年产7万吨甲醇生产废水处理工艺设计_学位论文.doc 60页

'洛阳理工学院毕业设计（论文）宜阳某企业年产7万吨甲醇生产废水处理工艺设计摘要分析骏马化工甲醇废水的来源、特点、危害及该类废水处理常规工艺和应用现状；并以它为研究对象，选择采用“预处理-SBR”工艺处理甲醇生产废水。该工艺是以碱性氯化和空气氧化的预处理系统控制废水中的有毒氰化物和硫化氢浓度，以SBR系统为核心处理工艺，对COD、氨氮等污染物的去除效果稳定，去除率约为90%，出水水质符合国家污水综合排放标准中的一级标准要求，是可行的甲醇生产废水处理工艺。由于甲醇生产废水中的BOD5/NH3-N较低，因此应设置甲醇投加装置，既可以解决碳源不足的这个问题，又可使生产废料得到充分的利用，提高了工程经济效益，同时需投加适量的FeCl3，用来防止污泥膨胀现象的发生，且保证系统运行效果。关键词：SBR，预处理，碱性氯化法，甲醇废水2 洛阳理工学院毕业设计（论文）英文题目ABSTRACTAnalysissteedchemicalmethanolwastewatersource,characteristics,harmandtheclassofconventionalwastewatertreatmentprocessandtheapplicationpresentsituation;Andtakeitastheresearchobject,choosetoadoptpretreatment-SBRprocessofmethanolproductionwastewatertreatment.Theprocesswithalkalichloridetoxiccyanideinwastewaterandairoxidationpretreatmentcontrolsystemandtheconcentrationofhydrogensulfide,SBR,systemasthecoreprocessingtechnology,theremovalefficiencyofCOD,ammonianitrogenpollutantssuchasstability,removalrateisabout90%,effluentwaterqualityconformstothenationalintegratedwastewaterdischargestandardlevelstandardoftherequirementsofthemethanolproductionwastewatertreatmentprocessisfeasible.BecausemethanolproductionwastewaterofBOD5/NH3-Nislower,soshouldestablishmethanoladditiveset,cansolvetheproblemofinsufficientcarbonsource,andcanmakefulluseofthewasteproduction,enhancetheeconomicbenefitsoftheproject,atthesametimeneedtoaddingtherightamountofferricchloride,topreventthephenomenonofsludgebulking,ensuresystemrunningeffect.KEYWORDS:SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess,pretreatment,Alkalichloridemethod,methanolwastewater2 洛阳理工学院毕业设计（论文）毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名：日期：日期：2 洛阳理工学院毕业设计（论文）注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写22 