ABR反应器在处理PNP合成废水中的应用.docVIP

折流式厌氧反应器在处理含对硝基酚（PNP）合成废水方面的性能研究 摘要 在这项研究中,我们通过提高对硝基酚(PNP)浓度研究其在240天中对ABR反应器（COD，去除率，挥发性脂肪酸VFA，对氨基酚PAP，甲烷产率）效能的影响。当PNP浓度从10mg/l提高到700mg/l，则对应的PNP负荷是0.97g/m3和67.9g/m3每天.当PNP负荷达到33.9g/m3每天时，适应环境的厌氧颗粒污泥对PNP和COD的去除率能分别达到99%和90%。在这之后，负荷和去除率会下降到79%。COD的去除效率在第一阶段很高（E=78%-93%）,然而在第二和第三阶段只能去除其中少量。PNP在除了0.97mg/l的所有负荷条件下去除率都接近90%。当PNP的负荷是8.32g/m3每天时，PNP最大的去除率甚至可以达到99%。对于获得最大的COD，PNP去除率以及甲烷产量，最适宜的PNP负荷是8.32g/m3每天。当PNP负荷在4.36g/m3-33.9g/m3之间时，总产气量，甲烷产气量和甲烷含量大约分别是2160-2400ml/d,950-1250ml/d和44%-52%。当PNP负荷在33.9g/m3-67.9g/m3之间时，总产气量，甲烷产气量和甲烷含量大约分别是2160ml/d,960ml/d和44%。我们发现在第一阶段TVFA最大的浓度值在介于50到200mg/l的范围内上下波动，这表示了酸化过程。在PNP厌氧降解为苯酚和氨的过程中，对氨基酚被认为是主要的中间产物。 1 介绍 厌氧处理工艺在处理工业废水的成功应用依赖于高效的生物反应器。尽管人们开发出许多高效的设计例如升流式厌氧反应器，厌氧过滤器，厌氧连续搅拌槽反应器（CSTR）等，但是厌氧折流板反应器（ABR）和上述反应器相比仍有许多优点，例如：设计简单（无特殊气体产生和泥水分离器），污泥产率低，较长的泥龄，水力停留时间短，耐水力和有机冲击负荷。ABR反应器最大的优势是，沿着反应器长度方向上将酸化阶段和甲烷化阶段分离开。这使得不同的菌落控制着各自的隔室，在第一个隔室进行着酸化过程，随后的隔室进行甲烷化。这种将酸化阶段和甲烷化阶段分开进行的操作减弱了有毒物质的负面作用，提高了对于环境参数（PH，温度，有机负荷）发生变化的抵抗能力。 在众多高效反应器中，许多研究人员认为ABR反应器是一种在工业废水处理领域很有发展前途的一种反应器系统。尽管人们已经开发出很多厌氧高效反应器，ABR反应器仍然被广泛地应用在含有硫酸盐及铬的合成制革废水处理，纺织印染废水，含有偶氮染料的废水处理，猪粪处理，棕榈油压榨溢流废水处理，酒厂废水处理，含硫酸盐废水处理，纸浆黑液处理，含氮废水处理，垃圾渗滤液处理以及生活污水处理。 硝基苯酚和硝基芳香化合物作为炸药，制药，农药，颜料，染料，树木防腐剂，皮革橡胶等制造业的原材料或者中间产物被广泛使用。在大气中，苯和一氧化氮通过光化学反应可能会产生对硝基苯酚，并且在日本，对硝基苯酚已经在雨水中被检测到了。 对硝基苯酚对于植物，动物以及人类的健康都有毒害作用。它是一种高优先级的污染物质，并且由于其具有致突变性和致癌性，使之成为健康和环境的重要威胁。在硝基酚中，2-硝基酚（2-NP），4-硝基酚（PNP），2，4-硝基酚（2.4-DNP）被列为美国环境保护局“优先级污染物”。人们通常认为硝基酚和其他硝基有机物成分是难被生物降解的。被这些污染成分所污染的废水净化起来相当困难，因为它们对常规处理工艺有抵抗作用。尽管一些研究人员已经用物理和化学方法，例如：蒸发，光降解，光催化以及高级氧化，来处理含有硝基酚的废水，但是，厌氧生物降解才是最终的降解途径。厌氧生物处理系统之所以对硝基酚的去除是一种有前景的应用，是因为厌氧微生物能够降解这些污染物成分。在厌氧条件下，不稳定的亚硝基化合物和羟胺的中间产物的结合结果会形成复杂的偶氮化合物和氧化偶氮化合物。在好氧过程中使硝基团分离的高能电子是控制PNP的芳族环不被氧化裂解的主要因素。但是，在厌氧条件下，硝基酚已经转化为它们相应的胺类。通常，芳香胺的毒性要比与之相应的硝基酚小500倍。这说明，厌氧条件能够去除含有硝基酚废水的毒性，即使不能完全使之矿化。 大部分对与PNP降解的研究集中在能够提供大量污泥的厌氧和高级氧化过程，这一过程的费用也很大。通过查阅文献，很少发现利用ABR反应器厌氧处理硝基酚的研究。换言之，我们没有发现文献中对于利用ABR反应器处理含有硝基酚废水的研究。因此，此项研究的目的便是：确定了实验室规模的ABR反应器在处理含有PNP的合成废水中的可行性。目前的研究目的在于，研究ABR反应器中提高PNP负荷对于COD和PNP去除效率，总产气量以及甲烷产量的影响。在ABR每一个隔室内PH，VFA以及PAP产生量的变化都会被监控和记录。此外，我