论文部分内容阅读
煤制气废水是一种典型的难降解工业废水,常见的生物处理工艺为“厌氧+好氧”组合工艺。厌氧处理后,出水中仍含有酚类、多环芳烃、含氮杂环、氰化物等多种有毒有害物质,对好氧工艺的稳定性提出了很高的要求。为寻求高效稳定的好氧生物处理工艺,本文采用两套一体式A/O-MBR工艺处理煤制气废水厌氧出水,并考察了投加载体对反应器效能的影响。课题研究分为三个阶段。首先启动反应器,比较了A/O-MBR与复合A/O-MBR对COD、总酚和氨氮的处理效果,考察了运行参数对效能的影响并确定了反应器的后续运行条件;然后通过沿程实验研究了稳定运行期间有机物去除转化和毒性变化的特征,分析了基础指标、光谱指标和毒性之间的相关关系;最后借助高通量测序方法分析了反应器运行过程中微生物群落组成的变化,从微观层面对工艺效能进行理解。反应器启动阶段的研究结果显示,复合A/O-MBR对模拟煤制气废水表现出更好的处理效果,启动结束时厌氧出水的COD和总酚平均去除率达到92.3%和97.5%,传统A/O-MBR COD和总酚去除率分别为92%和96.9%;两套工艺脱氮效果较差,氨氮去除率分别只有47%和44.4%。依据实验结果,确定HRT=36h、R=300%、DO=4.5 mg/L为后续实验的运行条件。研究发现,A/O-MBR工艺具有高效的有机物去除转化和毒性削减能力,尤其是复合A/O-MBR。在进水COD和总酚分别为1207.54 mg/L和405.55 mg/L的情况下,传统A/O-MBR出水中COD和总酚为77.36 mg/L和11.10 mg/L,而复合A/O-MBR出水的COD和总酚只有64.15 mg/L和8.03 mg/L。缺氧池在COD、总酚、荧光物质以及生物毒性的沿程削减中发挥了主要作用。进出水溶解性有机物组成变化明显,主要物质由酚类转变为芳香酯类和长链烷烃类。相关性分析结果表明,芳香族化合物和含氮化合物与发光细菌急性毒性有关。微生物群落组成受煤制气废水影响明显。稳定期污泥样品微生物多样性较接种污泥显著降低。与悬浮污泥相比,载体的微生物更加多样化且优势均属不同。长期处理煤制气废水使得鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、陶厄氏菌属(Thauera)等对芳香族化合物具有耐受或降解能力的菌群成为系统微生物群落的重要组成,这对A/O-MBR工艺中高效的有机物去除和毒性削减现象作出了合理的解释。