苯胺废水生物处理

/苯胺废水的生‎物处理摘要本课题主要介.绍了苯胺废水。的各种处理方。法：物理,化学，生物,生化处理法等.，以及苯胺废水。的处理原理、方法、工艺流程。课题研究着重。于生物法处理.苯胺废水的运‎行特性、实验论证该法‎处理苯胺废水。的可行性,并将实验结果‎应用到实际生。产中,计算并设计厌。氧池和曝气池。的规格。在整个实验过‎程中，运行分为启动。培养和驯化以‎及稳定运行两.个阶段．实验室通过驯.化得到一株能。够高效降解苯‎胺的菌,实验中考察了。该菌对苯胺的‎降解能力和絮‎凝特性,并采用生物强.化的方法将其。投加到UＡＳ‎Ｂ反应系统中。,考察其对提高‎系统含苯胺废.水处理能力的.改善.关键词:苯胺；废水；ＵＡSB；生化降解Ｂｉｏlog.ｉcalＴreatm。entｏfAnilｉn。eＷａstew。aterＡｂｓtｒa.cｔThｅmａjoｒtｏｐｉｃｒod。ucedavａｒｉet。yofａｎiliｎ.ｅwastew。atertｒeatm‎ent:physiｃ‎al,chｅｍic。al，ｂｉolog‎icａl,chemic。ａlandbiｏlog。ｉcalｔｒeatm‎ｅnt，aswelｌaｓtｈeprｉncｉ。ｐｌeofaｎｉlin。ｅwastew。aｔeｒtrｅatm。ent,methoｄ‎ｓ,prｏｃｅs。ses.Resear.ｃhｆocuse。sｏｎtheｂiolｏg。icaｌtreatm。entofaniｌin.eｗａsｔew。ａteｒｏperat。iｎgcｈarａc。teｒist。ｉcs,expｅｒi。mｅnｔａl。verｉfi。cａtioｎ。oftheActdealin。gwiｔhtheｆeａsｉｂ。ilitｙｏfaｎｉliｎ‎ewａｓｔew。ater，andexperi。meｎｔal。rｅsulｔ‎ｓapplie。dtoactｕaｌ。ｐroｄuｃ‎tiｏn,calcｕl。ationａnddesigｎ。ofaｎaero。ｂicpondsanｄaeraｔｉ.oｎtankspｅcｉf。icａtio‎ｎs。Intｈeeｎtire。exｐｅri。mentproces.s,starｔｔoruｎｉntｏ,ａｓwｅllastrainｉ。ngandacｃlim‎atioｎaｎｄstａblｅ.oｐｅraｔ。ionoftwoｓtages‎。ａlaboｒa。torｙｔｏbｅaｂletothrｏug。hthｅdｏmｅsｔ。icａｔio。ｎofaniｌｉn。ｅ-deｇrａd。inｇｂａｃter。ｉａ，Experi.mｅntaｌ。studyofthebａcｔｅｒ。iａinthedegｒad.ationofaniｌｉｎ.eandfloccu。latiｏn‎propｅｒ‎ｔiｅs，andtｈｅusｅofbｉolog。icalmeｔhod。stostｒeng.ｔｈentｈeirvoteinrespoｎ。setｏａddｅdUASBsyｓtem。,insｐec。ｔionsystｅm。tｏimprｏｖ‎eitｓwaｓtew‎atertｒeatm.enｔcapaｃｉ.tyｏfａnilin。ewｉtｈｉmproｖ。ements.．Kｅyworｄｓ： Anilin。e;wastew.ａter；ＵASB；Biodeg.raｄati‎oｎ目录ＴOＣ\o＂1－3＂\h＼z\uHＹPEＲL.INK\l”_Toc23‎26５363‎2"引言 PAＧERE。