混凝—水解/好氧MBBR-Fenton法处理抗生素发酵废水研究
发布时间：2025-05-01 11:32
对于多数制药企业来说,高浓度制药废水因其成分复杂、有机物含量高、色度深、可生化性差,难以被微生物降解,采用单一的水处理技术往往难以达到理想的效果。因此,当前急需开发一套对这类废水行之有效的处理新工艺,使其满足越来越严格的排放标准。本文根据哈尔滨某制药厂某车间排放的抗生素发酵废水水质(COD为14700～17600mg·L-1;BOD5/COD为0.25～0.26),研究采用混凝-水解酸化/好氧移动床生物膜-Fenton法来处理该废水。 首先进行了混凝法处理高浓度制药废水的实验研究。根据抗生素发酵废水中胶体的带电性质,选用和比较了六种混凝剂的处理效果;并对筛选出的混凝剂PFS从pH值、投加量、搅拌时间和沉淀时间等几方面考察了其对COD去除效果的影响;采用SEM、TEM、FT-IR以及XRD等对筛选出的混凝剂进行形貌表征,初步探讨了混凝剂形貌与混凝机理之间的联系;通过对混凝后絮体形貌的观测,研究了混凝的分形维数与絮体沉降性能的关系;通过考察不同粒径颗粒物的分布,研究了不同粒径颗粒的沉降速率对固液分离的影响。得出混凝最佳工艺参数如下: PFS最优投加量为135.2...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 制药废水处理技术的研究现状和进展
1.2.1 制药废水的来源
1.2.2 制药废水的特点
1.2.3 制药废水处理技术现状
1.2.4 制药废水处理技术的研究方向
1.3 移动床生物膜反应器的特点和研究现状
1.3.1 移动床生物膜反应器的概念及特征
1.3.2 移动床生物膜反应器工作原理
1.3.3 悬浮生物填料
1.3.4 移动床生物膜反应器的优点
1.3.5 国内外MBBR 研究现状和应用实例
1.3.6 移动床生物膜技术的发展方向
1.4 Fenton 试剂的氧化机理及研究现状
1.4.1 Fenton 试剂的来源及分类
1.4.2 常规Fenton 试剂法的反应机理
1.4.3 常规Fenton 试剂法在废水处理中的研究现状
1.5 本论文研究目的、意义及研究内容
1.5.1 论文课题来源
1.5.2 本论文研究的目的和意义
1.5.3 本论文的主要内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验装置及操作步骤
2.2.1 实验的工艺流程
2.2.2 混凝工艺操作步骤
2.2.3 水解酸化/好氧MBBR 反应装置与悬浮填料
2.2.4 Fenton 实验反应装置及操作步骤
2.3 分析项目及实验方法
2.3.1 水样的常规分析方法
2.3.2 实验用水及水质指标
2.3.3 废水的GC-MS 分析
2.3.4 废水Zeta 电位的测定
2.3.5 PFS 的形态表征
2.3.6 PFS 混凝分形实验
2.3.7 PFS 混凝颗粒物分布实验
2.3.8 生物相观察
2.3.9 VFAs 的气相色谱测定
2.3.10 MBBR 反应器内生物量的测定
2.3.11 生物膜厚度和密度的测定
2.3.12 生物填料内流场的数值模拟
2.3.13 H2O2 理论投加量的计算
2.3.14 羟基自由基的EPR 表征
第3章 抗生素废水的混凝预处理实验
3.1 废水Zeta 电位测定及胶体脱稳性质分析
3.2 混凝剂的筛选
3.3 PFS 混凝工艺参数的确定
3.3.1 pH 及混凝剂投加量对混凝效果的影响
3.3.2 搅拌时间及沉降时间对混凝效果的影响
3.4 PFS 混凝特征的探讨
3.4.1 PFS 的性质
3.4.2 PFS 的FT-IR 表征
3.4.3 PFS 的SEM 和 XRD 表征
3.4.4 PFS 的TEM 表征
3.5 絮体形态研究与颗粒物分布对固液分离的影响
3.5.1 絮体分形维数的意义
3.5.2 絮体分形维数的计算方法