洛阳理工学院毕业设计（论文））工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它2 洛阳理工学院毕业设计（论文）目　录宜阳某企业年产7万吨甲醇生产废水处理工艺设计I前　言1第1章骏马化工厂甲醇项目的废水处理概况21.1企业概况21.2甲醇生产工艺21.3甲醇生产废水特性3第2章甲醇生产废水处理工程设计依据42.1甲醇生产废水污染物种类及浓度42.2设计规模42.3设计范围42.4处理后废水排放浓度42.5设计参考资料以及法规标准4第3章工艺设计63.1国内外甲醇生产废水研究动态63.2设计原则63.3废水处理方法选择63.3.1物化处理法73.3.2化学处理法83.3.3生物处理法83.3系统工艺流程13第4章工艺系统说明164.1概述164.2主要工艺设备功能简述164.2.1调节池164.2.2集水池164.2.3SBR池164.2.4加药系统164.2.5污泥处理系统172 洛阳理工学院毕业设计（论文）第5章主要设备设计185.1主要设备185.1.1预处理调节池185.1.2集水池185.1.3调节池2#185.1.4SBR池195.1.5加药系统245.1.6污泥处理系统245.2主要设备表25第6章经济效益分析276.1环境效益276.2经济效益276.3运行费用27结　论28谢辞29参考文献30外文资料翻译312 洛阳理工学院毕业设计（论文）前　言甲醇（Methanol），俗称木精，是最简单的一种一元醇，无色、易挥发和易燃的液体。它也是重要的基础化工原料，清洁代用原材料，在化工、轻工、纺织等行业具有广泛用途。随着我国国民经济的高速发展，对工业甲醇的需求量也在不断的增加，所以发展甲醇工业不仅是我国国民经济和社会发展的有利保证，也是现阶段解决我国能源紧缺的主要途径之一。甲醇生产工业的飞速发展极大地促进了当地经济的发展，相关产业成为当地的经济支柱。但是经济的发展也会带来了严重的环境和其它问题。甲醇生产过程中原料CO具有危害性，严重者会窒息致死；产品甲醇本身具有危害性，可致尿毒症；辅助物料氨有危害性，浓度高时，可使中枢神经兴奋性增强，引起心脏停止，反复低浓度接触会引起支气管炎、皮炎。目前，国内外常见的甲醇废水的处理方法有：物化处理法、化学处理法、生物处理法等。宋志文进行了微生物固定化处理甲醇废水的研究，将具有降解甲醇能力的微生物固定于颗粒活性炭，组成固定化微生物反应器，考察其对甲醇废水的处理效果，结果表明，微生物固定化生物反应器处理甲醇废水的最佳条件是pH7-8，温度20~30℃，空气曝气，甲醇去除率在90%以上。马荣胜采用微电解催化氧化法处理某化工厂的高浓度甲醇生产废水。实验结果表明：在进水pH为2.0、铁炭质量比为2、微电解时间为14h、空气流量为500mL/min的条件下，废水经微电解处理后，出水COD由原来的约7000mg/L降至约为1000mg/L，COD去除率达85%以上。出水水质达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准。马文成采用两级两相厌氧工艺处理高浓度甲醇废水。一、二级厌氧反应器均选用外循环(EC)厌氧反应器，结果表明以颗粒污泥作为两级厌氧系统的接种污泥，两级两相厌氧系统在50天内完成快速启动，水解酸化反应器的出水中的挥发性脂肪酸值(VFA)最高为14.6mmol/L，废水中的甲醇以直接还原甲烷为主要途径。两级厌氧系统地总的COD去除率可达到90%以上。本课题对骏马化工有限公司高纯度甲醇生产线甲醇生产废水进行工艺设计，比较选择经济可行的工艺系统，废水中的有毒氰化物和硫化氢浓度进行2 洛阳理工学院毕业设计（论文）系统的控制，COD、氨氮等污染物的去除效果稳定。出水水质达到国家污水综合排放标准中的一级标准要求，COD：100mg·L-1；BOD5：30mg·L-1；pH：6～9；氨氮：15mg·L-1；硫化氢：1.0mg·L-1；氰化物：0.5mg·L-1。