苯胺廢水生物處理

1、苯胺廢水的生物處理摘要本課題主要介紹了苯胺廢水的各種處理方法：物理，化學(xué),生物,生 化處理法等，以及苯胺廢水的處理原理、方法、工藝流程。課題研究著 重于生物法處理苯胺廢水的運行特性、 實驗論證該法處理苯胺廢水的可 行性，并將實驗結(jié)果應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，計算并設(shè)計厭氧池和曝氣池的 規(guī)格.在整個實驗過程中，運行分為啟動培養(yǎng)和馴化以及穩(wěn)定運行兩個 階段.實驗室通過馴化得到一株能夠高效降解苯胺的菌，實驗中考察了該菌對苯胺的降解能力和絮凝特性，并采用生物強化的方法將其投加到 UASB反應(yīng)系統(tǒng)中，考察其對提高系統(tǒng)含苯胺廢水處理能力的改善。關(guān)鍵詞：苯胺；廢水；UASB生化降解iBiological Treat

2、me nt of An ili ne WastewaterAbstractThe major topics in troduced a variety of an ili ne wastewater treatme nt: physical, chemical, biological, chemical and biological treatme nt, as well as the prin ciple of an ili ne wastewater treatme nt, methods, processes. Research focuses on the biological tre

3、atment of aniline wastewater operating characteristics, experimental verification of the Act dealing with the feasibility of an ili ne wastewater, and experime ntal results applied to actual producti on, calculati on and desig n of an aerobic ponds and aerati on tank specificati ons. In the en tire

4、experime nt process, start to run in to, as well as trai ning and acclimati on and stable operati on of two stages. a laboratory to be able to through the domesticati on of an ili ne-degradi ng bacteria,Experime ntal study of the bacteria in the degradati on of an ili ne and flocculatio n properties

5、, and the use of biological methods to stre ngthe n their vote in resp onse to added UASB system, in specti on system to improve its wastewater treatme nt capacity of an ili ne with improveme nts.Key words: Aniline ; wastewater; UASB; BiodegradationII引言1第一章實驗2.1.1實驗材料及儀器21.2實驗研究內(nèi)容及實驗分析項目和方法 21.2.1實驗

6、條件21.2.2污泥馴化31.2.3污泥馴化期間的試驗研究 31.2.4 測定項目及方法 41.2.5 水樣的取樣及分析4第二章設(shè)計與計算 .4.2.1.設(shè)備選型42.1.1 風(fēng)機42.1.2 水泵42.2厭氧塔（UASB的設(shè)計 42.2.1反應(yīng)區(qū)52.2.2有效容積V, 52.2.3底面積f及其半徑R52.2.4布水器52.3三相分離區(qū)62.3.1氣封與集氣罩 62.3.2沉淀室6第三章工藝流程Z.總結(jié)8.參考文獻9.i引言苯胺廢水的研究對實現(xiàn)化工工業(yè)化有十分重要的意義苯胺作為一種重要的有機化工原料和化工產(chǎn)品，由其制得的化工產(chǎn)品和中間體有300余種，廣泛應(yīng)用于染料、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍工等行業(yè)，其

7、本身也可作為黑色染料使用。國內(nèi)眾多染料廠、 農(nóng)藥廠、制藥廠及其它化工廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生各類苯胺廢水，其質(zhì)量濃度可達 數(shù)千mg/L。由于苯胺對生態(tài)生物的毒性，其已經(jīng)被列入“中國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名 單”中，在排水中要求嚴(yán)格控制，我國規(guī)定的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中苯胺類物質(zhì)的最 高允許排放濃度為5.0mg/L。本研究的目的在于：（1）通過對廢水中苯胺的濃度的研究來說明廢水的處理對環(huán)保 的重要意義。（2）通過實驗計算出處理 30噸含苯胺30mg/l的廢水所需要的UASB 設(shè)備容量，并設(shè)計出合理的工藝流程。（3）通過實驗和計算體現(xiàn)苯胺廢水處理對化 工發(fā)展的重要作用。目前隨著化工工業(yè)的發(fā)展，苯胺的需求明顯上升

