硝基苯类废水生化处理过程污泥减量化研究
目 录
1 引言 1
1.1 硝基苯类废水危害 1
1.2 硝基苯类废水处理新技术 1
1.3 国内外硝基苯生化处理研究现状以及污泥减量化研究 1
1.4 污泥产生 3
1.5 污泥处理 4
1.6 目的及意义 4
2 实验部分 4
2.1 实验药品和仪器 4
2.2 实验方法 6
3 实验数据 9
3.1 挂膜前后对照 9
3.2 驯化数据 9
3.3 比例系数K 10
3.4 污泥量 10
3.5 活性污泥与生物膜对比分析 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16
1 引言
硝基苯是一种重要的化学中间体，在医药、农药等许多领域应用非常高。现如今，企业这么多，在它们的生产过程中肯定会产生含有硝基苯的废水，而且它本身带有非常高的毒性，有可能导致不孕不育，得癌症、基因突变等危险，如果这些化工废水没有处理而直接排入下水道中，这将会对我们的生活环境以及饮用水安全造成巨大威胁[1]。对于硝基苯废水的处理工艺目前来说相对成熟，现在经常使用的工艺路线是：铁碳微电解+芬顿氧化+混凝沉淀+生化处理技术。这个工艺能够使硝基苯类废水达标排放，但是处理过程张产生的污泥量很大，按照国家危废名录（2009）要求，化工废水处理过程中产生的污泥属于危险固废，必须按照危废的环保管理要求进行处置。一般化工废水处理过程产生的污泥都是委托有资质单位进行处理，处理费用高（大约在4500元/吨），从目前硝基苯类废水处理技术的发展趋势来讲，一方面是新技术的探
索与研发，另一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方面是处理过程的污泥减量化研究，降低处理成本。目前对于硝基苯废水处理过程污泥减量化的研究较少，现有的研究主要集中在产生污泥以后末端的脱水减量化研究，并没有对前端污泥的产生过程进行控制[2] 。
1.1 硝基苯类废水的危害
硝基苯是一种剧毒的化学品，具有很强的致癌和致突变性，属于我国确定的68种优先控制的有毒化学品之一。人如果长时间摄入会导致血红蛋白变性，能引起紫绀，刺激皮肤和眼睛，影响中枢神经系统，使人感到疲劳，头痛，轻度头晕和眩晕，以及恶心呕吐，持续接触将危及生命，出现黄疸和引起贫血可引起皮肤炎症、贫血、肝脏肾脏功能损坏和精神衰弱等疾病。由于硝基苯及其衍生物对生态生物的毒性极大，被列为环境优先控制污染物，在工业排水中要求严格控制。
1.2 硝基苯类废水处理新技术
硝基苯废水因其废水量大、处理难度高成为国内外水处理的一个热点和难点研究对象。其中吸附法、超临界CO2萃取法、臭氧氧化法、超临界水氧化法、光-芬顿氧化法以及生物法等是目前处理硝基苯废水的新技术。
1.3 国内外硝基苯生化处理研究现状以及污泥减量化研究
许许多多研究人员就关于硝基苯的微生物降解方面做了大量的科研[3-8]，并且发现了蛮多可以降解硝基苯的微生物，例如屎拟杆菌、白腐菌、假单胞菌等，而且找出了部分微生物降解硝基苯的途径和机制，可以降解硝基苯的微生物分为两类，一
