度为700 mg · L-1时反应器运行效果zui佳, TN去除率zui高为79.74%, 且Anammox菌丰度zui高偶氮染料是使用zui多的染料,约占全部染料的70%左右(Singh et al., 2011;?inar et al., 2008).偶氮染料分子结构中一般除了含有氮氮双键外,其化学键上还连有苯环、萘环等结构,苯环或萘环上又有—NH2、—CH3、—NO2、—SO3、—Cl和—OH等取代基团.目前国内外处理偶氮染料废水的方法仍以生化法为主.研究发现,单独生物处理耗时长、效率低,且厌氧处理产生的中间产物(如苯胺)的毒性甚至比原水更大、更抗生物降解(Harrelkas et al., 2008;Mutambanengwe et al., 2007).而将生物技术与高级氧化技术组合用于印染废水处理逐渐成为近年来人们关注的焦点(Oller et al., 2011;Chen et al., 2014; Deveci et al.,性恢复阶段Ⅰ~Ⅴ中, 氮去除负荷(Nitrogen Removal Rate, NRR)随氮负荷率(Nitrogen Loading Rate, NLR)的增加而逐渐增加, 各阶段NRR分别稳定在0.21、0.64、1.05、1.55和2.21 kg · m-3 · d-1左右, 与Zhang等(2015)报道的重金属铜抑制后Anammox工艺恢复状况相近.因此, 阶段式提高NLR可有效利用菌群的适应性和竞争机制(Sheng et al., 2010), 利于Anammox活性的快速恢复.

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