还剩11页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
苯胺废水的生物处理摘要本课题主要介绍了苯胺废水的各种处理方法:物理,化学生物生化处理法等,以及苯胺废水的处理原理、方法、工艺流程课题研究着重于生物法处理苯胺废水的运行特性、实验论证该法处理苯胺废水的可行性并将实验结果应用到实际生产中计算并设计厌氧池和曝气池的规格.在整个实验过程中,运行分为启动培养和驯化以及稳定运行两个阶段.实验室通过驯化得到一株能够高效降解苯胺的菌实验中考察了该菌对苯胺的降解能力和絮凝特性并采用生物强化的方法将其投加到UASB反应系统中考察其对提高系统含苯胺废水处理能力的改善关键词:苯胺;废水;UA__;生化降解BiologicalTreatmentofAnilineWastewaterAbstractThe__jortopicsintrodu__davarietyofanilinewastewatertreatment:physicalchemicalbiologicalchemicalandbiologicaltreatmentaswellastheprincipleofanilinewastewatertreatmentmethodspro__sses.ResearchfocusesonthebiologicaltreatmentofanilinewastewateroperatingcharacteristicsexperimentalverificationoftheActdealingwiththefeasibilityofanilinewastewaterandexperimentalresultsappliedtoactualproductioncalculationanddesignofanaerobicpondsandaerationtankspecifications.Intheentireexperimentpro__ssstarttorunintoaswellastrainingandacclimationandstableoperationoftwostages.alaboratorytobeabletothroughthedomesticationofaniline-degradingbacteriaExperimentalstudyofthebacteriainthedegradationofanilineandflocculationpropertiesandtheuseofbiologicalmethodstostrengthentheirvoteinresponsetoaddedUA__systeminspectionsystemtoimproveitswastewatertreatmentcapacityofanilinewithimprovements.Keywords:Aniline;wastewater;UA__;Biodegradation目录TOC\o1-3\h\z\u引言1第一章实验
21.1实验材料及仪器
21.2实验研究内容及实验分析项目和方法
21.
2.1实验条件
21.
2.2污泥驯化
31.
2.3污泥驯化期间的试验研究
31.
2.4测定项目及方法
41.
2.5水样的取样及分析4第二章设计与计算
42.1.设备选型
42.
1.1风机
42.
1.2水泵
42.2厌氧塔(UA__)的设计
42.
2.1反应区
52.
2.2有效容积V
52.
2.3底__f及其半径R
52.
2.4布水器
52.3三相分离区
62.
3.1气封与集气罩
62.
3.2沉淀室6第三章工艺流程7总结8____9引言苯胺废水的研究对实现化工工业化有十分重要的意义.苯胺作为一种重要的有机化工原料和化工产品,由其制得的化工产品和中间体有300余种,广泛应用于染料、农业、医药、军工等行业,其本身也可作为黑色染料使用国内众多染料厂、农药厂、制药厂及其它化工厂在生产过程中会产生各类苯胺废水,其质量浓度可达数千mg/L由于苯胺对生态生物的毒性,其已经被列入“中国环境优先污染物黑__”中,在排水中要求严格控制,我国规定的污水综合排放标准中苯胺类物质的最高允许排放浓度为5.0mg/L本研究的目的在于
(1)通过对废水中苯胺的浓度的研究来说明废水的处理对环保的重要意义
(2)通过实验计算出处理30吨含苯胺30mg/l的废水所需要的UA__设备容量,并设计出合理的工艺流程
