厌氧颗粒污泥膜生物反应器处理含苯并噻唑模拟废水研究.pdf

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1、博士学位论文厌氧颗粒污泥膜生物反应器处理含苯并噻唑模拟废水研究STUDYONTHETREATMENTOFSIMULATEDBENZOTHIAZOLECONTAMINATEDWASTEWATERBYANANAEROBICGRANULARSLUDGEMEMBRANEBIOREACTOR李玥哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：X703学校代码：10213国际图书分类号：628密级：公开工学博士学位论文厌氧颗粒污泥膜生物反应器处理含苯并噻唑模拟废水研究博士研究生：李玥导师：高大文教授申请学位：工学

2、博士学科：环境科学与工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:X703U.D.C:628DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDYONTHETREATMENTOFSIMULATEDBENZOTHIAZOLECONTAMINATEDWASTEWATERBYANANAEROBICGRANULARSLUDGEMEMBRANEBIOREACTORCandidate：LiYueSuper

3、visor：Prof.DawenGaoAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScience&EngineeringAffiliation:SchoolofEnvironmentDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要苯并噻唑（Benzothiazole，BTH）是包含苯环和噻

4、唑环的极性化合物，是有机物合成的先导骨架和母体，具有极高的生物活性，广泛应用于医药、农药和工业领域。BTH生物降解率低，对微生物有潜在毒性和突变作用，会抑制微生物的活性，从而影响废水处理效率。利用厌氧膜生物反应器处理含BTH废水不但能够产生大量的能源型气体甲烷，更重要的是能够降低转移到其它水体环境中的抗性微生物和抗性基因。本研究采用改进型厌氧颗粒污泥膜生物反应器处理含BTH合成废水。反应器启动成功后，考察污泥驯化过程、水力停留时间（Hydraulicretentiontime，HRT）和温度变化对

5、反应器运行效能、膜污染及微生物群落结构的影响，同时通过批次实验考察BTH去除方式和去除动力学。以提高污泥对有机物的去除能力为目的，在35°C、HRT为24h，进水COD为3151±162mg/L条件下，完成反应器的启动和污泥的驯化。经过58d的运行，反应器启动成功，COD去除率为95.6±0.4%，挥发酸积累量为10.86±2.09mg/L，气体产量为12.74±0.40L/d，甲烷含量为69.3±0.9%，膜污染周期为5.9d。采取逐步提高BTH浓度的方式驯化厌氧颗粒污泥。经过127d驯化完成，

6、COD去除率为93.6±0.6%，BTH去除率为97.6±0.5%，挥发酸积累量为57.83±13.81mg/L，气体产量为10.74±0.40L/d，甲烷浓度为70.9±0.7%，膜污染周期为5.3d。批次实验结果表明，BTH的主要去除方式是生物去除，去除过程符合一级动力学模型（R2=0.9898）。污泥驯化过程使BTH生物去除率从27.8%提高到98.1%。启动和驯化阶段完成后，考察HRT（24h，18h和12h）和温度变化（35°C，25°C和15°C）对反应器运行效能及膜污染的影响，并找到

7、反应器运行的最佳参数。实验结果表明，HRT为24h，温度为35°C时反应器运行效能最佳。HRT缩短对BTH去除率和膜污染周期的影响较为显著，对甲烷产率的影响较小。随着HRT的缩短，COD去除率从93.6±0.6%下降到90.9±0.9%，BTH去除率从97.6±0.5%下降到82.3±3.7%，挥发酸积累量从57.83±13.81mg/L上升到171.05±10.89mg/L，气体产量从10.74±0.40L/d上升到21.49±1.26L/d，甲烷含量在69.3±1.6~73.5±2.1%之间波

8、动，甲烷产率稳定在0.309±0.014~0.327±0.028m3CH4/kgCODremoval之间，膜污染周期从5.3d下降到3.2d。温度降低对反应器运行效能和膜污染产生不利影响。随着温度的降低，COD去除率从93.4±0.9%下降到86.0±1.5%，BTH去除率从97.6±0.5%下降到48.4±4.0%，挥发酸积累量从57.57±11.11mg/L上升到283.23±27.96mg/L，气体产量从11.24±0.83L/d下降到7.64±0.76L/d，甲烷含量从72