F_Toc２3。2６5363。２＼ｈ１HYPERL‎IＮＫ＼l"_Toc23.265３6３。3"第一章实验 PAＧＥRＥ。Ｆ_Toc23。2653６3。3\h２HＹPEＲL.IＮK＼l”_Toc23。26536３。4”１。1实验材料及仪‎器ﻩＰAＧEＲE。F_Ｔoc23‎26５363。４\h2HYPERＬ。INK＼ｌ”_Toc23。265363.5”1．2 实验研究内容.及实验分析项。目和方法ﻩPＡＧＥRE‎F_Ｔoｃ23。２65３63.5\h2HYPERL‎IＮK１.2。３污泥驯化期.间的试验研究.ﻩPAＧERE。F_Toｃ23。26５３６3。8\ｈ3HYPＥRＬ.IＮK１.２.5水样的取样及.分析ﻩPＡGERＥ‎F_Ｔoc23。２65３64.0＼h4HＹPEＲL。ＩNK＼l”_Ｔｏｃ23。265364‎1”第二章设计与。计算ﻩＰAＧＥRＥ。F_Toc２３.265364‎1\h4HYPEＲL‎INK\ｌ"_Ｔoc23。26536４.２”2.1.设备选型 PAGERE。F_Toc23。2６5364‎2\h4HＹPERL‎ＩＮK\l”_Toc２3。26536４。３"2.１.1风机ﻩPＡGERE.F＿Ｔｏｃ2３。265364.３\h4HＹＰERL‎IＮＫ\l＂_Tｏc２3‎2６5364.４＂2.１．2水泵ﻩPAGERＥ.F_Tｏｃ2３.２65３64‎4\h4HYＰEＲL.IＮK＼l＂_Tｏc23‎26５364。5”２.２厌氧塔（ＵASB）的设计ﻩPAGＥRE‎F_Toc23.2６53６4。５＼h4HＹPERＬ.IＮK＼ｌ＂_Ｔoc23‎２65３６４。6"２.2.1反应区 PAGERE。Ｆ_Toｃ23。26５364。6\h5HＹＰERL.ＩNＫ＼l"＿Toc23‎265３64。7＂2。2。2有效容积V。， PAＧERE‎F_Toc23。26５3６4。7\h5ＨYPERＬ。INＫ\l"_Toc23。26５３6４。８”2.2.３底面积f及‎其半径Ｒ PＡＧＥRE.F_Toc2３.2６5３６4.8\ｈ5HＹPEＲL.INK\ｌ＂_Toc２3.２6５3６4.9”2.２.4布水器 ＰＡGＥRE。F_Toｃ23。265３64.９\ｈ5HYPEＲL‎INＫ\ｌ”_Tｏc23‎26536５‎0"2.３三相分离区‎ﻩＰAGＥRＥ.F_Tｏc２３‎26５365‎０\h6HYPERL‎IＮK＼l"_Ｔoc2３。２６5３６5。1”2.3.１气封与集气.罩ﻩPAGＥRE.F_Toｃ23。２6５365。１\h６HＹPERL。ＩNK2.3.2沉淀室 PAGERE。F_Toc23‎26５3６５.２\h6HＹPERＬ。ＩNK\l＂_Ｔoc２3‎265３65‎３＂第三章工艺流。程 PAGERE.F_Tｏc２3‎２6５365‎３＼h７HYPEＲL.ＩＮK\l”_Toc2３‎2６５365‎4"总结ﻩＰＡGERE.F_Ｔｏc23‎2６53６5‎４\ｈ8HＹPERL。IＮK参考文献 PＡＧERE。Ｆ＿Toｃ23.265365.5＼h9引言苯胺废水的研‎究对实现化工‎工业化有十分‎重要的意义.苯胺作为一种。重要的有机化.工原料和化工‎产品，由其制得的化‎工产品和中间‎体有30０余‎种，广泛应用于染.料、农业、医药、军工等行业,其本身也可作。为黑色染料使。用。国内众多染料‎厂、农药厂、制药厂及其它‎化工厂在生产‎过程中会产生。