苯胺廢說水生物處理

1、 苯胺廢水的生物處理摘要本課題主要介紹了苯胺廢水的各種處理方法: 物理，化學(xué),生物,生化處理法等，以及苯胺廢水的處理原理、方法、工藝流程。課題研究著重于生物法處理苯胺廢水的運(yùn)行特性、實(shí)驗(yàn)論證該法處理苯胺廢水的可行性, 并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,計算并設(shè)計厭氧池和曝氣池的規(guī)格.在整個實(shí)驗(yàn)過程中，運(yùn)行分為啟動培養(yǎng)和馴化以及穩(wěn)定運(yùn)行兩個階段.實(shí)驗(yàn)室通過馴化得到一株能夠高效降解苯胺的菌,實(shí)驗(yàn)中考察了該菌對苯胺的降解能力和絮凝特性,并采用生物強(qiáng)化的方法將其投加到uasb反應(yīng)系統(tǒng)中,考察其對提高系統(tǒng)含苯胺廢水處理能力的改善。關(guān)鍵詞: 苯胺；廢水；uasb；生化降解iibiological treatm

2、ent of aniline wastewaterabstractthe major topics introduced a variety of aniline wastewater treatment: physical, chemical, biological, chemical and biological treatment, as well as the principle of aniline wastewater treatment, methods, processes. research focuses on the biological treatment of ani

3、line wastewater operating characteristics, experimental verification of the act dealing with the feasibility of aniline wastewater, and experimental results applied to actual production, calculation and design of anaerobic ponds and aeration tank specifications. in the entire experiment process, sta

4、rt to run into, as well as training and acclimation and stable operation of two stages. a laboratory to be able to through the domestication of aniline-degrading bacteria,experimental study of the bacteria in the degradation of aniline and flocculation properties, and the use of biological methods t

5、o strengthen their vote in response to added uasb system, inspection system to improve its wastewater treatment capacity of aniline with improvements.key words: aniline；wastewater；uasb；biodegradation目 錄引言1第一章 實(shí)驗(yàn)21.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器21.2實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法21.2.1實(shí)驗(yàn)條件21.2.2污泥馴化31.2.3污泥馴化期間的試驗(yàn)研究31.2.4 測定項(xiàng)目及方法41.2.5

6、 水樣的取樣及分析4第二章設(shè)計與計算42.1設(shè)備選型42.1.1風(fēng)機(jī)42.1.2水泵42.2厭氧塔（uasb）的設(shè)計42.2.1反應(yīng)區(qū)52.2.2有效容積v,52.2.3底面積f及其半徑r52.2.4布水器52.3三相分離區(qū)62.3.1氣封與集氣罩62.3.2沉淀室6第三章工藝流程7總結(jié)8參考文獻(xiàn)9i引言苯胺廢水的研究對實(shí)現(xiàn)化工工業(yè)化有十分重要的意義.苯胺作為一種重要的有機(jī)化工原料和化工產(chǎn)品，由其制得的化工產(chǎn)品和中間體有300余種，廣泛應(yīng)用于染料、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍工等行業(yè)，其本身也可作為黑色染料使用。國內(nèi)眾多染料廠、農(nóng)藥廠、制藥廠及其它化工廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生各類苯胺廢水，其質(zhì)量濃度可達(dá)數(shù)千mg

7、/l。由于苯胺對生態(tài)生物的毒性，其已經(jīng)被列入“中國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單”中，在排水中要求嚴(yán)格控制，我國規(guī)定的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中苯胺類物質(zhì)的最高允許排放濃度為5.0mg/l。本研究的目的在于：（1）通過對廢水中苯胺的濃度的研究來說明廢水的處理對環(huán)保的重要意義。（2）通過實(shí)驗(yàn)計算出處理30噸含苯胺30mg/l的廢水所需要的uasb設(shè)備容量，并設(shè)計出合理的工藝流程。（3）通過實(shí)驗(yàn)和計算體現(xiàn)苯胺廢水處理對化工發(fā)展的重要作用。目前隨著化工工業(yè)的發(fā)展，苯胺的需求明顯上升，由此進(jìn)入環(huán)境的量也會越來越大。如何減少苯胺對環(huán)境的污染，已經(jīng)引起了人們的高度關(guān)注。目前國內(nèi)外對苯胺廢水的處理主要有物理，化學(xué)，生物等方法