8、，由此進入環(huán)境的量也會越來 越大。如何減少苯胺對環(huán)境的污染，已經(jīng)引起了人們的高度關(guān)注。目前國內(nèi)外對苯 胺廢水的處理主要有物理，化學(xué)，生物等方法苯胺廢水的毒性強，生物降解性差，現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)難以有效去除污染，但 隨著高效苯胺降解菌的篩選分離，生物處理方法具有很大的潛力。古杏紅等采用厭氧水解一生物接觸氧化法2-4處理苯胺類化工廢水，并在生 物接觸氧化池中引入苯胺特效降解菌5卜一STR-NiTRQ顧加兵等采用汽提一生化 法處理工藝處理苯胺廢水，其中生化處理采用具有能代謝難降解有機物能力的 H.S.B.菌種和UASB SBR法串聯(lián)的工藝。李爾煬等報道了從自然界分離的一株能 以苯胺為唯一氮源和碳源、

9、同時降解苯胺的節(jié)桿菌4#。劉志培9等從活性污泥中分離得到一株能以苯胺為唯一碳、氮源和能源生長的細(xì)菌AN3,鑒定為食酸叢毛單胞菌， 苯胺的最高降解濃度5000 mg/L以上。盛多紅何等通過馴化培養(yǎng)，從含苯胺的化工 廢水處理廠生化曝氣池污泥中分離出一株高效苯胺降解菌H6-2,為不動桿菌屬在苯胺濃度低于3000 mg/L的無機鹽培養(yǎng)基中均可生長,在含苯胺800 mg/L的無機鹽溶 液中,通氣量為0.4 L/min ,30 C ,培養(yǎng)15 h可使苯胺去除率達100%GitiEmtiazi 11-12等首次報道了用快速增長的真菌鐮刀霉（Fusarium）和根霉（Rhizopus）降解苯胺及其衍生物的研究

10、,這兩種菌可以以苯胺作為唯一的氮源和碳 源。第一章實驗1.1實驗材料及儀器自制厭氧塔（UASB,恒溫水浴鍋（JY-501型，最高使用溫度：95,電壓：220V, 功率：15KW，DHL-A電腦恒流泵（微量），電動式空氣壓縮機（功率：20W電壓： 220V/50HZ,進氣量：55L/min）,數(shù)字式實驗室酸度計PHS-3CT，調(diào)解池，溫控儀， 好氧池（SBR，一般實驗儀器等。藥品：苯胺，磷酸二氫鉀，氯化銨，葡萄糖，甲醇1.2實驗研究內(nèi)容及實驗分析項目和方法本課題研究以UASB反應(yīng)系統(tǒng)為依托，采用實驗室馴化得到的降解細(xì)菌強化處 理含高濃度苯胺廢水，研究其苯胺降解能力和絮凝特性，并考察其生物強化效能

11、。通 過實驗室馴化得到可以高效降解苯胺的菌種，實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的處理苯胺廢 水的目的，并將試樣結(jié)果應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。通過實驗計算出處理30噸含苯胺300mg/l的廢水所需要的UASB設(shè)備容量，并以液相色譜法測定廢水中苯胺的濃度來 研究廢水的生物處理。通過實驗計算出處理30噸含苯胺300mg/l（測COD=75Chg/l） 的廢水所需要的UASB設(shè)備容量，并設(shè)計出合理的工藝流程。1.2.1實驗條件厭氧折流板反應(yīng)器（UASB）和曝氣設(shè)備（SBR）的實驗底物均采用化工廠生產(chǎn)的 苯胺廢水，水樣配制中補充少量 N, P,正常運行中滿足 COD:N:P=100:5:1,調(diào)節(jié)PH 值在6.0-8.0之間

