本文關(guān)鍵詞：零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧處理煤化工費(fèi)托合成廢水的研究

  更多相關(guān)文章： 費(fèi)托合成廢水 厭氧消化 零價(jià)鐵 有機(jī)物去除 菌群結(jié)構(gòu)

【摘要】：隨著煤化工行業(yè)的大力發(fā)展,伴隨著經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出的同時(shí),煤化工所帶來(lái)的環(huán)境污染尤其是水污染越來(lái)越多的受到重視。費(fèi)托合成是煤制油的一個(gè)重要工段但同時(shí)也產(chǎn)生了大量的費(fèi)托合成廢水,費(fèi)托合成廢水作為一種較難處理的工業(yè)廢水具有高CODCr、低pH、水量大、水質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn),目前針對(duì)費(fèi)托合成廢水處理工藝方面的研究還很少,因此本研究針對(duì)費(fèi)托合成廢水的處理而展開(kāi)。零價(jià)鐵強(qiáng)化作為厭氧生物處理的改進(jìn)工藝不僅延續(xù)了厭氧生物處理的高效性、低能耗等特點(diǎn),同時(shí)零價(jià)鐵的投加對(duì)反應(yīng)器處理效能和產(chǎn)甲烷菌代謝活性等方面也起到了促進(jìn)作用。目前零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧生物處理技術(shù)得到了廣泛的研究和實(shí)際應(yīng)用,但在針對(duì)費(fèi)托合成廢水的處理中還鮮有報(bào)道,因此本研究采用零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧處理費(fèi)托合成廢水,通過(guò)兩階段的實(shí)驗(yàn)對(duì)其可行性和零價(jià)鐵的強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行了探究,為實(shí)際工程中費(fèi)托合成廢水的處理提供了理論依據(jù)。第一階段實(shí)驗(yàn)探究采用模擬費(fèi)托合成廢水作為底物,采用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)反應(yīng)器去除效能的影響并對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。首先設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中主要變量有系統(tǒng)初始pH、零價(jià)鐵粒徑和零價(jià)鐵投加量,結(jié)果證明系統(tǒng)初始pH和零價(jià)鐵投加量均存在最優(yōu)值,而零價(jià)鐵粒徑越小反應(yīng)器的去除效果越好。之后采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)曲面分析,得出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)參數(shù)為初始pH=6、零價(jià)鐵投加量2.45g/L、零價(jià)鐵粒徑475目。采用最優(yōu)實(shí)驗(yàn)參數(shù)與單獨(dú)投加Fe2+進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果證名最優(yōu)條件下反應(yīng)器CODCr去除率更高,達(dá)到74.5%。零價(jià)鐵對(duì)系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)(pH、ORP)的影響主要表現(xiàn)在中和系統(tǒng)中有機(jī)酸,提升系統(tǒng)pH,同時(shí)其還原性使系統(tǒng)ORP降低,整個(gè)反應(yīng)環(huán)境更適合厭氧消化的進(jìn)行。第二階段實(shí)驗(yàn)探究采用UASB反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)流實(shí)驗(yàn),設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)反應(yīng)器的有機(jī)物去除效率、產(chǎn)氣/產(chǎn)甲烷能力、EPS的含量和組成成分及其對(duì)厭氧污泥顆�；挠绊懙确矫孢M(jìn)行觀測(cè)。結(jié)果證明零價(jià)鐵對(duì)UASB處理模擬費(fèi)托合成廢水強(qiáng)化效果顯著,實(shí)驗(yàn)組穩(wěn)定運(yùn)行期間平均CODCr去除率達(dá)到80.6%,甲烷產(chǎn)量達(dá)到1.65L?L-1?d-1,二者均高于對(duì)照組,同時(shí)實(shí)驗(yàn)組中更早觀察到顆粒污泥的出現(xiàn),表明零價(jià)鐵提升了反應(yīng)器處理效能和其穩(wěn)定性。對(duì)厭氧污泥中總鐵和不同形態(tài)鐵含量的測(cè)定表明:零價(jià)鐵作為鐵源顯著提高了污泥中總鐵和生物有效性鐵的含量,滿足了產(chǎn)甲烷菌對(duì)鐵元素的需求。另外,對(duì)產(chǎn)甲烷菌特征酶輔酶F420和F430的含量進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果表明對(duì)照組F420和F430的含量分別為1.84umol/gVSS和0.76umol Ni/gVSS,相比之下實(shí)驗(yàn)組含量上升至2.86umol/gVSS和0.92 umol Ni/gVSS,同時(shí)結(jié)合對(duì)厭氧污泥的紅外光譜分析和污泥EPS中蛋白質(zhì)含量的分析,證明零價(jià)鐵能促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌的代謝活性。對(duì)厭氧污泥進(jìn)行高通量測(cè)序,結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)組的OTU數(shù)為546,對(duì)照組為530,微生物菌落多樣性有所提高;對(duì)厭氧系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)菌屬進(jìn)行分析,證明零價(jià)鐵的投加增大了產(chǎn)甲烷菌的豐度,使優(yōu)勢(shì)菌屬發(fā)生改變。Methanoregula優(yōu)勢(shì)菌屬的地位得以進(jìn)一步強(qiáng)化,同時(shí)Methanospirillum、Methanomethylovorans和Methanosaeta含量降低,而Methanobacterium、Methanolinea和Methanosarcina含量升高。綜上所述,得出最終結(jié)論:零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧生物處理工藝處理模擬費(fèi)托合成廢水表現(xiàn)出良好的處理效果,具有可行性。在反應(yīng)過(guò)程中,零價(jià)鐵通過(guò)改善厭氧環(huán)境、提升反應(yīng)器穩(wěn)定性、改變甲烷合成途徑以及釋放Fe~(2+)的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)厭氧生物處理的強(qiáng)化作用。