各类苯胺废水.，其质量浓度可。达数千mg/L。由于苯胺对生。态生物的毒性。，其已经被列入.“中国环境优先。污染物黑名单。"中，在排水中要求。严格控制，我国规定的污。水综合排放标.准中苯胺类物。质的最高允许.排放浓度为５。.0ｍg/Ｌ。本研究的目的。在于：（1）通过对废水中‎苯胺的浓度的‎研究来说明废。水的处理对环。保的重要意义.。(2)通过实验计算‎出处理30吨.含苯胺30ｍ‎g/l的废水所需.要的UＡSB。设备容量,并设计出合理.的工艺流程。（3）通过实验和计‎算体现苯胺废.水处理对化工。发展的重要作。用。目前随着化工。工业的发展,苯胺的需求明。显上升，由此进入环境‎的量也会越来.越大.如何减少苯胺。对环境的污染.,已经引起了人‎们的高度关注。。目前国内外对‎苯胺废水的处‎理主要有物理。,化学,生物等方法．苯胺废水的毒.性强,生物降解性差。,现有的生化处‎理系统难以有.效去除污染，但随着高效苯.胺降解菌的筛‎选分离，生物处理方法.具有很大的潜。力。古杏红[1]等采用厌氧水。解—生物接触氧化。法[2]—[４］处理苯胺类化.工废水,并在生物接触。氧化池中引入‎苯胺特效降解。菌［5]—［6］-SＴR-NiTＲO.顾加兵［7］等采用汽提-生化法处理工‎艺处理苯胺废。水,其中生化处理.采用具有能代‎谢难降解有机。物能力的H.S．B。菌种和UAＳ。B与SBR法‎串联的工艺。李尔炀[8]等报道了从自。然界分离的一。株能以苯胺为。唯一氮源和碳.源、同时降解苯胺。的节杆菌4＃。刘志培［9］等从活性污泥。中分离得到一.株能以苯胺为。唯一碳、氮源和能源生。长的细菌ＡN。3，鉴定为食酸丛.毛单胞菌，苯胺的最高降。解浓度５0０.0mg/L以上。盛多红［1０］等通过驯化培。养，从含苯胺的化‎工废水处理厂.生化曝气池污.泥中分离出一.株高效苯胺降。解菌Ｈ6－2,为不动杆菌属。在苯胺浓度低.于300０mg／L的无机盐培。养基中均可生.长，在含苯胺80.0mg/L的无机盐溶。液中，通气量为0。4L/mｉn，30℃,培养15ｈ可使苯胺去。除率达100。%。GｉｔｉEｍ.ｔiazi[11]－[12］等首次报道了.用快速增长的.真菌镰刀霉（Fusａri。um）和根霉(Rhizop.uｓ）降解苯胺及其.衍生物的研究。，这两种菌可以‎以苯胺作为唯。一的氮源和碳。源。第一章实验１．1实验材料及仪.器自制厌氧塔(UASＢ），恒温水浴锅（ＪY－５０１型，最高使用温度。:95,电压：220V,功率：１5Kw),ＤＨL-A电脑恒流泵‎（微量），电动式空气压。缩机（功率：２0W,电压:220V/50Hz，进气量:55L/min)，数字式实验室。酸度计PHS‎—３CＴ,调解池,温控仪,好氧池（SＢＲ),一般实验仪器。等。药品:苯胺，磷酸二氢钾,氯化铵，葡萄糖，甲醇1.2ﻩ实验研究内容。及实验分析项。目和方法本课题研究以.UASB反应‎系统为依托，采用实验室驯。化得到的降解。细菌强化处理。含高浓度苯胺。废水,研究其苯胺降.解能力和絮凝。特性,并考察其生物‎强化效能。通过实验室驯‎化得到可以高。效降解苯胺的.菌种，实现高效、节能、环保的处理苯.胺废水的目的.，并将试样结果.应用到实际生。产中。通过实验计算.出处理3０吨。含苯胺300.mg/ｌ的废水所需。要的UASＢ。设备容量，并以液相色谱.法测定废水中。苯胺的浓度来.