类是好氧微生物，一类是厌氧微生物。 任源等[9]把两株高效厌氧菌广泛培养之后，通过厌氧填充挂膜，周期30天，挂膜完成后，开始试验，进水硝基苯浓度为350-450，水力停留时间一天，一天之后，测量数值，硝基苯去除率为40%，COD的去除率高达80%，张波等[10]用ABR处理废水，实验结果表明，如果使用没有驯化过的污泥在浓度为10mg/L的硝基苯废水中，那么表现的不是很好，但是一旦使用驯化过的污泥，情况就不一样了，当进水COD为2088，硝基苯浓度为16.8的时候，温度控制在35℃左右，水利停留时间一天，能够有效的处理废水，而且COD和硝基苯的去除率都高达80%以上，为了提高降解率，董玲玲等[11]把Fe0放入其中，实现生物代谢和电子催化，实验结果表明，Fe0可以改变硝基苯的转化率，整个过程中，Fe0主要就是给厌氧生物提供电子，生成对微生物有营养的二价铁和三价铁，张等[12]也发现铁离子可以帮助硝基苯厌氧反应，曾苏[13]通过研究，发现在水中添加葡萄糖可以排除掉细菌的代谢产物，能够提高降解能力。
Ghyooy等[14]使用二段膜生物反应器来控制污泥量的产生，并且可以有效减少污泥，第一阶段完全混合反应，保持污泥的停留时间短暂，而且还可以扩散细菌的生长环境，第二阶段浸没反应器，让污泥的停留时间变长，促进微生物生长，实验结果显示，污泥产率比两段活性污泥的低，原因有可能是长时间的污泥停留时间使得微生物有足够的时间来捕食分解。
生物膜法是一个减少剩余污泥的污水处理方法，活性污泥法和生物膜法差不多，都是靠微生物来除掉废水中的有机物，生物膜它是利用微生物挂膜在载体上，每当废水冲过载体，微生物就开始吸附，吞噬，吸收废水中的有营养的物质来繁殖，同时净化废水。生物膜有许多优点，例如生物多样性，食物链长，剩余污泥少，净化功能高等。因此，现在很多污水处理厂都用这个方法来处理废水。王宝贞等[15]发现了新技术：淹没式生物膜，并且在某厂中试行，该厂的污水处理量为8000立方米每天，运行了三年，没出现什么故障，设备性能良好，而且二沉池中的剩余污泥只有一点点[16]。Yu[17]研究另一种生物膜反应器：好氧生物流化床，发现它占地面积小，处理效率还很高，耐冲击能力大，操作方便，而且也不要污泥回流，微生物高浓度也没关系，传质效果棒等一系列优点。荷兰的Frijters发现了新的反应器：Circox 气升式流化床，它容积负荷大，床内可以拥有的生物量很多，最主要的是产生的剩余污泥还很少，比普通的活性污泥法要低，而且这个反应器分两个区域：好氧区和厌氧区。研究表明，在OSA工艺中，在厌氧区域中，氧化还原点位可以让污泥变少，而且可以让COD去除率提高以及让污泥更好的沉淀，其中原因有可能是因为厌氧，也许还是氧化还原的问题，其中原理还需要进一步探讨，Chudoba等人研究发现，OSA工艺产生的污泥量比传统的活性污泥法减少了至少20%，如果效果好的话，有可能到达65%。
为了解决剩余污泥问题，有三个主要的尝试：（1）预处理剩余污泥通过污泥解体或矿化使用化学或物理处理，如臭氧、热或机械处理，然后将预处理后的污泥回流到曝气池。（2）限制使用污泥生长代谢解偶联剂，（3）通过好氧沉淀缺氧活性污泥法减少剩余污泥产量（OSA系统），活性污泥在缺氧区没有食物和低氧化还原电位（ORP）条件下周期性。第一种方法可以减少大部分多余的污泥。然而，高额外的操作成本产生的污泥预处理可能会限制适用性。与第一种方法相比，第二种方法实现的是小于80%的剩余污泥的减少，能量需求量少。然而，该化学品的毒性增加和采购成本将是主要的问题。鉴于运营成本和可行性，相比前两种方法，最后的选择似乎是更具吸引力，因为最后的方法既不需要污泥预处理，也不添加化学品。
盐酸 HCl 分析纯（AR） 蚌埠化学试剂厂
锌粉 Zn 分析纯（AR） 江苏强盛功能化学有限公司
同样取1ml水样于50ml容量瓶中，这份水样不加锌粉，只加2ml浓盐酸，2滴硫酸铜溶液，加水定容。
分别取上面2份样品溶液10ml，放到25ml的比色管中，接下来步骤与绘制标曲相同，测量吸光度
1 引言 1
1.1 硝基苯类废水危害 1