8、.苯胺廢水的毒性強(qiáng),生物降解性差,現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)難以有效去除污染,但隨著高效苯胺降解菌的篩選分離,生物處理方法具有很大的潛力。古杏紅1等采用厭氧水解生物接觸氧化法2-4處理苯胺類化工廢水,并在生物接觸氧化池中引入苯胺特效降解菌5-6str-nitro。顧加兵7等采用汽提生化法處理工藝處理苯胺廢水,其中生化處理采用具有能代謝難降解有機(jī)物能力的h.s.b.菌種和uasb與sbr法串聯(lián)的工藝。李爾煬8等報道了從自然界分離的一株能以苯胺為唯一氮源和碳源、同時降解苯胺的節(jié)桿菌4#。劉志培9等從活性污泥中分離得到一株能以苯胺為唯一碳、氮源和能源生長的細(xì)菌an3,鑒定為食酸叢毛單胞菌,苯胺的最高降解濃度

9、5000 mg/l以上。盛多紅10等通過馴化培養(yǎng),從含苯胺的化工廢水處理廠生化曝氣池污泥中分離出一株高效苯胺降解菌h6-2,為不動桿菌屬在苯胺濃度低于3000 mg/l的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中均可生長,在含苯胺800 mg/l的無機(jī)鹽溶液中,通氣量為0.4 l/min ,30,培養(yǎng)15 h可使苯胺去除率達(dá)100%。gitiemtiazi11-12等首次報道了用快速增長的真菌鐮刀霉(fusarium)和根霉(rhizopus)降解苯胺及其衍生物的研究,這兩種菌可以以苯胺作為唯一的氮源和碳源。第一章 實(shí)驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器自制厭氧塔（uasb），恒溫水浴鍋（jy-501型，最高使用溫度：95，電壓：2

10、20v，功率：15kw），dhl-a電腦恒流泵（微量），電動式空氣壓縮機(jī)（功率：20w，電壓：220v/50hz，進(jìn)氣量：55l/min）,數(shù)字式實(shí)驗(yàn)室酸度計phs-3ct，調(diào)解池，溫控儀，好氧池（sbr），一般實(shí)驗(yàn)儀器等。藥品：苯胺，磷酸二氫鉀，氯化銨，葡萄糖，甲醇1.2實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法本課題研究以uasb反應(yīng)系統(tǒng)為依托,采用實(shí)驗(yàn)室馴化得到的降解細(xì)菌強(qiáng)化處理含高濃度苯胺廢水,研究其苯胺降解能力和絮凝特性,并考察其生物強(qiáng)化效能。通過實(shí)驗(yàn)室馴化得到可以高效降解苯胺的菌種，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的處理苯胺廢水的目的，并將試樣結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。通過實(shí)驗(yàn)計算出處理30噸含苯胺300m

11、g/l的廢水所需要的uasb設(shè)備容量，并以液相色譜法測定廢水中苯胺的濃度來研究廢水的生物處理。通過實(shí)驗(yàn)計算出處理30噸含苯胺300mg/l（測cod=750 mg/l）的廢水所需要的uasb設(shè)備容量，并設(shè)計出合理的工藝流程。1.2.1實(shí)驗(yàn)條件厭氧折流板反應(yīng)器(uasb)和曝氣設(shè)備(sbr)的實(shí)驗(yàn)底物均采用化工廠生產(chǎn)的苯胺廢水，水樣配制中補(bǔ)充少量n，p，正常運(yùn)行中滿足 cod:n:p=100:5:1,調(diào)節(jié)ph值在6.0-8.0之間,以保證反應(yīng)器正常運(yùn)行。1.2.2污泥馴化試驗(yàn)廢水為模擬苯胺溶液,試驗(yàn)污泥取自濱化水處理廠的曝氣池回流污泥,取回的活性污泥曝氣24 h后沉降30 min,棄去上清液,將