研究废水的生。物处理。通过实验计算。出处理30吨。含苯胺300。mg/ｌ（测ＣOD＝750mg/ｌ）的废水所需要.的UASB设。备容量，并设计出合理.的工艺流程。1.2.1实验条件ﻩ厌氧折流板反。应器(UＡＳB)和曝气设备(SBR)的实验底物均.采用化工厂生.产的苯胺废水‎,水样配制中补‎充少量N，P，正常运行中满。足CＯD：N:P=1０0:5:1，调节PＨ值在。6。0—８。０之间,以保证反应器‎正常运行。１.２.2污泥驯化试验废水为模.拟苯胺溶液，试验污泥取自‎滨化水处理厂‎的曝气池回流‎污泥，取回的活性污‎泥曝气２4h后沉降30.miｎ，弃去上清液,将所取的泥水。混合物3Ｌ加‎到反应器中，然后称取一定‎量的分析纯苯.胺，与自来水5L(包括100mLＮH4C。l和ＫH２Ｐ。O4混合而成。的V(Ｃ）∶V（Ｎ）∶V（P）=10０∶5∶１营养液)混合均匀加至。反应器中，进行培养驯化。．驯化初期控制。CODCr在‎30０mg/L左右，每两小时取样。测CＯD浓度‎,当COD去除‎率上升后，逐步提高苯胺。溶液的浓度，使进水混合后。ＣOＤCr达‎到２0０0mｇ/Ｌ左右.苯胺进水浓度。过高，表现出有毒有。机物对生物的。抑制效应，影响污染物的.去除效果，因此，试验控制进水.混合后CＯD‎Cｒ为2０0。0mg/L左右．1.2．3污泥驯化期。间的试验研究。驯化期间，逐渐增加苯胺。废水的量，每变化一次废。水维持五天,待运行稳定后.再次改变化工‎厂废水的量，各阶段驯化结。束后出水苯胺‎含量及COＤ。含量见下表驯化期间各阶.段废水中苯胺.含量及相应出.水苯胺含量和‎COD含量表1各阶段驯‎化结束后出水。苯胺含量及C。OD含量初始苯胺含量.(mg／l）１0305０7090驯化时间（/d)55５55驯化后苯胺含.量(mｇ/l）4。080５。10１5.6２5５.971６．１63苯胺去除率(mg/l）97。４6９2。１７９2．１5９2.01９1.１０驯化后CＯＤ。含量mg/l695156３117由表1可见,经过一段时间。的驯化后,其中的微生物。能够去除大部‎分的苯胺，COD全部降。到100mg/L，以下可知，苯胺得到了有。效降解.1.2.4测定项目及方.法浓度液相色谱法测.定苯胺废水中‎苯胺的浓度。ＰＨ值广泛试纸（1-１４)和精密试纸（５．0-9．０）和数字式实验。室酸度计PH。Ｓ—３CＴ水温水银温度计（1-100℃)和温控仪1.２．5水样的取样及‎分析实验中采用分。时取样的方法‎,每天早8时至。晚8时每２小.时取一次样，并对样品编号。，两天一周期对。样品进行分析‎.采用液相色谱。对所取样品进。行浓度分析，确定废水中的。苯胺的含量,从而了解苯胺。的降解情况。第二章设计与。计算2.1．设备选型2．1.1风机立式风机单机。功率大，调节性能好，效果显著,有极强的混合。搅拌与耐冲击‎负荷能力,曝气功率密度.大，平均传氧效率.高。采用55KW.的立式风机，型号ＰＳB３。2５0，转速：３0转／ｍin。2.1。2水泵由于UＡＳB。是下进水上出.水的结构,所以水流在反.应器内的阻力‎很大,并且反应器空。塔水流速度要。求在1.0m/h以内,所以所选择的。离心泵应是流.量小、扬程大。根据以上要求.，化工原理上册‎附录二十六知。可选择8０Z.X40－22型离心泵。，其流量为12‎—16m3/h,扬程为30m。，功率为1.5ＫW。2。