2 洛阳理工学院毕业设计（论文）第1章骏马化工厂甲醇项目的废水处理概况1.1企业概况企业是拥有年产20万吨合成氨，配套15万吨尿素，以及7万吨甲醇、2万吨液体二氧化碳以及塑料编织袋制造、发电等多种产品生产、加工、销售和运输为一体的综合性化工生产企业。公司下设8个生产车间、2个辅助车间、13个管理部室。在岗员工640人，其中大中专以上毕业生117人，技校、高中毕业生341人，总资产10.96亿元。2004年以来，企业连续被列入洛阳市30家重点企业，是河南省化肥生产骨干企业，也是豫西地区最大的化肥生产企业。1.2甲醇生产工艺该项目属于洛阳先进制造业基地规划项目。位于公司现有装置界区内进行，不需新征土地。给水水源来自洛河及宜洛渠。用电来自宜阳区域变电站。原料采用本地矿产烟煤，离产地仅1公里。厂区位于县城东南部，离县城4公里左右。北靠陇海铁路，东邻焦枝线。公司有铁路专用线进厂，与洛宜铁路相连，郑卢公路、南阎公路穿县而过，洛宜公路可直达县城，交通便利。工程采用关键技术为一是气化工艺煤气化拟采用先进的德士古4.0兆帕气流床工艺技术，其特点是单台炉处理煤量大，生产能力高；气化压力高，合成气压缩功耗低，有效气(CO+H2)含量高，适于作合成气；煤的适应性宽，原料利用率高：三废排放量少，环境污染小。工艺技术方案为磨煤采用湿法工艺，制备设置一套重油乳化设施，使重油与水、乳化剂在乳化器中制备成稳定的乳状液，再和磨细的煤与添加剂、水制备成煤浆。煤浆制备和气化炉的能力相匹配，选用2台棒磨机；气化流程采用激冷流程，可节省投资及减少维修工作量。气化炉的规格选用Φ2.8×12.2米，此气化炉为标准气化炉，国内可以制造，每台气化炉的容积为12.7立方米，单台最大处理煤加油量为700-750吨/小时，总能力富裕20-30%。选用3台气化炉，两开一备；灰水处理采用3级闪蒸、澄洁槽沉淀、过滤机分离细渣。二是气体变换及净化工艺包括变换粗合成气采用耐硫变换工艺将其中的CO变换为CO2+H227 洛阳理工学院毕业设计（论文）；脱硫脱碳可采用低温甲醇洗或NHD工艺；精脱硫采用常温精脱硫工艺；硫回收采用克老斯法回收硫磺；三是甲醇生产工艺；甲醇合成采用低压合成法，合成反应器拟采用上海理工大学开发“绝热—管壳复合型”气固相催化反应器；甲醇精馏采用三塔精馏流程，以降低能耗；四是空分按照装置设计能力，相应配套建设能力2.8万立方米/小时的空分装置，可采用杭氧液空有限公司的空分成套设备。五是自动控制水平，气化、净化、甲醇和空分四个工艺生产装置均采用分散控制系统DCS在一个控制室对整个生产过程进行集中监视和自动控制。四个装置的DCS系统连成一条总线形成一套DCS系统。DCS系统总线上除设有管理计算机接口外，尚设有气化在线计算机先进控制(APC)计算机接口和与安全连锁系统连接的PLC接口。所需关键设备有甲醇合成反应器、压缩机、转化炉、天然气脱硫塔、仪表设备、制氧设备、真空泵。工程总投资7.68亿元(需引进外资3800万美元)，其中，建设投资7.21亿元，建设期利息3200万元，流动资金1500万元。1.3甲醇生产废水特性甲醇是一种重要的化工产品。甲醇生产过程中产生的污水主要来自气话污水、罐区初期雨水以及其他工段排除的生产废水和生活污水。在甲醇精馏工段，由精镏塔底排出的约为甲醇产量20%（甚至更高比例）的蒸馏残液，通常称为甲醇废水。甲醇废水具有强烈的刺激性气味；其主要成分为甲醇、乙醇、高级醇及醛类；还含有一些长链化合物，当废水冷却时以有色蜡状物析出。该精馏工段采用三塔精馏工艺。按照精馏模型设计和操作，甲醇精馏工段废水中甲醇含量能够降低至小于0.05%。测定结果表明，该废水中的BOD5/COD大于0.4，可生化性较好，但是BOD5/NH3-N约为1.1，氨氮含量偏高，缺乏足够的碳源；同时，低温甲醇洗生产排水和硫回收生产的废水中，含高浓度的氰化物和硫化氢，尽管折中类型的废水水量相对较小，但浓度极高，与其它废水混合后浓度仍然高于微生物可以承受的氰化物和硫化氢的最高浓度，所以经预处理后才可以进入SBR反应器，废水经处理后排入自然水体。