(3)通过实验和计算体现苯胺废水处理对化工发展的重要作用目前随着化工工业的发展,苯胺的需求明显上升,由此进入环境的量也会越来越大如何减少苯胺对环境的污染,已经引起了人们的高度__目前国内外对苯胺废水的处理主要有物理,化学,生物等方法.苯胺废水的毒性强生物降解性差现有的生化处理系统难以有效去除污染但随着高效苯胺降解菌的筛选分离生物处理方法具有很大的潜力古杏红
[1]等采用厌氧水解—生物接触氧化法
[2]-
[4]处理苯胺类化工废水并在生物接触氧化池中引入苯胺特效降解菌
[5]-
[6]—STR-NiTRO顾加兵
[7]等采用汽提—生化法处理工艺处理苯胺废水其中生化处理采用具有能代谢难降解有机物能力的H.S.B.菌种和UASB与__R法串联的工艺李尔炀
[8]等报道了从自然界分离的一株能以苯胺为唯一氮源和碳源、同时降解苯胺的节杆菌4#刘志培
[9]等从活性污泥中分离得到一株能以苯胺为唯一碳、氮源和能源生长的细菌AN3鉴定为食酸丛毛单胞菌苯胺的最高降解浓度5000mg/L以上盛多红
[10]等通过驯化培养从含苯胺的化工废水处理厂生化曝气池污泥中分离出一株高效苯胺降解菌H6-2为不动杆菌属在苯胺浓度低于3000mg/L的无机盐培养基中均可生长在含苯胺800mg/L的无机盐溶液中通气量为
0.4L/min30℃培养15h可使苯胺去除率达100%GitiEmtiazi
[11]-
[12]等首次报道了用快速增长的真菌镰刀霉Fusarium和根霉Rhizopus降解苯胺及其衍生物的研究这两种菌可以以苯胺作为唯一的氮源和碳源第一章实验
1.1实验材料及仪器自制厌氧塔(UA__),恒温水浴锅(JY-501型,最高使用温度95,电压220V,功率15Kw),DHL-A电脑恒流泵(微量),电动式空气压缩机(功率20W,电压220V/50Hz,进气量55L/min)数字式实验室酸度计PHS-3CT,调解池,温控仪,好氧池(__R),一般实验仪器等药品苯胺,磷酸二氢钾,氯化铵,葡萄糖,甲醇
1.2实验研究内容及实验分析项目和方法本课题研究以UA__反应系统为依托采用实验室驯化得到的降解细菌强化处理含高浓度苯胺废水研究其苯胺降解能力和絮凝特性并考察其生物强化效能通过实验室驯化得到可以高效降解苯胺的菌种,实现高效、节能、环保的处理苯胺废水的目的,并将试样结果应用到实际生产中通过实验计算出处理30吨含苯胺300mg/l的废水所需要的UA__设备容量,并以液相色谱法测定废水中苯胺的浓度来研究废水的生物处理通过实验计算出处理30吨含苯胺300mg/l(测COD=750mg/l)的废水所需要的UA__设备容量,并设计出合理的工艺流程
1.
2.1实验条件厌氧折流板反应器UA__和曝气设备__R的实验底物均采用化工厂生产的苯胺废水,水样配制中补充少量N,P,正常运行中满足COD:N:P=100:5:1调节PH值在
6.0-
8.0之间以保证反应器正常运行
1.
2.2污泥驯化试验废水为模拟苯胺溶液试验污泥取自滨化水处理厂的曝气池回流污泥取回的活性污泥曝气24h后沉降30min弃去上清液将所取的泥水混合物3L加到反应器中然后称取一定量的分析纯苯胺与自来水5L包括100mLNH4Cl和KH2PO4混合而成的VC∶VN∶VP=100∶5∶1营养液混合均匀加至反应器中进行培养驯化.驯化初期控制CODCr在300mg/L左右每两小时取样测COD浓度当COD去除率上升后逐步提高苯胺溶液的浓度使进水混合后CODCr达到2000mg/L左右.苯胺进水浓度过高表现出有毒有机物对生物的抑制效应影响污染物的去除效果因此试验控制进水混合后CODCr为2000mg/L左右.
1.
2.3污泥驯化期间的试验研究驯化期间,逐渐增加苯胺废水的量,每变化一次废水维持五天,待运行稳定后再次改变化工厂废水的量,各阶段驯化结束后出水苯胺含量及COD含量见下表驯化期间各阶段废水中苯胺含量及相应出水苯胺含量和COD含量表1各阶段驯化结束后出水苯胺含量及COD含量初始苯胺含量mg/l1030507090驯化时间/d55555驯化后苯胺含量mg/l
4.
0805.
1015.
6255.
9716.163苯胺去除率mg/l
97.
4692.
1792.
1592.
0191.10驯化后COD含量mg/l6951563117由表1可见,经过一段时间的驯化后,其中的微生物能够去除大部分的苯胺,COD全部降到100mg/L以下可知,苯胺得到了有效降解
1.
2.4测定项目及方法浓度液相色谱法测定苯胺废水中苯胺的浓度PH值广泛试纸1-14和精密试纸
5.0-
9.0和数字式实验室酸度计PHS-3CT水温水银温度计1-100℃和温控仪
1.
2.5水样的取样及分析实验中采用分时取样的方法每天早8时至晚8时每2小时取一次样并对样品编号两天一周期对样品进行分析采用液相色谱对所取样品进行浓度分析,确定废水中的苯胺的含量,从而了解苯胺的降解情况第二章设计与计算
2.1.设备选型
2.