12、所取的泥水混合物3l加到反應(yīng)器中,然后稱取一定量的分析純苯胺,與自來水5 l(包括100 mlnh4cl和kh2po4混合而成的v(c)v(n)v(p)=10051營養(yǎng)液)混合均勻加至反應(yīng)器中,進(jìn)行培養(yǎng)馴化.馴化初期控制codcr在300 mg/l左右,每兩小時取樣測cod濃度,當(dāng)cod去除率上升后,逐步提高苯胺溶液的濃度,使進(jìn)水混合后codcr達(dá)到2000 mg/l左右.苯胺進(jìn)水濃度過高,表現(xiàn)出有毒有機(jī)物對生物的抑制效應(yīng),影響污染物的去除效果,因此,試驗(yàn)控制進(jìn)水混合后codcr為2000 mg/l左右. 1.2.3污泥馴化期間的試驗(yàn)研究馴化期間，逐漸增加苯胺廢水的量，每變化一次廢水維持五天，

13、待運(yùn)行穩(wěn)定后再次改變化工廠廢水的量，各階段馴化結(jié)束后出水苯胺含量及cod含量見下表 馴化期間各階段廢水中苯胺含量及相應(yīng)出水苯胺含量和cod含量表1各階段馴化結(jié)束后出水苯胺含量及cod含量初始苯胺含量(mg/l)1030507090馴化時間 (/d)55555馴化后苯胺含量(mg/l)4.0805.1015.6255.9716.163苯胺去除率 (mg/l)97.4692.1792.1592.0191.10馴化后cod含量mg/l6951563117由表1可見，經(jīng)過一段時間的馴化后，其中的微生物能夠去除大部分的苯胺，cod全部降到100m g/l,以下可知，苯胺得到了有效降解。1.2.4 測定項(xiàng)

14、目及方法濃度 液相色譜法測定苯胺廢水中苯胺的濃度。ph值 廣泛試紙(1-14)和精密試紙(5.0-9.0)和數(shù)字式實(shí)驗(yàn)室酸度計phs-3ct水溫 水銀溫度計(1-100)和溫控儀1.2.5 水樣的取樣及分析實(shí)驗(yàn)中采用分時取樣的方法,每天早8時至晚8時每2小時取一次樣,并對樣品編號,兩天一周期對樣品進(jìn)行分析。采用液相色譜對所取樣品進(jìn)行濃度分析，確定廢水中的苯胺的含量，從而了解苯胺的降解情況。第二章設(shè)計與計算 2.1設(shè)備選型2.1.1風(fēng)機(jī)立式風(fēng)機(jī)單機(jī)功率大，調(diào)節(jié)性能好，效果顯著，有極強(qiáng)的混合攪拌與耐沖擊負(fù)荷能力，曝氣功率密度大，平均傳氧效率高 。采用55kw的立式風(fēng)機(jī)，型號psb3250,轉(zhuǎn)速：3

15、0轉(zhuǎn)/min。2.1.2水泵由于uasb是下進(jìn)水上出水的結(jié)構(gòu)，所以水流在反應(yīng)器內(nèi)的阻力很大，并且反應(yīng)器空塔水流速度要求在1.0m/h以內(nèi)，所以所選擇的離心泵應(yīng)是流量小、揚(yáng)程大。根據(jù)以上要求， 化工原理上冊附錄二十六知可選擇80zx40-22型離心泵，其流量為12-16m3/h，揚(yáng)程為30m，功率為1.5kw。2.2厭氧塔（uasb）的設(shè)計uasb反應(yīng)器的工藝設(shè)計包括反應(yīng)區(qū)設(shè)計和三相分離區(qū)設(shè)計兩部分。反應(yīng)區(qū)設(shè)計包括布水器設(shè)計和有效容積計算。三相分離區(qū)設(shè)計包括沉淀室設(shè)計和氣液分離效果核算16。 廢水排放量q=30m3/d，苯胺濃度c=300 mg/l, ph=6.0-8.0,ss=800 mg/l