12、，以保證反應(yīng)器正常運行。1.2.2污泥馴化試驗廢水為模擬苯胺溶液，試驗污泥取自濱化水處理廠的曝氣池回流污泥，取回 的活性污泥曝氣24 h后沉降30 min,棄去上清液，將所取的泥水混合物3L加到反應(yīng) 器中，然后稱取一定量的分析純苯胺，與自來水5 L(包括100 mLNH4CI和KH2PO4混 合而成的V(C) ： V(N) ： V(P)=100 : 5 : 1營養(yǎng)液)混合均勻加至反應(yīng)器中，進行培養(yǎng) 馴化.馴化初期控制CODcr在300 mg/L左右，每兩小時取樣測COD濃度，當(dāng)COD去 除率上升后，逐步提高苯胺溶液的濃度，使進水混合后CODcr達到2000 mg/L左右.苯 胺進水濃度過高，表

13、現(xiàn)出有毒有機物對生物的抑制效應(yīng)，影響污染物的去除效果，因此, 試驗控制進水混合后 CODcr為2000 mg/L左右.1.2.3污泥馴化期間的試驗研究馴化期間，逐漸增加苯胺廢水的量，每變化一次廢水維持五天，待運行穩(wěn)定后再次改變化工廠廢水的量，各階段馴化結(jié)束后出水苯胺含量及COD含量見下表馴化期間各階段廢水中苯胺含量及相應(yīng)出水苯胺含量和COD含量表1各階段馴化結(jié)束后出水苯胺含量及 COD含量初始苯胺含量(mg/l)1030507090馴化時間(/d)55555馴化后苯胺含量(mg/l)4.0805.1015.6255.9716.163苯胺去除率(mg/l)97.4692.1792.1592.01

14、91.10馴化后COD含量 mg/l6951563117由表1可見，經(jīng)過一段時間的馴化后，其中的微生物能夠去除大部分的苯胺，COD全部降到100m g/L,以下可知，苯胺得到了有效降解。124測定項目及方法濃度液相色譜法測定苯胺廢水中苯胺的濃度。PH值 廣泛試紙（1-14）和精密試紙（5.0-9.0）和數(shù)字式實驗室酸度計 PHS-3CT水溫 水銀溫度計（1-100 C）和溫控儀1.2.5水樣的取樣及分析實驗中采用分時取樣的方法，每天早8時至晚8時每2小時取一次樣，并對樣品 編號，兩天一周期對樣品進行分析。采用液相色譜對所取樣品進行濃度分析，確定廢 水中的苯胺的含量，從而了解苯胺的降解情況。第二

15、章設(shè)計與計算2.1 .設(shè)備選型2.1.1風(fēng)機立式風(fēng)機單機功率大，調(diào)節(jié)性能好，效果顯著，有極強的混合攪拌與耐沖擊負(fù) 荷能力，曝氣功率密度大，平均傳氧效率高。采用55KW的立式風(fēng)機，型號PSB3250, 轉(zhuǎn)速：30轉(zhuǎn)/min。2.1.2水泵由于UASB是下進水上出水的結(jié)構(gòu)，所以水流在反應(yīng)器內(nèi)的阻力很大，并且反 應(yīng)器空塔水流速度要求在1.0m/h以內(nèi)，所以所選擇的離心泵應(yīng)是流量小、揚程大。 根據(jù)以上要求，化工原理上冊附錄二十六知可選擇80ZX40-22型離心泵，其流量為12-16m3/h，揚程為30m 功率為1.5Kw2.2厭氧塔（UASB的設(shè)計UASB反應(yīng)器的工藝設(shè)計包括反應(yīng)區(qū)設(shè)計和三相分離區(qū)設(shè)計

16、兩部分。反應(yīng)區(qū)設(shè)計包括布水器設(shè)計和有效容積計算。三相分離區(qū)設(shè)計包括沉淀室設(shè)計和氣液分離效 果核算16 0廢水排放量 Q=30m3/d，苯胺濃度 C=300 mg/L, pH=6.0-8.0,SS=800 mg/L,用UASB-活性污泥法處理。UASB反應(yīng)溫度t=35C，進水為模擬污水，出水要求苯胺 濃度< 5 mg/L, pH=6.5-7.5，試設(shè)計該反應(yīng)器17。2.2.1反應(yīng)區(qū)335E時進水容積負(fù)荷0.75 kg COD/( m /d)，反應(yīng)區(qū)有效深度h<3.0m?？账?速度u<1.0m/h,空塔沼氣上升速度ug < 1.0 m/h，污泥層高度2.5-3.5m,等