1.1风机立式风机单机功率大,调节性能好,效果显著,有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力,曝气功率密度大,平均传氧效率高采用55KW的立式风机,型号P__3250转速30转/min
2.
1.2水泵由于UA__是下进水上出水的结构,所以水流在反应器内的阻力很大,并且反应器空塔水流速度要求在
1.0m/h以内,所以所选择的离心泵应是流量小、扬程大根据以上要求,化工原理上册附录__六知可选择80ZX40-22型离心泵,其流量为12-16m3/h,扬程为30m,功率为
1.5KW
2.2厌氧塔(UA__)的设计UA__反应器的工艺设计包括反应区设计和三相分离区设计两部分反应区设计包括布水器设计和有效容积计算三相分离区设计包括沉淀室设计和气液分离效果核算
[16]废水排放量Q=30m3/d,苯胺浓度C=300mg/LpH=
6.0-
8.0SS=800mg/L用UA__-活性污泥法处理UA__反应温度t=35℃,进水为模拟污水,出水要求苯胺浓度5mg/LpH=
6.5-
7.5,试设计该反应器
[17]
2.
2.1反应区35℃时进水容积负荷
0.75kgCOD/m3/d,反应区有效深度h
3.0m空塔水流速度u
1.0m/h空塔沼气上升速度ug
1.0m/h,污泥层高度2.5-
3.5m,等阻力布水,服务__1-3m2/个,出水口流速2-5m/s,沼气产率
0.4m3/k__ODo
2.
2.2有效容积V
2.
2.3底__f及其半径R取h1=
3.0mF=V1/h1=30/
3.0=10m2塔底__f:F=ΠR2R2=10/
3.14则底面半径R=
1.78m
2.
2.4布水器设布水点服务__S=
0.5m2/个,每池布水点n=F/S=5/
0.5=10,取n=9个,分布如图
[18]4图4布水器分布图设布水管内流速u1=
0.5m/su2=
0.6m/su
30.7m/su4=
0.8m/s则直径d为d1=Q1/
0.785u11/2=
8.74mmd2=
0.5Q/
0.785u21/2=
6.18mmd3=
0.25Q/
0.785u31/2=
4.37mm
2.3三相分离区
2.
3.1气封与集气罩与短边平行,沿长边每池布置6个集气罩,构成6个分离单元,要求u3u2ul
2.0m/s沼气管流速5.0m/s
2.
3.2沉淀室设表面负荷率q
1.0m3/m
2.h,停留时间:
1.5-
2.0h,有效水深
0.5-
2.0m,出水堰负荷a
5.4m3/m
2.hA实际表面负荷率B有效水深h=t.q=
0.51mC出水堰负荷单边开齿a=Q/14B=
0.51m3/m
2.h
5.4m3/m
2.h高度超过一定的数值后,处理效率的提高就很明显了第三章工艺流程苯胺废水进入调节池
[11]进行预处理,用在线PH测定仪
[10]及温控仪调节其PH和温度,打开进水阀门[a],启动离心泵
[9],将废水打入UA__反应装置
[13]进行厌氧反应,即污泥处理调节池上方按有加药装置
[12],定时定量加药UA__装置中应设有取样口
[6],观察口
[8],排泥口
[4],放空阀
[7],集气装置
[14],为了更好的控制反应条件还要设置压力表[P],温控仪[T],液位计[L]等厌氧污泥中含有的厌氧菌可将苯胺的苯环打开,从而达到废水处理的目的从厌氧装置出来的水经过水封装置
[5]去除厌氧过程产生的沼气后,进入好氧装置进行好痒处理,也是污泥处理,好氧菌能消耗苯胺中的N,从而降低苯胺的含量,再通过测废水中苯胺的值来确定出处理后废水中苯胺的浓度流程图见附图UA__反应器主体部分从功能上可分为两个区域,即反应区和气液固三相分离区反应区又包括厌氧污泥床和悬浮污泥层,含有大量沉降性能良好的颗粒污泥和絮状污泥废水尽可能均匀地从反应器底部进入,通过厌氧污泥床与颗粒污泥充分接触,发生厌氧发应,产生沼气由于废水的向上流动和产生的大量气体的上升形成了良好的自然搅拌作用,使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层悬浮液进入分离区后,附着在颗粒污泥上的气泡撞击到分离区中三相分离器气体反射板的底部,与污泥和废水发生分离,被收集在反应器顶部三相分离器的集气室内:释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面,返回反应区:液体则经出水堰流出反应器UA__反应器的正常运行需要三个重要的前提