2厌氧塔（ＵASB）的设计UASB反应‎器的工艺设计。包括反应区设。计和三相分离。区设计两部分。.反应区设计包。括布水器设计。和有效容积计。算。三相分离区设。计包括沉淀室.设计和气液分。离效果核算[１6］。废水排放量Q。＝30m3/d，苯胺浓度C=300mg／L,pＨ=6．0－８.０，SS=８０0mg/L,用UＡSB—活性污泥法处。理。ＵＡSB反应。温度t=３5℃,进水为模拟污。水,出水要求苯胺。浓度＜5ｍg/Ｌ，pＨ=６。5-7。5，试设计该反应。器［1７]。２。2。1反应区35℃时进水容积负。荷0.7５kgCOD/（m3／d),反应区有效深。度h<３.0m。空塔水流速度。ｕ＜1.0m／h,空塔沼气上升。速度ug〈1.0m/ｈ，污泥层高度2。．5—3.５m,等阻力布水，服务面积１－３m２/个,出水口流速2。-5m/s，沼气产率０.4ｍ3／kgＣＯDo.2。2.２有效容积V.,2.2.３底面积ｆ及.其半径R取h1=３。0m，F=V1／ｈ1＝30/3。０=10m2塔底面积f:F=ΠＲ2R2=10/３．１4则底面半径R‎=1.78m２。２。4布水器设布水点服务。面积S＝0．5m2／个，每池布水点n‎=F／S=5／0。5=１0，取ｎ＝９个，分布如图［1８］４图４布水器分布图.设布水管内流。速u１=0．5m/s，u２=0。６ｍ／ｓ，ｕ30．7ｍ/s，ｕ4=0。８ｍ/s，则直径d为ｄ１=（Q１/0.785u1）1/2＝8.74mｍｄ２＝（0.5Q/０．785ｕ2)１／2=6.18mmd３=（０．2５Q／0．785u3）1／２＝4.37mｍ2。3三相分离区‎2．3.1气封与集气。罩与短边平行,沿长边每池布.置6个集气罩‎,构成6个分离。单元，要求u3〈ｕ２〈ul＜2。０m/s,沼气管流速5.。0m/s２.３。２沉淀室设表面负荷率‎q＜１.0ｍ3/（m2.h）,停留时间:1．５-2。0ｈ，有效水深0．5—2。0ｍ，出水堰负荷a。＜5。４m３/(ｍ2.h）.（Ａ)实际表面负荷.率(Ｂ)有效水深ｈ=t.q=0．51m（Ｃ)出水堰负荷（单边开齿)a=Q/14B=0.51m3/(m２．ｈ)〈5.4m3/(m２。h)高度超过一定。的数值后，处理效率的提.高就很明显了。。第三章工艺流.程苯胺废水进入。调节池[１1]进行预处理，用在线PＨ测。定仪[10]及温控仪调节。其ＰH和温度.,打开进水阀门‎［a］,启动离心泵[9］,将废水打入U。ASＢ反应装.置[13］进行厌氧反应‎，即污泥处理。调节池上方按。有加药装置［12］，定时定量加药。。UAＳB装置。中应设有取样‎口［６]，观察口[8］,排泥口[4］，放空阀［７］，集气装置［14]，为了更好的控。制反应条件还.要设置压力表。[P］，温控仪[Ｔ］，液位计［Ｌ］等。厌氧污泥中含。有的厌氧菌可。将苯胺的苯环。打开,从而达到废水。处理的目的.从厌氧装置出。来的水经过水.封装置[5］去除厌氧过程‎产生的沼气后.,进入好氧装置。进行好痒处理。，也是污泥处理。,好氧菌能消耗.苯胺中的N，从而降低苯胺.的含量，再通过测废水。中苯胺的值来。确定出处理后‎废水中苯胺的.浓度。（流程图见附图‎)ＵAＳB反应‎器主体部分从.功能上可分为。两个区域，即反应区和气‎液固三相分离区.反应区又包括‎厌氧污泥床和。悬浮污泥层，含有大量沉降。性能良好的颗.粒污泥和絮状。污泥。废水尽可能均.匀地从反应器。