17、阻力布水，23服務(wù)面積1-3m /個，出水口流速2-5 m/s,沼氣產(chǎn)率0.4 m/kgCODo2.2.2有效容積V,口 嚴(yán) 750 10二咖3N0.752.2.3底面積f及其半徑R取 h1=3.0m,F=V1/h1=30/3.0=10m2塔底面積f:2 2F=n R2R2=10/3.14則底面半徑R=1.78m2.2.4布水器設(shè)布水點服務(wù)面積S=0.5m2/個，每池布水點n=F/S=5/0.5=1o，取n=9個，分布如圖184圖4布水器分布圖設(shè)布水管內(nèi)流速 ui=O .5 m/s, 12=0. 6 m/s, us0.7 m/s,U4=0.8 m/s,則直徑 d 為1/2di=(Qi/0.78

18、5u i) =8.74mm1/2d2=(0.5Q/0.785u2) =6.18mm1/2ds=(0.25Q/0.785u3) =4.37mm2.3三相分離區(qū)2.3.1氣封與集氣罩6個分離單元，要求，有效水深0.5-2.0 m ，與短邊平行，沿長邊每池布置6個集氣罩，構(gòu)成U3<U2<ui<2.0m/s沼氣管流速 5.0m/s2.3.2沉淀室設(shè)表面負(fù)荷率q<1.0 m3/(m2.h)，停留時間:1.5-2.0h、”32出水堰負(fù)荷a<5.4m/(m .h)。(A) 實際表面負(fù)荷率q =-500.2555m3/(m2 h) 1.0m3/(mlh)F 14漢7漢2(B) 有

19、效水深h=t.q=0.51 m(C) 出水堰負(fù)荷(單邊開齒)a = Q/14B=0.51m3/(m2.h)<5.4 m 3/(m2.h)高度超過一定的數(shù)值后，處理效率的提高就很明顯了。第三章工藝流程苯胺廢水進入調(diào)節(jié)池11進行預(yù)處理，用在線PH測定儀10及溫控儀調(diào)節(jié)其 PH和溫度，打開進水閥門a，啟動離心泵9，將廢水打入UAS皈應(yīng)裝置13進 行厭氧反應(yīng)，即污泥處理。調(diào)節(jié)池上方按有加藥裝置12，定時定量加藥。UASB裝置中應(yīng)設(shè)有取樣口，觀察口 8，排泥口 4，放空閥7，集氣裝置14，為了 更好的控制反應(yīng)條件還要設(shè)置壓力表P，溫控儀T，液位計L等。厭氧污泥中 含有的厭氧菌可將苯胺的苯環(huán)打開，從

20、而達到廢水處理的目的。從厭氧裝置出來的 水經(jīng)過水封裝置5去除厭氧過程產(chǎn)生的沼氣后，進入好氧裝置進行好癢處理，也 是污泥處理，好氧菌能消耗苯胺中的N,從而降低苯胺的含量，再通過測廢水中苯胺的值來確定出處理后廢水中苯胺的濃度。(流程圖見附圖)UASB反應(yīng)器主體部 分從功能上可分為兩個區(qū)域，即反應(yīng)區(qū)和氣液固三相分離區(qū)。反應(yīng)區(qū)又包括厭氧污泥床和懸浮污泥層，含有大量沉降性能良好的顆粒 污泥和絮狀污泥。廢水盡可能均勻地從反應(yīng)器底部進入，通過厭氧污泥床與顆粒污 泥充分接觸，發(fā)生厭氧發(fā)應(yīng)，產(chǎn)生沼氣。由于廢水的向上流動和產(chǎn)生的大量氣體的 上升形成了良好的自然攪拌作用，使一部分污泥在反應(yīng)區(qū)的污泥床上方形成相對稀