3.5.3 PFS 混凝的分形维数
3.5.4 PFS 混凝出水的颗粒物分布
3.6 本章小结
第4章 水解酸化/好氧MBBR 工艺实验
4.1 水解酸化反应器的启动及运行
4.2 水解酸化工艺参数的优化
4.2.1 进水pH 对水解酸化反应器的影响
4.2.2 HRT 对水解酸化反应器的影响
4.3 好氧MBBR 工艺参数的确定
4.3.1 好氧HRT 对好氧反应器的影响
4.3.2 曝气量对好氧反应器的影响
4.4 有机负荷对水解酸化-好氧MBBR 的影响
4.4.1 容积去除率与出水浓度的关系
4.4.2 有机负荷率与容积去除率的关系
4.4.3 产VFAs 动力学
4.4.4 菌群生长动力学
4.5 生物膜微生物相分析
4.6 生物膜形貌的描述
4.6.1 好氧生物膜形貌
4.6.2 填料内流场分布与生物膜厚度关系
4.7 本章小结
第5章 好氧生物膜底物去除的动力学研究
5.1 底物去除动力学数学模型假设与推导
5.2 不同底物浓度下COD 降解动力学
5.3 不同填料填充比下COD 降解动力学
5.4 好氧MBBR 处理抗生素发酵废水的效果
5.5 本章小结
第6章 Fenton 工艺处理抗生素废水实验
6.1 不同Fenton 体系处理效果比较
6.1.1 Fenton 工艺
6.1.2 三种Fenton 体系比较结果
6.2 Fenton 工艺参数的确定
6.2.1 初始 Fe2+浓度的影响
6.2.2 H2O2 投加量的影响
6.2.3 初始pH 的影响
6.2.4 反应时间的影响
6.2.5 沉淀pH 的影响
6.2.6 载气的影响
6.2.7 H2O2 投加次数的影响
6.3 Fenton 法降解抗生素发酵废水动力学研究
6.3.1 表观速率参数的确定
6.3.2 反应级数的测定结果
6.3.3 反应温度对反应速率的影响
6.4 羟基自由基的EPR 表征研究
6.4.1 测定原理
6.4.2 EPR 表征结果及分析
6.5 连续流实验研究
6.6 进出水成分及水质的比较
6.6.1 进出水成分比较
6.6.2 进出水水质比较
6.7 不同组合工艺比较研究
6.7.1 PFS 混凝-Fenton-好氧MBBR 组合工艺
6.7.2 水解酸化/好氧MBBR-Fenton-好氧MBBR 组合工艺
6.7.3 PFS 混凝-水解酸化/好氧MBBR-Fenton 组合工艺
6.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
发明专利
致谢
个人简历
本文编号：4042207
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 制药废水处理技术的研究现状和进展
1.2.1 制药废水的来源
1.2.2 制药废水的特点
1.2.3 制药废水处理技术现状
1.2.4 制药废水处理技术的研究方向
1.3 移动床生物膜反应器的特点和研究现状
1.3.1 移动床生物膜反应器的概念及特征
1.3.2 移动床生物膜反应器工作原理
1.3.3 悬浮生物填料
1.3.4 移动床生物膜反应器的优点
1.3.5 国内外MBBR 研究现状和应用实例
1.3.6 移动床生物膜技术的发展方向
1.4 Fenton 试剂的氧化机理及研究现状
1.4.1 Fenton 试剂的来源及分类
1.4.2 常规Fenton 试剂法的反应机理
1.4.3 常规Fenton 试剂法在废水处理中的研究现状
1.5 本论文研究目的、意义及研究内容
1.5.1 论文课题来源
1.5.2 本论文研究的目的和意义
1.5.3 本论文的主要内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验装置及操作步骤
2.2.1 实验的工艺流程
2.2.2 混凝工艺操作步骤
2.2.3 水解酸化/好氧MBBR 反应装置与悬浮填料
2.2.4 Fenton 实验反应装置及操作步骤