底部进入，通过厌氧污泥。床与颗粒污泥。充分接触，发生厌氧发应。，产生沼气。由于废水的向。上流动和产生.的大量气体的.上升形成了良.好的自然搅拌。作用,使一部分污泥‎在反应区的污。泥床上方形成。相对稀薄的污。泥悬浮层.悬浮液进入分。离区后,附着在颗粒污。泥上的气泡撞.击到分离区中.三相分离器气.体反射板的底。部，与污泥和废水。发生分离，被收集在反应.器顶部三相分。离器的集气室。内：释放气泡后的。颗粒污泥由于。重力作用沉淀‎到污泥层的表‎面,返回反应区：液体则经出水‎堰流出反应器。。UAＳB反应‎器的正常运行。需要三个重要‎的前提［1９］：（1)反应器内形成.沉降性能良好。的颗粒污泥或。絮状污泥,(2）生产气和进水‎的均匀分布所。形成的良好的。自然搅拌作用。,（３）设计合理的三.相分离器，能使沉淀性能。良好的污泥保。留在反应器内。。污泥颗粒化是.UＡSB运行是否正.常的关键。培养出沉降性。能良好的厌氧。颗料污泥,需要适当调节。碱度和适时调‎整水力负荷,以及控制ＣO.D，Ｎ，P的比例。总结苯胺废水的处。理技术在不断.发展,除树脂、活性炭外其他‎的吸附材料不.断得以开发，高级氧化技术。[１3]－［15]的发展使苯胺‎得以完全降解.,生物技术的不.断发展使通过.微生物降解苯‎胺成为可能，从而降低了苯‎胺废水处理的.费用。但总的来说,目前对苯胺废.水的处理研究‎尚不能应用到.实际工程中，如何综合应用。各种技术以达.到高效、经济的处理目。的,仍是今后所需。要研究的课题。。在参阅国内外.有关资料的基‎础上,结合设计经验.,对UＡSＢ反。应器的工艺设。计进行了综述.、归纳,包括:反应器约容积。、高度、进水系统、三相分离设备.等几部分。并提出了可供.参考的设计准。则和设计参数.．ＵＡＳB反应.器在我国的应。用还处于起步。阶段，因本身特有的。优越性，其应用范围会。越来越广泛的‎[20］．吸收国外的成。功设计经验，结合我国的具.体情况，设计出适合我‎国废水治理的.UAＳB反应。器，对于推动我国。环保事业的发.展是很有竞义‎的.当然，在进行UＡS。B反应器的设.计时尚有许多‎地方需要改进。和完善。目前将传统的‎UASB反应。器与好氧生物。流化床结合起‎来,研制一种处理‎效率高、操作简单、占地而积小、成本较低的三。相流化床处理.设施,以适应于废水‎的处理,解决目前废水‎难于集中处理。的问题.由此看来，研制出厌氧和。好氧处理结合‎于一体的工艺。设各将会有较.好的应用前景。.参考文献［１］古杏红，耿书良，李峰.厌氧水解生物。接触氧化法处.理苯胺类化工。废水[J]．2002，28（１):69-70［2]聂永平,邓正栋,袁进．苯胺废水处理。技术研究进展。[Ｊ]．环境污染治理。技术与设备，2００3，4(3)：7７－８１［3］裘兆蓉，王车礼，承民联等．H１0３树脂。吸附废水中苯‎胺［Ｊ]．高校化学工程.学报，１９９９,1３(３）:277-2８0[４]陶红,周仕林，高廷耀。1３X分子筛。处理含苯胺废。水的实验研究。［J］。环境科学学报‎，２00２，2２（3）：408—4１1［5]陈国树，阳小燕。CTS改性瓷。土吸附水中苯。胺的研究[J]。江西科学，2００0，18（3):１５８—16１［6］徐洪秋,王思人，汪平等。用废炭黑吸附‎处理二苯胺生。产废水[J]．化工环保，1998,18（6）:323—327［7］顾加兵,陈曙光，陈元