收藏澳门尼斯人娱乐网站 |   设为澳门尼斯人娱乐网站 |   联系大家

欢迎来到澳门尼斯人娱乐网站官方网站!

澳门尼斯人娱乐网站

保护环境,造福人类

多年专注澳门尼斯人娱乐网站销售一站式服务

咨询热线0371-86553310

热门关键词:
澳门尼斯人娱乐网站 > 资讯中心 > 技术支撑

O3-BAC深度处理石化废水厂尾水特性及菌群结构分析(1)

返回列表发布人:tianrenhn   发布时间:2018-10-09  14:43:19

石油化工废水(石化废水)种类繁多、成分复杂、污染物浓度较高、部分有机物具有生物或环境毒性、可生化性较差且水质水量波动大, 属于较难处理的工业废水, 对环境污染十分严重.石化废水处理厂尾水可生化性较差, 主要为结构复杂、难被生物降解,河南制药废水处理, 且具有一定的生物毒性的有机污染物.目前我国对环境保护日渐重视, 其中天津市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB 12599-2015)将COD排放浓度限值定为30 mg ·L-1.由此可见, 亟需开发适当的深度处理技术, 通过提升二级处理工艺的效能以提高出水水质, 来满足排放要求.

  石化废水处理厂尾水中对COD贡献较大的多为含不饱和键、难被生物降解的有毒有机物以及部分溶解性微生物产物, 这些物质具有很强的环境毒性.直接采用传统的生化深度处理工艺, 如曝气生物滤池等, 很难有效大幅度提高出水水质.目前主要的石化废水深度处理技术包括:超滤-反渗透、混凝-沉淀-过滤[7]、Fenton氧化、O3氧化和活性炭吸附等.河南制药废水处理,采用超滤-反渗透工艺对石化废水进行深度处理, 出水水质好, 但是成本较高; 混凝-沉淀-过滤工艺具有技术成熟、原理简单、可操作性强和成本低, 但工艺对溶解性有机物处理效果有限, 易造成二次污染; Fenton氧化工艺具有反应迅速、氧化彻底、所需构筑物简单和占地面积小等特点, 然而, Fenton工艺在研究过程中通常都需要通过投加化学药剂调节处理废水的pH, 不仅增加了工艺的复杂性, 同时也提高了处理成本. O3具有极强的氧化性能, 既具有将一些小分子有机物直接矿化, 还具有能将环烷烃类、长链醛酮类、长链酯类等难降解大分子物质降解为毒性小的小分子有机物, 从而有效地提高石化尾水的可生化性.虽然O3氧化特性明确、技术成熟, 但是由于O3在水处理中利用率较低, 且其氧化性能有限, 无法将石化废水中难降解有机物完全矿化为CO2和H2O, 致使必须加大用量才能有效降低污染物浓度, 导致处理成本较高, 因此在大多数情况下, O3更适宜与生化处理技术配合使用, 以达到进一步去除石化废水中有机物的目的. O3-BAC工艺是先利用臭氧的氧化作用将难降解有机物氧化成易被微生物利用的有机物, 再利用BAC单元生物活性炭进行吸附及微生物降解, 共同去除有机污染物的物化-生化处理工艺.该工艺具有吸附作用强、去除效率高、成本低及操作简单等优点, 在废水深度处理工艺中已被广泛引用.

  尽管近年来对于O3-BAC工艺研究已逐渐成熟, 河南制药废水处理,但对于O3-BAC工艺深度处理石化尾水的机制探讨还不够深入, 尤其是对于O3氧化前后对BAC单元的微生态环境的影响研究得还不多.基于以上研究背景, 本实验以华北某石化企业污水处理厂尾水作为研究对象, 采用O3-BAC工艺进行污水处理厂尾水的深度处理.分别从O3氧化前后水质变化特性及分子生物学角度分析O3-BAC工艺深度处理石化尾水机制.同时, 探讨了O3氧化前后水质变化对BAC单元微生态环境影响, 以期为O3-BAC工艺用于石化废水尾水深度处理提供理论依据和技术支撑.

