厌氧-好氧膜生物反应器处理焦化废水特性研究

作     者：朱佳迪 

作者单位：清华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈吕军

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：焦化废水 AnMBR-A-MBR MBR工艺 微生物群落 急性毒性 

摘      要：焦化废水含大量高浓度难降解有机物,生物处理方法在去除这些污染物方面应用最为广泛。近年来膜生物反应器(MBR)逐渐被应用到焦化废水好氧处理的研究中,但出水中难降解有机污染物的去除效果仍不理想。本论文研究目的是开发一套基于厌氧膜生物反应器(AnMBR)的焦化废水强化生物处理工艺,与现有的采用传统厌氧技术的生物处理工艺进行对比研究,以期对我国焦化废水的深度治理提供技术参考。采用厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧MBR(AnMBR-A-MBR)工艺,考察不同运行参数下处理焦化废水的效果,研究得出该处理系统的最佳运行条件为:总HRT 61.3 h,AnMBR、A和MBR的单级HRT分别为:16.3 h、15 h和30h,进水TP浓度2.3±0.3 mg/L,MBR的pH为7.5±0.2、DO为4 mg/L,回流比为2:1。在此条件下,出水的COD、TOC、NH-N、TN平均去除率分别为(85.7±0.9)%、(88.0±0.7)%、(96.4±1.1)%、(68.5±3.7)%。将AnMBR-A-MBR工艺与厌氧/缺氧/好氧MBR(A-MBR)工艺从运行效果、出水急性毒性及毒性物质特征等方面进行对比,结果表明AnMBR有机污染物去除率(15.3%)明显高于A-MBR系统厌氧段(3.4%),但缺氧段和好氧段出水去除率的差异逐渐缩小。AnMBR-A-MBR系统能抵抗相对更高的污染负荷,且各级出水的急性毒性均明显低于A-MBR系统,二者的毒性当量总去除率分别为85.2%和79.2%。各级出水中极性组分的急性毒性最强,该组分以II区芳香族蛋白质类似物和多环芳烃、含氮杂环化合物为主。对AnMBR驯化过程中细菌和古菌群落结构和演替进行研究,二者的多样性均先增加后减少,且细菌的多样性和丰度显著高于古菌。Ignavibacteria纲和Methanobacteria纲分别是厌氧驯化污泥中细菌和古菌的优势菌纲。对比两套处理系统稳定运行过程中的微生物群落结构,AnMBR富集了降解功能较强的独有菌属,Coprothermobacter属为其独有和优势菌属。随着处理过程的进行,二者缺氧段和好氧段细菌群落结构的差异变小,Thiobacillus属和Thauera属分别为AnMBR-A-MBR系统和A-MBR系统缺氧段中的优势菌属。Thiobacillus属为二者好氧段中共同的优势菌属。