2,4-二硝基苯甲醚的零价铁强化生物还原技术研究

摘要

为了提高2，4-二硝基苯甲醚(DNAN)废水的厌氧处理效率，采用零价铁(ZVI)与生物厌氧耦合工艺对DNAN模拟废水进行还原降解，研究零价铁与生物的耦合作用，探究零价铁强化厌氧生物还原DNAN机制。
　　在序批实验中，DNAN浓度为40mg/L，污泥浓度5g MLVSS/L，ZVI1g/L时，ZVI/厌氧污泥耦合体系可在4小时内可完全降解DNAN，其中2-氨基-4-硝基苯甲醚(2-A-4NAN)是最主要的中间还原产物，最终还原产物2，4-二氨基苯甲醚（DAAN）可达27.69mg/L，中间产物和最终产物的质量平衡大于98％。而单独厌氧污泥体系中的最终产物DAAN含量只有3.88mg/L，单独ZVI体系反应主要停留在2-A-4NAN的还原产生阶段，基本没有DAAN产生。耦合体系和单独厌氧污泥体系下的产气主要为CH4气体，最大累积量分别约为1.0599mmol和0.0289mmol，耦合体系产气量远大于单独厌氧污泥体系，并且耦合体系最终氧化还原电位(ORP)值为-265.0mV，明显低于两种单独体系，为厌氧微生物提供了更为适宜的厌氧环境。
　　对于连续流实验，在进水DNAN浓度为120mg/L，COD浓度为2500mg/L时，ZVI/上流式厌氧反应器(UASB)耦合体系相较于传统UASB体系，COD去除效率稳定(＞85％)，DNAN还原降解更彻底，并可在短时间内适应水力停留时间(HRT)、盐度等参数的波动，且体系pH更为稳定(6.4-7.0)，为厌氧污泥提供更适宜的代谢环境。
　　反应器内ZVI表面具有多种铁的腐蚀产物，这些铁的腐蚀产物与H+的反应既维持了反应器内pH的稳定，又会缓解了ZVI的钝化，保持ZVI在反应器内的活性，体现了ZVI与生物的耦合效应。耦合体系中污泥颗粒形貌相对于传统UASB体系，轮廓清晰，结构密实而又稳定，污泥颗粒具有双层结构，为内层产甲烷菌的生长繁殖提供了有利条件。通过高通量测序技术分析，耦合体系内微生物群落相较于传统体系，多样性更高，物种更丰富，系统具有更高的抗冲击负荷能力，保证体系的稳定运行。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．1．1 含硝基芳香族化合物废水的来源及污染

1．1．2 含硝基芳香族化合物废水的危害和特点

1．2 含硝基芳香族化合物废水的处理技术及方法

1．2．1 物理处理技术

1．2．2 化学处理技术

1．2．3 生物处理技术

1．2．4 物化-生物耦合处理技术

1．2．5 零价铁对厌氧生物系统的强化作用

1．3 课题研究背景及主要内容

1．3．1 课题研究背景

1．3．2 总体思路

1．3．3 主要研究内容

2 序批式厌氧反应体系中ZVI对DNAN的强化降解作用

2．1 材料与方法

2．1．1 实验仪器与药品

2．1．2 接种污泥及模拟废水组成

2．1．3 测定和表征方法

2．1．4 实验过程

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 零价铁对2，4-二硝基苯甲醚还原降解过程的影响

2．2．2 零价铁对反应体系中氧化还原电位的影响

2．2．3 零价铁对反应体系中产气组成的影响

2．3 本章小节

3 连续流ZVI-厌氧耦合反应体系中DNAN废水的处理效果

3．1 材料与方法

3．1．1 实验仪器与药品

3．1．2 实验材料与装置

3．1．3 接种污泥及模拟废水组成

3．1．4 测定和表征方法

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 反应器的启动

3．2．2 不同水力停留时间下零价铁-厌氧耦合体系处理DNAN废水效果

3．2．3 不同盐度下零价铁-厌氧耦合体系处理DNAN废水效果

3．2．4 反应器中pH值与铁溶出量的相互影响

3．2．5 零价铁反应前后表征

3．2．6 零价铁对厌氧污泥形貌的影响

3．2．7 零价铁存在条件下反应体系内微生物群落结构变化

3．3 本章小节

4 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况