  1 材料与方法1.1 中试实验装置及运行参数

  整体实验装置主要由两个工艺组成, 分别是BAC工艺和O3-BAC工艺, 装置示意图如图 1所示.通过两个工艺对比分别考察了O3氧化对石化尾水中污染物特征及BAC单元中微生态环境的影响.其中, O3发生器选用3S-A10型O3发生器(北京同林高科科技有限责任企业), 以氧气作为气源, O3产量最大为10 g ·L-1, 进气流量为1 L ·min-1. O3浓度测定仪选用3S-J5000型气态O3浓度测定仪(北京同林高科科技有限责任企业). O3接触柱及O3缓冲柱主体材质均为有机玻璃, 有效高度均为2.5 m, 内径均为200 mm, O3接触柱底部设置钛合金O3曝气盘. O3尾气由内部填充有活性炭的破坏器分解破坏. BAC柱主体材质为有机玻璃, 填料为石油化工专用果壳活性炭(冀北燕山活性炭有限企业), 粒径2~4 mm, 活性炭层有效高度为2.5 m, 内径为200 mm.前期实验优化了O3投加量、停留时间及生物活性炭柱运行条件分别为: O3接触时间为40 min, O3投加量为20 mg ·L-1, BAC单元空床停留时间为1.5 h.

  图 1

1.进水水箱; 2.提升泵; 3.O3浓度测定仪; 4.O3发生器; 5.O3接触柱; 6.O3缓冲柱; 7.流量计; 8.BAC柱; 9.O3尾气破坏器; 10.出水水箱图 1 实验装置示意

  1.2 实验用水

  本实验用水为华北某石化综合污水处理厂净化车间生化处理尾水, 该净化车间的设计运行能力为1.32万m3 ·d-1, 进水主要为炼油常减压电脱盐废水, 车间污水处理主要工艺是二级气浮-二级曝气工艺, 出水基本满足《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571-2015)的要求.实验进水水质如表 1所示.

  表 1 实验装置进水水质

  1.3 分析方法

  GC-MS测试方法:水样预处理采用李文锦的研究方法, 之后经GC-MS联用仪定性分析(Agilent 7890A-5975C, 美国安捷伦科技有限企业), 所测得图谱与NIST质谱图数据库进行对比获得样品信息.毛细色谱柱采用HP-5 MS型.升温程序为:初始温度60℃保持3 min, 以8℃ ·min-1的速率升温至300℃, 保持3 min, 共计36 min; 溶剂延迟时间: 6 min; 河南制药废水处理,进样口温度: 260℃; 载气:高纯氦气(>99.999%); 载气流速: 0.7 mL ·min-1, 分流比1 :1;进样量: 1 μL; 检测器温度:300℃; 质谱电离方式为电子轰击源; 离子源温度: 230℃, 四级杆温度: 150℃, EI源为70 eV, 扫描所示.此外, 经GC-MS分析, 水中含有烃类和脂肪酸类等物质22种.

  溶解性有机物相对分子量截留分布:采用Models 8050超滤杯(美国Millipore企业), 超滤杯有效容积50 mL, 有效过滤面积1.77×10-3 m2, 内置磁力搅拌装置, 采用压力为0.1 MPa高纯氮气加压.将水样调至中性, 经0.45 μm滤膜过滤, 滤后水样依次经截留相对分子量分别为100×103、30×103、10×103、5×103和1×103的Millipore新型再生纤维素膜, 采用并联方式超滤.分别测定各组分的NPOC, 以各组分NPOC占未超滤组分NPOC的百分比确定各组分的质量分数.

  菌群结构分析: BAC填料上生物膜(0.5 g)的菌群结构基于16S rDNA基因的V3~V4区DNA序列PCR扩增与高通量测序技术进行分析, 所用扩增引物分别为338F(ACTCCTACGGGAGGCAGCAG)和806R(GGACTACHVGGGTWTCTAAT)(北京奥维森基因科技有限企业)[12].使用UsearchApp(版本8.1.1831)进行OTU聚类, 聚类标准为97%相似, 基于前述OTU聚类结果, 调用MothurApp(版本1.30.1), 计算各个样品Shannon指数、Chao1指数、ACE指数、Simpson指数、盖度.采用RDPclassifierApp(版本2.12)将前述各样品合格序列进行物种分类操作, 阈值设置为0.8, 低于该阈值的分类结果被划归为unclassified一类.分类完成后采用自写perl脚本统计各物种门和属比例并绘制柱状图.

