發(fā)布時間：2020-04-13 23:16

【摘要】：苯并噻唑(Benzothiazole,BTH)是包含苯環(huán)和噻唑環(huán)的極性化合物,是有機物合成的先導骨架和母體,具有極高的生物活性,廣泛應用于醫(yī)藥、農藥和工業(yè)領域。BTH生物降解率低,對微生物有潛在毒性和突變作用,會抑制微生物的活性,從而影響廢水處理效率。利用厭氧膜生物反應器處理含BTH廢水不但能夠產生大量的能源型氣體甲烷,更重要的是能夠降低轉移到其它水體環(huán)境中的抗性微生物和抗性基因。本研究采用改進型厭氧顆粒污泥膜生物反應器處理含BTH合成廢水。反應器啟動成功后,考察污泥馴化過程、水力停留時間(Hydraulic retention time,HRT)和溫度變化對反應器運行效能、膜污染及微生物群落結構的影響,同時通過批次實驗考察BTH去除方式和去除動力學。以提高污泥對有機物的去除能力為目的,在35°C、HRT為24 h,進水COD為3151±162 mg/L條件下,完成反應器的啟動和污泥的馴化。經過58 d的運行,反應器啟動成功,COD去除率為95.6±0.4%,揮發(fā)酸積累量為10.86±2.09 mg/L,氣體產量為12.74±0.40 L/d,甲烷含量為69.3±0.9%,膜污染周期為5.9 d。采取逐步提高BTH濃度的方式馴化厭氧顆粒污泥。經過127 d馴化完成,COD去除率為93.6±0.6%,BTH去除率為97.6±0.5%,揮發(fā)酸積累量為57.83±13.81 mg/L,氣體產量為10.74±0.40 L/d,甲烷濃度為70.9±0.7%,膜污染周期為5.3 d。批次實驗結果表明,BTH的主要去除方式是生物去除,去除過程符合一級動力學模型(R2=0.9898)。污泥馴化過程使BTH生物去除率從27.8%提高到98.1%。啟動和馴化階段完成后,考察HRT(24 h,18 h和12 h)和溫度變化(35°C,25°C和15°C)對反應器運行效能及膜污染的影響,并找到反應器運行的最佳參數(shù)。實驗結果表明,HRT為24 h,溫度為35°C時反應器運行效能最佳。HRT縮短對BTH去除率和膜污染周期的影響較為顯著,對甲烷產率的影響較小。隨著HRT的縮短,COD去除率從93.6±0.6%下降到90.9±0.9%,BTH去除率從97.6±0.5%下降到82.3±3.7%,揮發(fā)酸積累量從57.83±13.81 mg/L上升到171.05±10.89 mg/L,氣體產量從10.74±0.40 L/d上升到21.49±1.26 L/d,甲烷含量在69.3±1.6~73.5±2.1%之間波動,甲烷產率穩(wěn)定在0.309±0.014~0.327±0.028 m3CH4/kg CODremoval之間,膜污染周期從5.3 d下降到3.2 d。溫度降低對反應器運行效能和膜污染產生不利影響。隨著溫度的降低,COD去除率從93.4±0.9%下降到86.0±1.5%,BTH去除率從97.6±0.5%下降到48.4±4.0%,揮發(fā)酸積累量從57.57±11.11 mg/L上升到283.23±27.96 mg/L,氣體產量從11.24±0.83 L/d下降到7.64±0.76 L/d,甲烷含量從72.4±1.7%下降到48.2±4.1%,甲烷產率從0.302±0.026 m3CH4/kg CODremoval下降到0.184±0.024 m3CH4/kg CODremoval,膜污染周期從5.2 d下降到2.5 d。根據反應器運行的不同階段,分組對比微生物群落結構。啟動期和馴化期的群落結構有較大差異。啟動期和馴化期的優(yōu)勢菌門都是Firmicutes(后壁菌門),相對豐度分別是67.3%和41.4%。優(yōu)勢菌屬從啟動期的Trichococcus(43.1%)轉變成馴化期的Clostridium(23.9%)。古菌的優(yōu)勢菌屬始終為Methanosaeta,相對豐度為90.3%和80.8%。不同HRT條件下,細菌的優(yōu)勢菌門都是Firmicutes(后壁菌門),相對豐度分別為41.4%(HRT 24 h)、27.8%(HRT 18 h)和28.5%(HRT 12 h)。優(yōu)勢菌屬是Clostridium,相對豐度分別是23.9%(HRT 24 h),16.4%(HRT 18 h)和15.3%(HRT 12 h)。古菌優(yōu)勢菌屬是Methanosaeta,相對豐度分別是80.6%(HRT 24 h),91.9%(HRT 18 h)和91.2%(HRT 12 h)。溫度變化對微生物群落結構產生較大影響。35°C和15°C條件下,細菌優(yōu)勢菌門是Firmicutes(后壁菌門),相對豐度分別是33.4%和49.5%。25°C時的優(yōu)勢菌門是Chloroflexi(綠彎菌門),相對豐度為26.6%。35°、25°C和15°C的優(yōu)勢菌屬分別是Clostridium,Levilinea及Lactococcus,相對豐度分別是10.8%、15.2%和17.9%。古菌優(yōu)勢菌屬是Methanosaeta,相對豐度分別是94.2%(35°C),83.1%(25°C)和98.3%(15°C)。
【圖文】：

苯并噻唑及其衍生物Fig.1-1Benzothiazoleandbezothiazolederivative

第 1 章 緒 論染不斷加劇及能源危機的出現(xiàn)，研究人員意識到厭氧生物處理展開比較全面和深入的研究，并于 20 世的進展，，使厭氧生物處理技術成為具有廣闊應用前術革新外，國家相關政策的發(fā)布極大地推廣了厭氧應用。我國從 20 世紀 80 年代開始推廣農村沼氣計劃地區(qū)。荷蘭政府大力推廣厭氧消化技術用于農業(yè)廢棄業(yè)廢棄物都是通過厭氧消化來處理完成的[45]。氧生物處理氧生物處理概述生物處理是指在厭氧條件下多種微生物共同作用，使二氧化碳的過程[46]。隨著人們對厭氧生物處理技術處理分為“兩階段理論”、“三階段理論”和“四階”為例，厭氧消化過程如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703

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本文編號：2626566