【關(guān)鍵詞】：費(fèi)托合成廢水 厭氧消化 零價(jià)鐵 有機(jī)物去除 菌群結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X784
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 費(fèi)托合成廢水概述12-14
• 1.2.1 費(fèi)托合成廢水特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 目前對(duì)費(fèi)托合成廢水的處理方法13-14
• 1.3 厭氧生物處理技術(shù)14-18
• 1.3.1 概述14-16
• 1.3.2 厭氧強(qiáng)化技術(shù)研究進(jìn)展16-18
• 1.4 零價(jià)鐵技術(shù)18-21
• 1.4.1 污染物的零價(jià)鐵預(yù)處理18-20
• 1.4.2 零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧生物處理20-21
• 1.5 本研究的目的、意義和內(nèi)容21-23
• 1.5.1 研究的目的和意義21-22
• 1.5.2 課題來(lái)源22
• 1.5.3 本研究的內(nèi)容22-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法23-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料23-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)用水23
• 2.1.2 接種污泥23-24
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)藥品24-25
• 2.1.4 實(shí)驗(yàn)儀器25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)25-27
• 2.2.1 靜態(tài)試驗(yàn)25-26
• 2.2.2 UASB連續(xù)流實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.3 試驗(yàn)方法27-31
• 2.3.1 常規(guī)指標(biāo)測(cè)定方法27-28
• 2.3.2 厭氧污泥胞外聚合物的測(cè)定28
• 2.3.3 厭氧污泥中不同賦存形態(tài)鐵含量的測(cè)定28-29
• 2.3.4 輔酶F_(420)/F_(430)的測(cè)定29-31
• 第3章 靜態(tài)試驗(yàn)下實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響分析及優(yōu)化31-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)去除效能的影響31-34
• 3.1.1 初始pH對(duì)COD_(Cr)去除率的影響31-32
• 3.1.2 零價(jià)鐵粒徑對(duì)COD_(Cr)去除率的影響32-33
• 3.1.3 零價(jià)鐵投加量對(duì)COD_(Cr)去除率的影響33-34
• 3.2 響應(yīng)曲面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)34-39
• 3.2.1 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)35
• 3.2.2 回歸模型的建立35-37
• 3.2.3 響應(yīng)曲面分析與優(yōu)化37-39
• 3.3 零價(jià)鐵與Fe~(2+)強(qiáng)化效果對(duì)比39-44
• 3.3.1 COD_(Cr)去除率對(duì)比39-40
• 3.3.2 產(chǎn)氣/產(chǎn)CH_4量對(duì)比40-42
• 3.3.3 系統(tǒng)pH、ORP變化情況42-43
• 3.3.4 消化液中Fe~(2+)濃度變化43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第4章 零價(jià)鐵強(qiáng)化UASB連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)研究46-65
• 4.1 零價(jià)鐵對(duì)UASB反應(yīng)器效能的影響46-49
• 4.1.1 零價(jià)鐵對(duì)COD_(Cr)去除率的影響46-48
• 4.1.2 零價(jià)鐵對(duì)產(chǎn)氣量、產(chǎn)甲烷量的影響48-49
• 4.2 出水VFAs濃度變化及出水含氧有機(jī)物含量對(duì)比49-52
• 4.2.1 出水VFAs濃度變化49-51
• 4.2.2 出水含氧有機(jī)物含量對(duì)比51-52
• 4.3 零價(jià)鐵對(duì)厭氧污泥EPS的影響52-56
• 4.3.1 EPS的三維熒光光譜分析53-55
• 4.3.2 EPS組成成分變化55-56
• 4.4 零價(jià)鐵對(duì)厭氧污泥顆粒化進(jìn)程的影響56-62
• 4.4.1 厭氧污泥細(xì)胞疏水性和Zeta電位56-59
• 4.4.2 厭氧污泥外觀特性59-62
• 4.5 厭氧污泥中不同形態(tài)鐵的分布62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 第5章 零價(jià)鐵對(duì)厭氧消化產(chǎn)甲烷菌的影響65-75
• 5.1 零價(jià)鐵對(duì)厭氧污泥中輔酶F_(420)和F_(430)含量的影響65-68
• 5.1.1 零價(jià)鐵對(duì)F_(420)含量的影響65-67
• 5.1.2 零價(jià)鐵對(duì)F_(430)含量的影響67-68
• 5.2 厭氧污泥紅外光譜分析68-71
• 5.3 零價(jià)鐵對(duì)厭氧微生物多樣性和豐度的影響71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果83-85
• 致謝85

，

本文編號(hào)：830417