27 洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章甲醇生产废水处理工程设计依据2.1甲醇生产废水污染物种类及浓度污染物种类：COD、BOD5、氨氮、硫化氢、氰化物；污染物排放浓度：见表2-1表2-1生产废水进水水质项目COD/（mg·L-1）BOD5/（mg·L-1）pHρ/（mg·L-1）氨氮硫化氢氰化物进水水质7503807～9306487.22.2设计规模废水排放量为240m3/d。备注：本方案按最大值设计。2.3设计范围从车间含氰、含硫废水排水管汇合后出口开始，经装置入口至排风机出口之间，所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、板框压滤机备等。2.4处理后废水排放浓度废水排放标准应执行GB8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准，具体见表2-2。表2-2生产废水处理后排放标准项目COD/（mg·L-1）BOD5/（mg·L-1）pHρ/（mg·L-1）氨氮硫化氢氰化物排放标准100306～9151.00.527 洛阳理工学院毕业设计（论文）2.5设计参考资料以及法规标准《环境工程设计手册》《污水处理新工艺与设计计算实例》《国内外废水处理工程》《废水处理工程及实例分析》《环境保护设备选用手册》《污水处理厂设计与运行》《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准其它类《室外排水设计标准》27 洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章工艺设计3.1国内外甲醇生产废水研究动态尽管国内外对甲醇生产废水的治理技术目前都还处在不断完善阶段，但从已经建成的甲醇生产污水处理装置以及运行情况来看，以生物化学法处理甲醇生产废水的居多，占据主导地位：其次是用物理分离方法（如高温汽化法、汽提等方法）处理甲醇生产废水，也比较有效。由于甲醇是小分子和强极性物质，和水混溶，因此活性炭吸附和离子交换等物理方法都不能很好的将其去除。目前，国内外常见的甲醇生产废水处理方法是：物化处理法、化学处理法、生物处理法等等。3.2设计原则①严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使得处理后的废气各项指标达到且优于标准指标。②采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，且具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。③工艺设计与设备选型能在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，确保达标排放。④在运行过程中，便于操作管理和维修、节省动力消耗和运行费用。3.3废水处理方法选择甲醇生产废水主要来自水煤浆气化工程中产生的大量高浓度氨氮废水和少量甲醇精馏残液，它的处理方法可以分为物化处理法、化学处理法、生物处理法三类。3.3.1物化处理法27 洛阳理工学院毕业设计（论文）甲醇废水常见的物化处理方法有蒸馏气提法、萃取法、吸附法、气化法、焚烧法和膜技术等。利用吸附法去除废水中甲醇主要用于低浓度甲醇废水的处理。由于甲醇为小分子极性物质，可以与水混溶，故用活性炭吸附效果不好。有人研究用氯酸盐、硅酸盐、碱土金属盐溶液混合得到的吸附剂的金属离子可以作为甲醇的吸附剂，其对甲醇的吸附性要比活性炭好。（1）汽提法汽提法主要是利用甲醇不与水形成恒废混合这一物理化学特点，故废水中的甲醇可用分馏的方法把甲醇从废水中抽提出来并且回用。汽提法处理甲醇生产废水，主要针对工艺废水中浓度高且有回收价值的甲醇；而焚烧法则在含醇废水的处理中主要是针对小水量、含甲醇量高的废水或者是一些工艺废水。其工艺流程图如图3-1所示。