  其他分析方法: O3发生器产气及O3尾气的浓度利用3S-J5000型气相O3浓度检测仪在线测定(测量范围0.001~800 mg ·L-1, 精度0.001 mg ·L-1), O3柱出水中的O3浓度采用FIX550-DO3-W型液相O3浓度检测仪测定(测量范围0.5~20 mg ·L-1, 精度0.01 mg ·L-1), 两种仪器在测试前先通过碘量法[13]进行校准; COD采用重铬酸钾法测定(HJ 828-2017); UV254采用分光光度法测定(GB/T 5750.11-2006); NPOC采用TOC-L分析仪测定(HJ 501-2009); TN采用凯氏定氮法(HJ 717-2014); NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法(GB 7479-87); BOD5采用稀释接种法(GB 7488-1987); pH采用玻璃电极检测法(GB/T 6920-1986).

  2 结果与讨论2.1 COD及UV254的去除

  为解决单纯O3氧化矿化度不高, 中间产物致使出水COD浓度较高的问题, 在O3氧化预处理单元后连接BAC单元. O3氧化后生成的小分子更易被活性炭吸附, 并最终由附着在其上的微生物所降解, 此外活性炭层还具有一定的过滤作用, 既具备化学氧化的有效性, 河南制药废水处理,又有生物处理的经济性. O3-BAC工艺对石化污水处理厂尾水COD及UV254去除的影响如图 2所示.

  图 2

图 2 O3-BAC工艺对COD及UV254的去除情况

  由图 2(a)可知, 进水COD浓度在40 mg ·L-1左右, O3预处理单元出水COD浓度约32 mg ·L-1, 经过O3处理单元的处理, COD约去除8 mg ·L-1, 水质可生化性由0.09提高到了0.28. Schepper等的研究表明O3不仅可以将难降解、大分子有机物氧化为易降解、小分子有机物, 同时还可以通过化学氧化的方式氧化部分COD.尾水经O3氧化后, 通过BAC单元, 前13d由于反应器活性炭的吸附作用, 去除了大量的COD, 出水稳定在17 mg ·L-1左右, 而随着活性炭吸附能力下降, BAC单元的出水COD增加到24 mg ·L-1左右, 并趋于稳定.相对于单独BAC单元出水COD下降了4.6 mg ·L-1, 由此证明O3氧化可发挥预处理的作用, 有效改善废水的可生化性, 提高后续BAC处理单元对COD的去除效率.装置稳定后O3-BAC工艺对COD的去除率为40.4%, 相对于单独BAC工艺去除率提高10.0%, 其中O3氧化对COD去除的贡献率为49.0%, BAC处理单元对COD去除的贡献率为51.0%, 河南制药废水处理,可见O3氧化效果已较为充分.

  UV254可有效地表征石化废水中难降解有机物(酚类、芳香醛、多环芳烃等含苯环及共轭键结构物质)在废水中的浓度.O3-BAC工艺对石化污水处理厂尾水UV254的去除效果如图 2(b)所示.从中可知, 进水UV254的平均值为0.290 cm-1, 稳定后O3氧化单元出水UV254的平均值为0.198 cm-1, BAC生化处理出水UV254的平均值为0.129 cm-1.装置稳定后O3-BAC工艺对UV254的去除率为55.1%, 其中O3氧化的贡献率为57.0%, BAC的贡献率为43.0%, O3氧化是去除UV254的主要单元.此外, 石化污水处理厂尾水UV254经O3预氧化后已经明显降低, 河南制药废水处理,大多数有机物的不饱和键结构被破坏, O3预氧化起到了改善有机物结构的作用.

  有研究表明, UV254与COD有一定的相关性, UV254值越小, 可生化性就越强, 水中复杂有机物分解及去除效果就越好.对本实验数据进行COD与UV254之间离散关系分析如图 3所示, 并得出相关系数为0.89, 说明COD与UV254之间具有强相关性.


相关信息

联系大家
咨询热线:0371-86553310
  • 澳门尼斯人娱乐网站
  • 联系人:周经理
  • 电话:0371-86553310
  • 手机:18137831977
  • 邮箱:hntrhbkj@126.com
  • 企业地址:河南郑州市中原区电厂路乐丁广场1#615室

咨询热线
0371-86553310

手机扫描二维码 手机扫描二维码

联系人:周经理    电话:0371-86553310   
手机:18137831977
邮箱:hntrhbkj@126.com   
地址:河南郑州市中原区电厂路乐丁广场1#615室
版权所有: 澳门尼斯人娱乐网站    

豫公网安备 41010202002513号

XML 地图 | Sitemap 地图