1.2 硝基苯类废水处理新技术 1
1.3 国内外硝基苯生化处理研究现状以及污泥减量化研究 1
1.4 污泥产生 3
1.5 污泥处理 4
1.6 目的及意义 4
2 实验部分 4
2.1 实验药品和仪器 4
2.2 实验方法 6
3 实验数据 9
3.1 挂膜前后对照 9
3.2 驯化数据 9
3.3 比例系数K 10
3.4 污泥量 10
3.5 活性污泥与生物膜对比分析 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16
1 引言
硝基苯是一种重要的化学中间体，在医药、农药等许多领域应用非常高。现如今，企业这么多，在它们的生产过程中肯定会产生含有硝基苯的废水，而且它本身带有非常高的毒性，有可能导致不孕不育，得癌症、基因突变等危险，如果这些化工废水没有处理而直接排入下水道中，这将会对我们的生活环境以及饮用水安全造成巨大威胁[1]。对于硝基苯废水的处理工艺目前来说相对成熟，现在经常使用的工艺路线是：铁碳微电解+芬顿氧化+混凝沉淀+生化处理技术。这个工艺能够使硝基苯类废水达标排放，但是处理过程张产生的污泥量很大，按照国家危废名录（2009）要求，化工废水处理过程中产生的污泥属于危险固废，必须按照危废的环保管理要求进行处置。一般化工废水处理过程产生的污泥都是委托有资质单位进行处理，处理费用高（大约在4500元/吨），从目前硝基苯类废水处理技术的发展趋势来讲，一方面是新技术的探
索与研发，另一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方面是处理过程的污泥减量化研究，降低处理成本。目前对于硝基苯废水处理过程污泥减量化的研究较少，现有的研究主要集中在产生污泥以后末端的脱水减量化研究，并没有对前端污泥的产生过程进行控制[2] 。
1.1 硝基苯类废水的危害
硝基苯是一种剧毒的化学品，具有很强的致癌和致突变性，属于我国确定的68种优先控制的有毒化学品之一。人如果长时间摄入会导致血红蛋白变性，能引起紫绀，刺激皮肤和眼睛，影响中枢神经系统，使人感到疲劳，头痛，轻度头晕和眩晕，以及恶心呕吐，持续接触将危及生命，出现黄疸和引起贫血可引起皮肤炎症、贫血、肝脏肾脏功能损坏和精神衰弱等疾病。由于硝基苯及其衍生物对生态生物的毒性极大，被列为环境优先控制污染物，在工业排水中要求严格控制。
1.2 硝基苯类废水处理新技术
硝基苯废水因其废水量大、处理难度高成为国内外水处理的一个热点和难点研究对象。其中吸附法、超临界CO2萃取法、臭氧氧化法、超临界水氧化法、光-芬顿氧化法以及生物法等是目前处理硝基苯废水的新技术。
1.3 国内外硝基苯生化处理研究现状以及污泥减量化研究
许许多多研究人员就关于硝基苯的微生物降解方面做了大量的科研[3-8]，并且发现了蛮多可以降解硝基苯的微生物，例如屎拟杆菌、白腐菌、假单胞菌等，而且找出了部分微生物降解硝基苯的途径和机制，可以降解硝基苯的微生物分为两类，一
类是好氧微生物，一类是厌氧微生物。 任源等[9]把两株高效厌氧菌广泛培养之后，通过厌氧填充挂膜，周期30天，挂膜完成后，开始试验，进水硝基苯浓度为350-450，水力停留时间一天，一天之后，测量数值，硝基苯去除率为40%，COD的去除率高达80%，张波等[10]用ABR处理废水，实验结果表明，如果使用没有驯化过的污泥在浓度为10mg/L的硝基苯废水中，那么表现的不是很好，但是一旦使用驯化过的污泥，情况就不一样了，当进水COD为2088，硝基苯浓度为16.8的时候，温度控制在35℃左右，水利停留时间一天，能够有效的处理废水，而且COD和硝基苯的去除率都高达80%以上，为了提高降解率，董玲玲等[11]把Fe0放入其中，实现生物代谢和电子催化，实验结果表明，Fe0可以改变硝基苯的转化率，整个过程中，Fe0主要就是给厌氧生物提供电子，生成对微生物有营养的二价铁和三价铁，张等[12]也发现铁离子可以帮助硝基苯厌氧反应，曾苏[13]通过研究，发现在水中添加葡萄糖可以排除掉细菌的代谢产物，能够提高降解能力。