甲醇废水贮槽软水进料泵废热锅炉造气炉图3-1气提法工艺流程图气提法存在以下问题：①对于造气气体质量影响的问题，甲醇残液是一种多组分的混合废水，各个组分的气化程度以及气化效率各不相同，对于造气气体质量是否无任何影响，还有待进一步研究以及考察。在废水处理系统中，都是无气相采样抗，这就对于测定甲醇废水气化效率和运行状况特别不方便。因此，建议在废热锅炉汽化出口设一采样口，以便于进行检测。②设备防腐问题，甲醇废水随生产工艺而不同，或者呈偏酸性，或者呈偏碱性，对设备都有一定地腐蚀作用。与生化法相比，汽提法处理含醇生产废水因为要利用高压、高温蒸汽来进行气提，这种方法就要求废水中的甲醇含量相对比较高、对于有一定的生产规模的甲醇装置比较合适。但是这种方法的单元设备只有汽提塔，操作简单，维护方便，处理效果相对于生化法来说要高且稳定得多。（2）焚烧法焚烧法有污染小，不产生二次污染等优点。但是焚烧法处理成本比较高，且27 洛阳理工学院毕业设计（论文）一般国外使用较多。原则上说气提法和焚烧法是消除甲醇废水影响周围水体环境最为彻底的措施，其目的在于“治标”和“治本”的两种处理方法。气提工艺目前已经成熟，但是针对甲醇废水来说还有待进一步地完善改进，主要表现在含醇废水的气提效果以及硬件设备气提塔两个方面；而焚烧则是大部分把甲醇废水作为燃料回用，废水量比较小的，有的也只是以处理甲醇废水为目的把它直接燃烧，并未回用热量。3.3.2化学处理法甲醇废水的化学处理法有湿式氧化法，空气催化氧化法，化学氧化法和电解氧化法。甲醇很容易被湿式氧化的方法分解，例如浓度为5000mg·L-1的甲醇废水，过湿式氧化后，甲醇的去除效率为76.8%。用于处理甲醇废水的化学氧化剂主要有臭氧、氯系氧化剂及其他的一些氧化剂。采用臭O3氧化处理时，中间产物为甲醛，最终产物是CO2。假如用Al2O5—SiO2作为催化剂，甲醇的去除效率可以达到85%。含高CODCr的甲醇废水，与次氯酸钾溶液混合，通过凝胶型SiO2得到好的处理效果。甲醇废水还可用电解氧化法进行处理。3.3.3生物处理法以有机物为主的污染物废水，只要毒性没有达到严重抑制作用，一般都可用生物法进行处理，一般情况下生物处理法是去除废水中有机物最经济、最有效的方法，特别是对于BOD5浓度较高的有机废水更为适宜。现在，国内外对于甲醇废水烦人生物处理方法主要有曝气法、UASB工艺、A/O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、生物流化床，近年来还发展了生物活性炭、固定化细胞技术等技术。（1）曝气法曝气法是最早用于治理甲醇生产废水的生物化学处理工艺，广泛应用主要集中在70年代，而且大部分用于处理含甲醇的石化行业的废水，但是由于传统的好氧曝气法处理甲醇生产废水至达标外排，所要求的水质停留时间相对较长，需要的空气量较大、能耗较高而导致运转成本较高。故传统的曝气法处理甲醇生产废水到目前为止已属于技术改造的处理工艺。传统的好氧曝气工艺流程如图327 洛阳理工学院毕业设计（论文）-2所示：调节沉淀池曝气池二次调节沉淀池外排污水污泥回流污泥优化生产及生活污水图3-2典型的曝气法甲醇工艺（2）UASB工艺利用厌氧生物法处理甲醇废水最大的特点：能处理甲醇生产过程中产生的高浓度甲醇废水，这也是这种工艺的最大优势，但是缺点是因为处理废水中的污染物浓度可能比较高，处理后的出水往往需要用其他的处理措施作进一步的深度处理，才可以达到处理的要求；而对于浓度较低、易于生化处理、污水量较小的，用厌氧生物处理法似乎有点得不偿失、目前较为经典的工艺是升流式厌氧生化污泥反应器，其工艺流程如图3-3所示。生产及生活污水调节池匀化池换热器UASB混凝沉淀池外排污水图3-3UASB处理甲醇废水的典型流程UASB反应器虽然有进水分布均匀、生物污泥与废水充分混合、容积负荷高、处理能力大、单元设备构造简单、处理效果好等优点，但是在工艺设计和处理装置上目前还存在以下的问题：基建设投资高，装置设计为钢结构，而且采用一甲烷化二步法酸化流程，整个的流程自动化程度较高，这就是基建设投资高的主要原因。