“Fe~0-ASBR”耦合体系处理酸性含2,4,6-TCP废水的研究

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通过本课题组已有的研究发现“Fe0-厌氧污泥”体系对氯代有机物的处理具有明显优势,但在酸性条件下“Fe0-厌氧污泥”体系对氯代有机物的处理效果明显不如在中性条件下,而且据文献报道处理酸性含氯酚废水时反应器基本不能直接启动。本论文以驯化污泥为实验污泥,先进行摇瓶实验确定“Fe0-厌氧污泥”体系降解2,4,6-TCP的最佳葡萄糖投加量,然后在ASBR反应器中放大实验进行“Fe0-ASBR”耦合体系处理酸性含2,4,6-TCP模拟废水的启动方式研究,重点开展了Fe0投加量及有机负荷对“Fe0-ASBR”耦合体系处理酸性含2,4,6-TCP模拟废水影响因素研究,取得如下主要的结论:(1)不同体系摇瓶实验结果表明(2,4,6-TCP浓度为30mg/L),Fe0和葡萄糖共同调节厌氧污泥体系实时pH值,使脱氯微生物保持在最佳适宜pH值范围,从而提高了污泥电子传递体系活性及对2,4,6-TCP的降解效率。对于30mg/L的2,4,6-TCP废水,葡萄糖浓度在500-5000mg/L范围内时,葡萄糖浓度越高,“Fe0-厌氧污泥”体系对2,4,6-TCP降解效率越低。葡萄糖浓度高于5000mg/L时,体系失去降解2,4,6-TCP的能力。(2)采用逐降进水pH启动方式可成功诱导启动“Fe0-ASBR”耦合体系处理酸性含2,4,6-TCP模拟废水(2,4,6-TCP浓度为60mg/L),出水pH值稳定在6.3左右,出水COD值在150mg/L左右,出水Fe2+浓度在8mg/L左右,对2,4,6-TCP的降解效率为100%,体系运行稳定。但是采用酸性废水直接启动的方式(2,4,6-TCP浓度为30mg/L),“Fe0-ASBR”耦合体系出水pH、COD浓度和Fe2+浓度变化极不稳定,反应器启动失败。(3)在ASBR处理酸性含2,4,6-TCP模拟废水运行中(2,4,6-TCP浓度为60mg/L),投加Fe0可调高体系pH,维持体系产酸微生物与耗酸微生物的平衡关系,对2,4,6-TCP的降解具有强化效应。试验还发现Fe0的投加有利于体系对2,4,6-TCP的完全矿化,Fe0投加量分别为0、50g/L实验污泥和100g/L实验污泥,反应器运行20d,2,4,6-TCP的脱氯步骤分别为:2,4,6-TCP→2,4-DCP→4-CP,2,4,6-TCP→2,4-DCP→4-CP→苯酚,2,4,6-TCP→2,4-DCP→4-CP→苯酚→CH4+CO2。(4)有机负荷对“Fe0-ASBR”耦合体系处理酸性含2,4,6-TCP模拟废水运行具有较大影响(2,4,6-TCP浓度为60mg/L):当有机负荷为1.12kgCOD/(m3·d)时,2,4,6-TCP和COD去除率分别为100%和70%,出水丙酸浓度和pH值分别为20mg/L和6.2左右,反应器运行稳定;将有机负荷提高到2.18kgCOD/(m3·d)运行18d后,2,4,6-TCP和COD去除率分别降低至72%和22%,出水pH值降至I4.8,出水丙酸浓度累积至276mg/L左右,产氢产乙酸菌、产甲烷菌及脱氯微生物被明显抑制,反应器运行性能较差;将有机负荷降低至1.12kgCOD/(m3·d)运行24d后,反应器运行稳定性得到完全恢复。在停止外加碳源(外加碳源期间葡萄糖浓度为500mg/L)后“Fe0-ASBR”耦合体系(Fe0投加量为50g/L实验污泥,运行29d,2,4,6-TCP浓度为30mg/L)可利用储存的碳源继续100%降解2,4,6-TCP,但反应器运行一段时间(28d)后因碳源不足污泥发生解体,大量有机物及Fe2+被释放出来,2,4,6-TCP降解率下降至90%左右,此时投加Fe0可使污泥颗粒重新聚集生长,出水COD、Fe2+浓度速降,2,4,6-TCP降解率恢复为100%。通过GC-MS手段得知停止外加碳源后体系对2,4,6-TCP的降解步骤为2,4,6-TCP→2,4-DCP→4-CP。
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