厌氧-好氧膜生物反应器处理焦化废水特性研究

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1、厌氧-好氧膜生物反应器处理焦化废水特性研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：朱佳迪指导教师：陈吕军教授二○一七年六月CharacteristicStudyonAnaerobic-AerobicMembraneBioreactorforCokingWastewaterTreatmentThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEnvironmentalScienceandEngineer

2、ingbyZhuJiadiThesisSupervisor:ProfessorChenLyujunJune,2017摘要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

3、的效果，研究得出该处理系统的最佳运行条件为：总HRT61.3h，AnMBR、A和MBR的单级HRT分别为：16.3h、15h和30h，进水TP浓度2.3±0.3mg/L，MBR的pH为7.5±0.2、DO为4~6mg/L，回流比为2:1。在此条件下，出水的COD、TOC、NH3-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（A2-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A2-MBR

4、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A2-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，AnM

5、BR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A2-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。关键词：焦化废水；AnMBR-A-MBR；MBR工艺；微生物群落；急性毒性IAbstractAbstractCokingwastewatercontainslotsofhighlyconcentratedrefractoryorganicpollutant,andbiol

6、ogicaltreatmentisthemostwidelyusedmethodforremovingthesecontaminants.Inrecentyears,membranebioreactor(MBR)hasbeengraduallyappliedtothestudyofcokingwastewateraerobictreatment,buttheremovaleffectofrefractoryorganicpollutantineffluentisfarfromideal.Theaimofthisthesisistodevelopanenhancedbiologicalco

7、kingwastewatertreatmentprocessbasedonanaerobicmembranebioreactor(AnMBR),andmakecomparisonwithcurrentbiologicaltreatmentprocess,basingontraditionalanaerobictechnology,inthehopeofprovidingtechnicalreferenceforcokingwaste