（3）A/O工艺27 洛阳理工学院毕业设计（论文）A/O生物处理法，就是厌氧与好氧联合生物处理法，这种方法是近年来以深度处理高浓度有机污水、开发成功的的生化水处理工艺，其典型的工艺流程图如图3-4所示。生产及生活污水上升式厌氧污泥床过滤反应器（UASB）混凝沉淀池外排或回用二次沉淀池生物接触氧化塔图3-4A/O生化法处理甲醇工艺A/O法处理甲醇废水地优点主要表现在：这种方法法既发挥了厌氧生化能处理高浓度有机污水地优点，而且又可以避免生物接触氧化法抗负荷冲击力弱地缺点。可以较为彻底的消解废水中的主要污染物，基本上不需要进行更深程度的处理措施。这种方法法既发挥了UASB反应器可以消解高浓度有机物的优势，而且又为控制生物接触氧化塔的进水水质起到了保证作用。（4）氧化沟工艺氧化沟工艺是活性污泥法的一种变形。其水力停留时间长达10～40h，一般的泥龄大于10d。有机负荷比较低。因此实质上相当于是延时曝气法的活性污泥系统。（5）生物流化床工艺生物流化床工艺选择利用一种新型的材料作为生物的载体，使之在床内与液体以及空气形成三相流化，其工艺流程如图3-5所示。与常规的好氧生物处理技术相比，它处理负荷高，处理效果好。自来水+甲醇废水流化床滤池外排空压机27 洛阳理工学院毕业设计（论文）图3-5生物流化床工艺流程好氧生物流化床存在以下的问题：①动力消耗大，要维持流化床内生物体呈现流化状，供气量要高达10-20m3/（m2.h）。所以动力消耗大。②出水中生物体含量，流化床内生物体生长较快，更新周期较短，由于高强度流化，很难形成利于污泥颗粒生长的良好环境，剩余污泥则以胶状形式随出水一同排出，使得出水浑浊度增加。（6）固定化生物技术该法主要用于处理低浓度甲醇废水，处理水可作为工艺补充水。（7）Ａ2/O工艺厌氧-缺氧-好氧工艺，由厌氧池、缺氧池、好氧池串联而成，如图（A/O）所示，在A/O工艺流程前加一个厌氧池，如图3-6所示，在厌氧池内废水中难以降解的有机物开环变成链状化合物，链长的化合物开链变成链短的化合物，这些有机物进入缺氧池就可以成为可利用的碳源，该工艺的特点为：①厌氧、缺氧、好氧三种不同地环境条件和不同种类型的微生物菌群有机的配合，同时具有脱氮除磷、去除有机物的功能；②在同时脱氮除磷的工艺中，这种工艺流程最简单，总的水力停留时间也小于同类其他的工艺；③在厌氧-缺氧-好氧交替进行下沉降性能好，丝状菌不会大量的繁殖；④污泥中磷含量较高，一般在2.5%以上；⑤该工艺脱氮效果受到混合液回流比烦人大小影响，除磷效果则受到回流污泥中硝酸态氮和夹带的溶解氧的影响，因此除磷效果可能不是很高。27 洛阳理工学院毕业设计（论文）回流污泥（10%-50%）剩余污泥出水沉淀池好氧池缺氧池厌氧池进水混合液回流（100%-400%）图3-6A2/O工艺工艺流程图（7）SBR工艺SBR工艺也叫做序批式活性污泥法，它最为根本的特点是处理工序不是连续的，而是周期性的、间歇的，它是传统活性污泥法的一种改良。经典的SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统，间歇排出，一般来说，它的一个运行周期包括5个阶段，如图3-7所示。图3-7SBR工艺流程图第1阶段，进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并借助于池底曝气的搅动，使废水和池中的活性污泥充分混合。第2阶段，反应期：进水达到设定的液位后，开始曝气，采用射流或完全混合曝气方式，使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气。第3阶段，静置期：反应池处于静沉状态，既不曝气也不搅拌，进行高效的泥水分离，随着水中的溶解氧不断降低，厌氧反应也在进行。第4阶段，排水期：上清液由滗水器排出。第5阶段，闲置期：活性污泥中微生物充分休息，恢复了活性，为保证污泥的活性，防止出现污泥老化现象，还必27 洛阳理工学院毕业设计（论文）须定期排出剩余污泥，为新鲜污泥提供足够空间进行生长繁殖。