mber+法处理高浓度苯酚废水的动力学研究

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1、MBER法处理高浓度苯酚废水的动力学研究12王韬，杜启云（1、天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建教育部重点实验室天津300160；2、膜天膜工程技术有限公司天津300160）摘要：在膜电生物反应器中以苯酚为标的物，研究新型反应器的降解动力学，该过程符合零级反应动力学特征。MBER工艺处理效果为相同条件下单一MBR工艺与单一MER工艺加和的111.1%关键词：膜电生物反应器；苯酚废水；动力学膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物处理单元相结合的水处理技术，近[1-4]年来，该技术已成为国际研究的热点之一，并广泛应用于各种工业、市政废水的处理。[5]我国对M

2、BR的研究始于1993年。电催化法是高级氧化法的一种，其基本作用原理是在电极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。因该法适用范围广，氧化处理迅速彻底等特点而被广泛应用于有机废水，尤其是对生物有较大毒性或难生[6]化降解的有机污水治理。本文采用自行设计的膜电生物反应器（MBER），将MBR与电催化工艺相耦合，以苯酚为标的物，研究其降解动力学。1．实验部分1.1主要仪器与药品UV2450紫外分光光度计，日本SHZMADZU公司产品；XJZ-6光学显微镜,中国南京江南光学仪器厂产品；苯酚，分析纯，天津大学科威公司产品。本实验采用人工配水。1.2实验

3、流程与方法1.配水箱2.隔膜泵3.鼓风机4.气体流量计5.液体流量计6.电极阳极7.电极阴极8.帘式膜组件图1膜电生物反应器处理苯酚废水流程Fig.1FlowchartofphenolwastewatertreatmentwithMBER如图1所示，膜电生物反应器（MBER）有效容积180L，其底部均匀地分布着曝气管路；膜产水通过泵负压抽吸实现，通过调节稳压直流电源改变产水泵的功率调节出水通量；由稳压直流电源改变催化电极的电压；整个系统通过PLC自动控制系统实现。活性污泥取自天津纪庄子污水处理厂，经驯化后苯酚成为反应器内微生物的单一碳源。[7]苯酚含量：采用4氨基－安替

4、比林分光光度法测定2．结果与讨论将MBER、MBR和MER进行对比实验。表1为三种工艺降解苯酚的对比实验条件，图2为对应的苯酚降解动力学拟合图。表1三种工艺对比实验条件Tab.1Thecontrastexperimentsamongthreekindofdegradationtechnics-1-1工艺类型初始浓度（mg·L）MLSS（mg·L）pH值电压(V)耦合工艺50040007.05.0活性污泥工艺50040007.0——电催化工艺500——7.05.0三种工艺的苯酚降解动力学方程均可以表示为：dCin−=kC（4－1）iidt由图4-11可知，三种工艺的苯酚降

5、解均符合0级动力学特征，即反应速度为一确定常数。式（3－1）变为：dCi−=k（4－2）idt积分上式得：−−=()CCkt（4－3）ii0iCkii等式两边同除以Ci0，得：1−=t（4－4）CCii00'令yi=1－Ci/Ci0、kkCiii=/0，得：'yk=t（4－5）ii在本节实验条件下，由图2可知三种工艺的苯酚降解动力学均符合零级反应动力学特征，对其进行参数拟合，三种工艺的动力学方程和各自的相关系数R如表2所示，R均大于0.99，表明动力学方程与实验数据拟合效果良好。RMEBR＝（RMEBR＋RMEBR）×111.1%，这表明相同反应条件下，单位时间内，ME

6、BR工艺的苯酚降解率比两单一工艺苯酚降解率加和还要高。本课题组认为其原因在于：经电驯化后，在弱电刺激下微生物活性较未加电时有所提高。100MBER工艺80MBR工艺MER工艺6040酚降解率（%）2000246810运行时间（h）图2三种工艺苯酚降解动力学比较Fig.2Comparisonofphenoldegradationkineticsamongthethreekindsoftechnics表2三种工艺降解苯酚动力学方程Tab.2Thekineticequationofphenoldegradationamongthreekindofdegradationtech

7、nics工艺类型拟合方程相关系数R耦合工艺y=19.449x0.9974活性污泥工艺y=15.322x0.9987电催化工艺y=1.7242x0.99763.结论MBER法对苯酚的降解过程符合零级反应动力学，耦合工艺的苯酚降解率大于MBR及MER单一工艺苯酚降解率之和，表明两种单一工艺耦合后不但不抑制，而且促进了反应效率的提高。参考文献：[1]Chia-YuanChang,Jing-SongChang,Yao-WenLin,et.al.Quantificationofairstrippingandbiodegradationoforgan