16、, 用uasb-活性污泥法處理。uasb反應(yīng)溫度t=35，進(jìn)水為模擬污水，出水要求苯胺濃度 < 5 mg/l, ph=6.5-7.5，試設(shè)計該反應(yīng)器17。2.2.1反應(yīng)區(qū)35時進(jìn)水容積負(fù)荷0.75 kg cod/( m3/d)，反應(yīng)區(qū)有效深度h<3.0m?？账魉俣萿<1.0m/h,空塔沼氣上升速度ug < 1. 0 m/h，污泥層高度2.5-3.5m，等阻力布水，服務(wù)面積1-3m2/個，出水口流速2-5 m/s，沼氣產(chǎn)率0.4 m3/kgcodo2.2.2有效容積v, 2.2.3底面積f及其半徑r取h1=3.0m,f=v1/h1=30/3.0=10m2塔底面積f:f

17、=r2 r2=10/3.14則底面半徑r=1.78m2.2.4布水器設(shè)布水點(diǎn)服務(wù)面積s=0.5m2/個，每池布水點(diǎn)n=f/s=5/0.5=10，取n=9個，分布如圖184 圖4 布水器分布圖 設(shè)布水管內(nèi)流速u1=0 .5 m/s, u2=0. 6 m/s, u30.7 m/s,u4=0.8 m/s,則直徑d為d1=(q1/0.785u1)1/2=8.74mm d2=(0.5q/0.785u2)1/2=6.18mmd3=(0.25q/0.785u3)1/2=4.37mm2.3三相分離區(qū)2.3.1氣封與集氣罩 與短邊平行，沿長邊每池布置6個集氣罩，構(gòu)成6個分離單元，要求u3<u2<ul

18、<2.0m/s,沼氣管流速5.0m/s2.3.2沉淀室 設(shè)表面負(fù)荷率q<1.0 m3/(m2.h)，停留時間:1.5-2.0h，有效水深0.5-2.0 m，出水堰負(fù)荷a<5.4m3/(m2.h)。(a) 實(shí)際表面負(fù)荷率 ( b) 有效水深h=t.q=0.51 m(c) 出水堰負(fù)荷(單邊開齒) a = q/14b=0.51m3/(m2.h)<5.4 m3/(m2.h)高度超過一定的數(shù)值后，處理效率的提高就很明顯了。第三章工藝流程 苯胺廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池11進(jìn)行預(yù)處理，用在線ph測定儀10及溫控儀調(diào)節(jié)其ph和溫度，打開進(jìn)水閥門a，啟動離心泵9，將廢水打入uasb反應(yīng)裝置13進(jìn)行

19、厭氧反應(yīng)，即污泥處理。調(diào)節(jié)池上方按有加藥裝置12，定時定量加藥。uasb裝置中應(yīng)設(shè)有取樣口6，觀察口8，排泥口4，放空閥7，集氣裝置14，為了更好的控制反應(yīng)條件還要設(shè)置壓力表p，溫控儀t，液位計l等。厭氧污泥中含有的厭氧菌可將苯胺的苯環(huán)打開，從而達(dá)到廢水處理的目的。從厭氧裝置出來的水經(jīng)過水封裝置5去除厭氧過程產(chǎn)生的沼氣后，進(jìn)入好氧裝置進(jìn)行好癢處理，也是污泥處理，好氧菌能消耗苯胺中的n，從而降低苯胺的含量，再通過測廢水中苯胺的值來確定出處理后廢水中苯胺的濃度。(流程圖見附圖)uasb反應(yīng)器主體部分從功能上可分為兩個區(qū)域，即反應(yīng)區(qū)和氣液固三 相分離區(qū)。反應(yīng)區(qū)又包括厭氧污泥床和懸浮污泥層，含有大量沉