2.3 分析项目及实验方法
2.3.1 水样的常规分析方法
2.3.2 实验用水及水质指标
2.3.3 废水的GC-MS 分析
2.3.4 废水Zeta 电位的测定
2.3.5 PFS 的形态表征
2.3.6 PFS 混凝分形实验
2.3.7 PFS 混凝颗粒物分布实验
2.3.8 生物相观察
2.3.9 VFAs 的气相色谱测定
2.3.10 MBBR 反应器内生物量的测定
2.3.11 生物膜厚度和密度的测定
2.3.12 生物填料内流场的数值模拟
2.3.13 H2O2 理论投加量的计算
2.3.14 羟基自由基的EPR 表征
第3章 抗生素废水的混凝预处理实验
3.1 废水Zeta 电位测定及胶体脱稳性质分析
3.2 混凝剂的筛选
3.3 PFS 混凝工艺参数的确定
3.3.1 pH 及混凝剂投加量对混凝效果的影响
3.3.2 搅拌时间及沉降时间对混凝效果的影响
3.4 PFS 混凝特征的探讨
3.4.1 PFS 的性质
3.4.2 PFS 的FT-IR 表征
3.4.3 PFS 的SEM 和 XRD 表征
3.4.4 PFS 的TEM 表征
3.5 絮体形态研究与颗粒物分布对固液分离的影响
3.5.1 絮体分形维数的意义
3.5.2 絮体分形维数的计算方法
3.5.3 PFS 混凝的分形维数
3.5.4 PFS 混凝出水的颗粒物分布
3.6 本章小结
第4章 水解酸化/好氧MBBR 工艺实验
4.1 水解酸化反应器的启动及运行
4.2 水解酸化工艺参数的优化
4.2.1 进水pH 对水解酸化反应器的影响
4.2.2 HRT 对水解酸化反应器的影响
4.3 好氧MBBR 工艺参数的确定
4.3.1 好氧HRT 对好氧反应器的影响
4.3.2 曝气量对好氧反应器的影响
4.4 有机负荷对水解酸化-好氧MBBR 的影响
4.4.1 容积去除率与出水浓度的关系
4.4.2 有机负荷率与容积去除率的关系
4.4.3 产VFAs 动力学
4.4.4 菌群生长动力学
4.5 生物膜微生物相分析
4.6 生物膜形貌的描述
4.6.1 好氧生物膜形貌
4.6.2 填料内流场分布与生物膜厚度关系
4.7 本章小结
第5章 好氧生物膜底物去除的动力学研究
5.1 底物去除动力学数学模型假设与推导
5.2 不同底物浓度下COD 降解动力学
5.3 不同填料填充比下COD 降解动力学
5.4 好氧MBBR 处理抗生素发酵废水的效果
5.5 本章小结
第6章 Fenton 工艺处理抗生素废水实验
6.1 不同Fenton 体系处理效果比较
6.1.1 Fenton 工艺
6.1.2 三种Fenton 体系比较结果
6.2 Fenton 工艺参数的确定
6.2.1 初始 Fe2+浓度的影响
6.2.2 H2O2 投加量的影响
6.2.3 初始pH 的影响
6.2.4 反应时间的影响
6.2.5 沉淀pH 的影响
6.2.6 载气的影响
6.2.7 H2O2 投加次数的影响
6.3 Fenton 法降解抗生素发酵废水动力学研究
6.3.1 表观速率参数的确定
6.3.2 反应级数的测定结果
6.3.3 反应温度对反应速率的影响
6.4 羟基自由基的EPR 表征研究
6.4.1 测定原理
6.4.2 EPR 表征结果及分析
6.5 连续流实验研究
6.6 进出水成分及水质的比较
6.6.1 进出水成分比较
6.6.2 进出水水质比较
6.7 不同组合工艺比较研究
6.7.1 PFS 混凝-Fenton-好氧MBBR 组合工艺
6.7.2 水解酸化/好氧MBBR-Fenton-好氧MBBR 组合工艺
6.7.3 PFS 混凝-水解酸化/好氧MBBR-Fenton 组合工艺
6.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
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