新型陶?；F碳微電解-UAF-UBAF組合工藝處理環(huán)丙沙星廢水研究.pdf

1、環(huán)丙沙星是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的一種廣譜型抗菌新藥，其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有大量有毒有機(jī)廢水產(chǎn)生。環(huán)丙沙星廢水中含有抗生素成品及醫(yī)藥生產(chǎn)中間體等高濃度有機(jī)物，抑菌性強(qiáng)，難以直接生物降解，進(jìn)入水體污染物危害大。因此，研發(fā)出高效的環(huán)丙沙星廢水處理技術(shù)是十分迫切和必要的。本文旨在研究以新型鐵碳陶粒為填料的鐵碳微電解預(yù)處理系統(tǒng)和以輕質(zhì)污泥陶粒為填料的厭氧-好氧生物濾池系統(tǒng)聯(lián)合處理模擬環(huán)丙沙星廢水的降解效果。通過(guò)開展一系列的試驗(yàn)研究，初步探明了該組合工藝

2、應(yīng)用于環(huán)丙沙星廢水處理的可行性和優(yōu)越性，確定了適宜的工藝條件，以期為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。
　　在陶?；F碳微電解預(yù)處理環(huán)丙沙星廢水的研究中，主要考察了進(jìn)水pH、氣水比(A/L)和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)CODcr，TOC和CIP去除效果的影響。反應(yīng)體系的最適進(jìn)水pH為4，最佳氣水比為15，最佳反應(yīng)時(shí)間為3h。在最優(yōu)反應(yīng)條件下，對(duì)CODcr，TOC和CIP的去除率分別穩(wěn)定在57％，73％和34％左右。經(jīng)過(guò)鐵碳

3、微電解預(yù)處理后，廢水中部分環(huán)丙沙星大分子被去除或結(jié)構(gòu)遭到破壞，廢水的可生化性有明顯改善，其可生化性系數(shù)BOD5/COD的值由0.21增大到0.43，有利于后續(xù)生物處理的進(jìn)行。
　　在優(yōu)化的鐵碳微電解系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本研究建立了陶?；F碳微電解-曝氣生物濾池(UBAF)組合工藝，采用UBAF系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的環(huán)丙沙星廢水進(jìn)行生化處理。探討了該組合系統(tǒng)對(duì)模擬環(huán)丙沙星廢水中CODcr、NH4-N、TP及CIP的去除情況。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該組

4、合系統(tǒng)初步可以實(shí)現(xiàn)在低有機(jī)負(fù)荷、高環(huán)丙沙星負(fù)荷下，同步脫除碳、磷及環(huán)丙沙星的目的，當(dāng)進(jìn)水CODcr及CIP濃度分別為1000mg/L和50-70mg/L，該組合系統(tǒng)對(duì)CODcr、NH4-N、TP及CIP的去除率達(dá)到90％、95％、98％和97％左右。鐵碳微電解預(yù)處理很大程度上促進(jìn)了組合系統(tǒng)對(duì)TP和CIP的去除。
　　本論文進(jìn)一步研究了環(huán)丙沙星對(duì)好氧微生物種群結(jié)構(gòu)演替的影響，分析了鐵碳微電解-UBAF組合系統(tǒng)對(duì)環(huán)丙沙星的降解機(jī)理。微

5、生物種群高通量測(cè)序結(jié)果表明，長(zhǎng)期培養(yǎng)環(huán)境下生物濾池內(nèi)微生物群落的豐富性、均勻性和多樣性隨CIP添加量的增加而顯著增大。根據(jù)對(duì)微生物種群的變化規(guī)律及細(xì)菌的功能分析，UBAF中對(duì)CIP起生物降解作用的微生物種類主要有:鞘脂單胞菌科、叢毛單胞菌科、羅爾斯通菌屬、慢生根瘤菌屬、黃單胞菌屬、根瘤菌科、螺桿菌屬，假單胞菌屬和節(jié)細(xì)菌屬等。通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)聯(lián)用技術(shù)在鐵碳微電解出水中檢測(cè)出了超過(guò)12種環(huán)丙沙星降解產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)單獨(dú)UBAF處理

6、之后檢測(cè)到3種降解產(chǎn)物。根據(jù)產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步推測(cè)出了4條環(huán)丙沙星可能的降解途徑，在UBAF中僅觀察到了降解途徑a和b的發(fā)生。
　　為了對(duì)有機(jī)物和環(huán)丙沙星濃度均較高的環(huán)丙沙星廢水進(jìn)行處理，本研究進(jìn)一步建立了新型陶?；F碳微電解-厭氧-好氧生物濾池(UAF-UBAF)組合系統(tǒng)，采用UAF-UBAF串聯(lián)系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廢水進(jìn)行深度生化處理，考察了進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷和CIP負(fù)荷對(duì)組合系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響。長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該組合系統(tǒng)處理環(huán)丙

7、沙星廢水過(guò)程中表現(xiàn)出了有機(jī)負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，環(huán)丙沙星耐受能力及降解能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在進(jìn)水CODcr和CIP濃度分別達(dá)到3000mg/L和100mg/L條件下，該組合系統(tǒng)對(duì)廢水中CODcr、NH4-N、TP和CIP的去除率分別可以達(dá)到98％、96％、90％和98％。
　　本研究對(duì)陶?；F碳微電解的強(qiáng)化方法進(jìn)行了研究，主要探究了通過(guò)建立催化微電解體系和外加直流電源的強(qiáng)化效果。首先，以固體廢物高爐除塵灰為主要原料制備出新型鐵-鎳催

8、化微電解陶粒(Fe-Ni CCF)，并與傳統(tǒng)鐵碳微電解陶粒處理環(huán)丙沙星的效果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e-Ni雙金屬催化微電解體系極大促進(jìn)了對(duì)CIP的去除,當(dāng)初始廢水中CIP的濃度為100mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)24h的降解Fe-Ni CCF對(duì)CIP的去除率幾乎可以達(dá)到100％，大大高于傳統(tǒng)鐵碳微電解陶粒的去除率(75％)。該研究同時(shí)也證明了固體廢物高爐除塵灰應(yīng)用于制備鐵碳微電解陶粒的可行性，為高爐除塵灰的資源化利用提供了一條新途徑。其次，外加