21、薄的污泥懸浮層。懸浮液進入分離區(qū)后，附著在顆粒污泥上的氣泡撞擊到分離區(qū)中 三相分離器氣體反射板的底部，與污泥和廢水發(fā)生分離，被收集在反應(yīng)器頂部三相 分離器的集氣室內(nèi)：釋放氣泡后的顆粒污泥由于重力作用沉淀到污泥層的表面，返 回反應(yīng)區(qū)：液體則經(jīng)出水堰流出反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器的正常運行需要三個重要的前 提19:(1)反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥，(2)生產(chǎn)氣和進水的 均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用，(3)設(shè)計合理的三相分離器，能使沉淀性能 良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi).污泥顆?；荱AS B運行是否正常的關(guān)鍵。培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆料 污泥，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)堿度和適時調(diào)整水力負(fù)荷，

22、以及控制COD, N, P的比例?？偨Y(jié)苯胺廢水的處理技術(shù)在不斷發(fā)展，除樹脂、活性炭外其他的吸附材料不斷得以 開發(fā),高級氧化技術(shù)13-15的發(fā)展使苯胺得以完全降解，生物技術(shù)的不斷發(fā)展使通過 微生物降解苯胺成為可能，從而降低了苯胺廢水處理的費用。但總的來說，目前對苯 胺廢水的處理研究尚不能應(yīng)用到實際工程中，如何綜合應(yīng)用各種技術(shù)以達到高效、 經(jīng)濟的處理目的，仍是今后所需要研究的課題。在參閱國內(nèi)外有關(guān)資料的基礎(chǔ)上， 結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，對UASB反應(yīng)器的工藝設(shè)計 進行了綜述、歸納，包括:反應(yīng)器約容積、高度、進水系統(tǒng)、三相分離設(shè)備等幾部分 并提出了可供參考的設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計參數(shù) .UASB反應(yīng)器在我國的應(yīng)用還處

23、于起步 階段，因本身特有的優(yōu)越性，其應(yīng)用范圍會越來越廣泛的20.吸收國外的成功設(shè)計經(jīng) 驗，結(jié)合我國的具體情況，設(shè)計出適合我國廢水治理的UASB反應(yīng)器，對于推動我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展是很有競義的.當(dāng)然，在進行UASB反應(yīng)器的設(shè)計時尚有許多地 方需要改進和完善。目前將傳統(tǒng)的UASB反應(yīng)器與好氧生物流化床結(jié)合起來， 研制 一種處理效率高、操作簡單、占地而積小、成本較低的三相流化床處理設(shè)施，以適 應(yīng)于廢水的處理，解決目前廢水難于集中處理的問題。由此看來，研制出厭氧和好 氧處理結(jié)合于一體的工藝設(shè)各將會有較好的應(yīng)用前景。8參考文獻1 古杏紅，耿書良，李峰.厭氧水解生物接觸氧化法處理苯胺類化工廢水J.2002,

24、28(1):69702 聶永平，鄧正棟，袁 進.苯胺廢水處理技術(shù)研究進展J.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4( 3): 77-813 裘兆蓉，王車禮，承民聯(lián)等.H103樹脂吸附廢水中苯胺J.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報,1999,13(3):277 2804 陶紅，周仕林，高廷耀.13X分子篩處理含苯胺廢水的實驗研究J.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2002,22(3):408 4115 陳國樹，陽小燕.CTS改性瓷土吸附水中苯胺的研究J.江西科學(xué),2000,18(3):158161 徐洪秋，王思人，汪平等用廢炭黑吸附處理二苯胺生產(chǎn)廢水J.化工環(huán)保,1998,18(6):3233277 顧加兵，陳曙光，陳元等.CTMAB-粘土吸附處理水中苯酚、苯胺和對硝基苯酚的性能及應(yīng)用研究J.水處理技術(shù),1997,23(5):291 2968 李爾煬，嚴(yán)蓮荷，土風(fēng)云氧化法測定苛氯廢水的研究J.中國環(huán)境監(jiān)測，1999, 18( 5):268-2929 文怙培，黃民生電極生物膜法反硝化的實驗研究J.上海環(huán)境科學(xué)，199