Ghyooy等[14]使用二段膜生物反应器来控制污泥量的产生，并且可以有效减少污泥，第一阶段完全混合反应，保持污泥的停留时间短暂，而且还可以扩散细菌的生长环境，第二阶段浸没反应器，让污泥的停留时间变长，促进微生物生长，实验结果显示，污泥产率比两段活性污泥的低，原因有可能是长时间的污泥停留时间使得微生物有足够的时间来捕食分解。
生物膜法是一个减少剩余污泥的污水处理方法，活性污泥法和生物膜法差不多，都是靠微生物来除掉废水中的有机物，生物膜它是利用微生物挂膜在载体上，每当废水冲过载体，微生物就开始吸附，吞噬，吸收废水中的有营养的物质来繁殖，同时净化废水。生物膜有许多优点，例如生物多样性，食物链长，剩余污泥少，净化功能高等。因此，现在很多污水处理厂都用这个方法来处理废水。王宝贞等[15]发现了新技术：淹没式生物膜，并且在某厂中试行，该厂的污水处理量为8000立方米每天，运行了三年，没出现什么故障，设备性能良好，而且二沉池中的剩余污泥只有一点点[16]。Yu[17]研究另一种生物膜反应器：好氧生物流化床，发现它占地面积小，处理效率还很高，耐冲击能力大，操作方便，而且也不要污泥回流，微生物高浓度也没关系，传质效果棒等一系列优点。荷兰的Frijters发现了新的反应器：Circox 气升式流化床，它容积负荷大，床内可以拥有的生物量很多，最主要的是产生的剩余污泥还很少，比普通的活性污泥法要低，而且这个反应器分两个区域：好氧区和厌氧区。研究表明，在OSA工艺中，在厌氧区域中，氧化还原点位可以让污泥变少，而且可以让COD去除率提高以及让污泥更好的沉淀，其中原因有可能是因为厌氧，也许还是氧化还原的问题，其中原理还需要进一步探讨，Chudoba等人研究发现，OSA工艺产生的污泥量比传统的活性污泥法减少了至少20%，如果效果好的话，有可能到达65%。
为了解决剩余污泥问题，有三个主要的尝试：（1）预处理剩余污泥通过污泥解体或矿化使用化学或物理处理，如臭氧、热或机械处理，然后将预处理后的污泥回流到曝气池。（2）限制使用污泥生长代谢解偶联剂，（3）通过好氧沉淀缺氧活性污泥法减少剩余污泥产量（OSA系统），活性污泥在缺氧区没有食物和低氧化还原电位（ORP）条件下周期性。第一种方法可以减少大部分多余的污泥。然而，高额外的操作成本产生的污泥预处理可能会限制适用性。与第一种方法相比，第二种方法实现的是小于80%的剩余污泥的减少，能量需求量少。然而，该化学品的毒性增加和采购成本将是主要的问题。鉴于运营成本和可行性，相比前两种方法，最后的选择似乎是更具吸引力，因为最后的方法既不需要污泥预处理，也不添加化学品。
盐酸 HCl 分析纯（AR） 蚌埠化学试剂厂
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同样取1ml水样于50ml容量瓶中，这份水样不加锌粉，只加2ml浓盐酸，2滴硫酸铜溶液，加水定容。
分别取上面2份样品溶液10ml，放到25ml的比色管中，接下来步骤与绘制标曲相同，测量吸光度
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