[19]:1反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥2生产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用3设计合理的三相分离器,能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内.污泥颗粒化是UASB运行是否正常的关键培养出沉降性能良好的厌氧颗料污泥,需要适当调节碱度和适时调整水力负荷,以及控制CODNP的比例总结苯胺废水的处理技术在不断发展除树脂、活性炭外其他的吸附材料不断得以__高级氧化技术
[13]-
[15]的发展使苯胺得以完全降解生物技术的不断发展使通过微生物降解苯胺成为可能从而降低了苯胺废水处理的费用但总的来说目前对苯胺废水的处理研究尚不能应用到实际工程中如何综合应用各种技术以达到高效、经济的处理目的仍是今后所需要研究的课题在参阅国内外有关资料的基础上,结合设计经验,对UA__反应器的工艺设计进行了综述、归纳,包括:反应器约容积、高度、进水系统、三相分离设备等几部分.并提出了可供参考的设计准则和设计参数.UA__反应器在我国的应用还处于起步阶段,因本身特有的优越性,其应用范围会越来越广泛的
[20].吸收国外的成功设计经验,结合我国的具体情况,设计出适合我国废水治理的UA__反应器,对于推动我国环保事业的发展是很有竞义的.当然,在进行UASB反应器的设计时尚有许多地方需要改进和完善目前将传统的UA__反应器与好氧生物流化床结合起来,研制一种处理效率高、操作简单、占地而积小、成本较低的三相流化床处理设施,以适应于废水的处理,解决目前废水难于集中处理的问题由此看来,研制出厌氧和好氧处理结合于一体的工艺设各将会有较好的应用前景____
[1]古杏红耿书良李峰.厌氧水解生物接触氧化法处理苯胺类化工废水[J].2002281:69—70
[2]聂永平,邓正栋,袁 进.苯胺废水处理技术研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2003,4
(3)77-81
[3]裘兆蓉王车礼承__等.H103树脂吸附废水中苯胺[J].高校化学工程学报1999133:277—280
[4]陶红周仕林高廷耀.13X分子筛处理含苯胺废水的实验研究[J].环境科学学报2002223:408—411
[5]陈国树阳小燕.CTS改性瓷土吸附水中苯胺的研究[J].江西科学2000183:158—161
[6]徐洪秋王思人汪平等.用废炭黑吸附处理二苯胺生产废水[J].化工环保1998186:323—327
[7]顾加兵陈曙光__等.CT__B-粘土吸附处理水中苯酚、苯胺和对硝基苯酚的性能及应用研究[J].水处理技术1997235:291—296
[8]李尔炀严莲荷,土风云.氧化法测定苛氯废水的研究[J].中国环境监测,1999185:268-292
[9]刘志培黄民生.电极生物膜法反硝化的实验研究[J].__环境科学,199615
(6):25一27
[10]盛多红,吴超飞,韦明海等.苯胺分解菌的驯化筛选研究[J].环境科学研究,1998114:3一5
[11]P.C.ChiangE.E.ChangJ.S.Wu.Comparisonofchem-icalandther__lregenerationofaro__ticcompoundsonex-haustedactivatedcarbon.[J]Wat.Sci.Tech.1997357:279—285
[12]Ra__namurthyDevulapalliFrancisJones.Separationofanilinefromaqueoussolutionsusingemulsionliquidmem-branes.[J]JournalofHazardous__terials1999B70:157—170
[13]伍杜松.我国苯胺行业发展态势[J].化下技术经济.2002310:7-11
[14]国家环保局《水和废水监测分析力法》编委会编.水和废水监测分析力法[J].第三版.北京:中国环境科学出版:19__234:346-349
[15]章健,刘庆都.苯胺的微生物降解[J].安徽农业人学学报,199024
(3):283-286
[16]袁秋笙.UA__反应器的结构与设计方法[J].江苏环境科技.
1999.217-20
[17]王凯军.UA__工艺系统设计方法探讨[J].中国沼气.200220218-23
[18]胡春刘星娟李爽.ZnO催化剂对苯胺光降解的研究[J].环境科学学报1998181:81—85
[19]沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术一理论与应用[M].第一版.北京:中国环境科学出版社.
1999.{20]邹和锋.苯胺生产过程中的废水处理方法[M].东北林业大学学报1997253:93—94。