20、降性能良好的顆粒污泥和絮狀污泥。廢水盡可能均勻地從反應(yīng)器底部進(jìn)入，通過厭氧污泥床與顆粒污泥充分接觸，發(fā)生厭氧發(fā)應(yīng)，產(chǎn)生沼氣。由于廢水的向上流動和產(chǎn)生的大量氣體的上升形成了良好的自然攪拌作用，使一部分污泥在反應(yīng)區(qū)的污泥床上方形成相對稀薄的污泥懸浮層。懸浮液進(jìn)入分離區(qū)后，附著在顆粒污泥上的氣泡撞擊到分離區(qū)中三相分離器氣體反射板的底部，與污泥和廢水發(fā)生分離，被收集在反應(yīng)器頂部三相分離器的集氣室內(nèi):釋放氣泡后的顆粒污泥由于重力作用沉淀到污泥層的表面，返回反應(yīng)區(qū):液體則經(jīng)出水堰流出反應(yīng)器。uasb反應(yīng)器的正常運(yùn)行需要三個重要的前提19:(1)反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥,(2)生產(chǎn)氣和進(jìn)

21、水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用,(3)設(shè)計合理的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi). 污泥顆?；莡as b運(yùn)行是否正常的關(guān)鍵。培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆料污泥，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)堿度和適時調(diào)整水力負(fù)荷，以及控制cod, n, p的比例?？偨Y(jié)苯胺廢水的處理技術(shù)在不斷發(fā)展,除樹脂、活性炭外其他的吸附材料不斷得以開發(fā),高級氧化技術(shù)13-15的發(fā)展使苯胺得以完全降解,生物技術(shù)的不斷發(fā)展使通過微生物降解苯胺成為可能,從而降低了苯胺廢水處理的費(fèi)用。但總的來說,目前對苯胺廢水的處理研究尚不能應(yīng)用到實(shí)際工程中,如何綜合應(yīng)用各種技術(shù)以達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)的處理目的,仍是今后所需要研究的課題。在參閱國

22、內(nèi)外有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，對uasb反應(yīng)器的工藝設(shè)計進(jìn)行了綜述、歸納，包括:反應(yīng)器約容積、高度、進(jìn)水系統(tǒng)、三相分離設(shè)備等幾部分.并提出了可供參考的設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計參數(shù).uasb反應(yīng)器在我國的應(yīng)用還處于起步階段，因本身特有的優(yōu)越性，其應(yīng)用范圍會越來越廣泛的20.吸收國外的成功設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的具體情況，設(shè)計出適合我國廢水治理的uasb反應(yīng)器，對于推動我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展是很有競義的.當(dāng)然，在進(jìn)行uasb反應(yīng)器的設(shè)計時尚有許多地方需要改進(jìn)和完善。目前將傳統(tǒng)的uasb反應(yīng)器與好氧生物流化床結(jié)合起來，研制一種處理效率高、操作簡單、占地而積小、成本較低的三相流化床處理設(shè)施，以適應(yīng)于廢水的處理，解

23、決目前廢水難于集中處理的問題。由此看來，研制出厭氧和好氧處理結(jié)合于一體的工藝設(shè)各將會有較好的應(yīng)用前景。10參考文獻(xiàn)1古杏紅,耿書良,李峰.厭氧水解生物接觸氧化法處理苯胺類化工廢水j.2002,28(1):69702 聶永平，鄧正棟，袁進(jìn). 苯胺廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展j.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（3）：77-813 裘兆蓉,王車禮,承民聯(lián)等.h103樹脂吸附廢水中苯胺j.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報,1999,13(3):2772804 陶紅,周仕林,高廷耀.13x分子篩處理含苯胺廢水的實(shí)驗(yàn)研究j.環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2002,22(3):4084115 陳國樹,陽小燕.cts改性瓷土吸附水中苯胺的研究j.江西科學(xué),2000,18(3):1581616 徐洪秋,王思人,汪平等.用廢炭黑吸附處理二苯胺生產(chǎn)廢水j.化工環(huán)保,1998,18(6):3233277顧加兵,陳曙光,陳元等.ctmab-粘土吸附處理水中苯酚、苯胺和對硝基苯酚的性能及應(yīng)用研究j.水處理技術(shù),1997,23(5):2912968李爾煬,嚴(yán)蓮荷，土風(fēng)云.氧化法測定苛氯廢水的研究j.中國環(huán)境監(jiān)測，1999, 18( 5):268- 2929劉志培,黃民生.電極生物膜法反硝化的實(shí)驗(yàn)研究j.上海環(huán)境科學(xué)，1996, 15（