D.boaja等对SBR工艺用于处理猪舍废水中的氨氮进行了可行性的研究，试验结果表明，利用SBR工艺处理该种废水氨氮浓度为300mg/L-500mg/L时，去除效率可达到98.0%-99.8%。SBR通过在时间上的交替实现传统活性污泥法的整个过程，它在流程上只有一个基本单元，把调节池、曝气池和二沉池的功能集中于一个池子内，兼有水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能。它与传统活性污泥法相比，不设二沉池，组成简单，无需设污泥回流设备，甚至还可以不设初尘池，曝气池体积一般小于连续式得，建设费用低。此外，SBR工艺还具有以下的特点：①大多数情况下，不用设置调节池；②SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀的现象；③运行方式较灵活。通过对运行方式的调节，可以在单一的曝气池内进行脱氮除磷反应；④自动化程度较高，通过应用自动计时器、pH计、液位计、溶解氧仪、电动阀、以及可编程序控制器等自动的仪表，可以使本工艺实现全部自动化；⑤运行管理得当，处理水水质优于连续式。SBR工艺可以认为是活性污泥法的一个变种，一种新的运行方式。在流态上属于完全混合式，但是在有机物降解方面，则是时间上的推流。SBR有独特的运行方式和有机物去除机理，不同于完全混合式工艺和活性污泥法的推流式。3.3系统工艺流程针对于煤气化与甲醇废水水质特征，污水处理采用“物化预处理+SBR”处理工艺，该工艺的新颖之处就是改变了常规的SBR工艺运行次序，并在SBR池前增加了硫回收装置，两者的结合，使得该系统具有可调节废水中的有机物组成，提高了废水可生化性，改善了后续生物处理条件，对于氨氮的去除也有很好的效果。即：低温甲醇洗排放的含氰废水和硫回收装置排放的含硫废水分别采用次氯酸钠破氰法和空气氧化法处理后，再与其它生活污水、生产废水进行混合生化处理。含氰废水的预处理：预处理工艺采用碱性氯化法，基本的原理为：在碱性条件下（pH≥10）加入次氯酸钠，废水中的氰化物首先要被氧化为氰酸盐，之后再27 洛阳理工学院毕业设计（论文）在足够的次氯酸钠的环境下（pH控制在7.5～9.0），氰酸盐将进一步被氧化，主要的反应如式（1）、式（2）所示。CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O，pH≥10（1）2CNO-+3ClO-+2OH-=N2+3Cl-+2CO32-+H2OpH=7.5～9.0（2）含硫废水的预处理：预处理工艺采用空气氧化法，其基本的原理为：废水中的S2-与空气中的氧接触后，发生氧化还原反应，生成硫代硫酸盐，部分硫代硫酸盐又可以进一步被氧化，生成硫酸盐，从而使得废水的毒性降低，主要反应如式（3）、式（4）所示。S2-+2O2+H2O=S2O32-+2OH-（3）S2O32-+2O2+H2O=2SO4-+H2O（4）工艺流程图如图3-7所示：NaClO含氰废水调节池11级反应池NaClOHClNaOH2级反应池入调节池2图3-7（a）高浓度含氰废水预处理工艺流程换热器混合器氧化塔入调节池2蒸汽空气含硫废水图3-7（b）高浓度含硫废水预处理工艺流程27 洛阳理工学院毕业设计（论文）氰、硫预处理废水调节池2SBR池达标格栅集水废水脱水机储泥池浓缩池泥饼外运剩余污泥滤液上清液图3-7（c）高浓度含硫废水预处理工艺流程图3-7污水处理工艺流程工艺流程的说明：生活、生产废水以及重力流方式经过格栅处理后进入集水池，然后再经泵提升至2号调节池在此与经过预处理后的含硫、含氰废水进行混合，达到水量、水质均衡；同时，在调节池前端设沉淀区，以沉淀部分无机杂质，并且进行空气搅拌和跌水，达到对废水降温的目的；调节均衡地污水，经泵提升后至SBR池，通过“进水、曝气、搅拌、沉淀、滗水”运行周期，实现对于污染物的去除；SBR池的达标出水，自流排至自然水体；SBR池的剩余污泥和调节池中的部分无机污泥进入污泥处理系统来进行浓缩脱水，浓缩上清液和脱水滤液回流至2号调节池处理。27 洛阳理工学院毕业设计（论文）第4章工艺系统说明4.1概述本工艺系统可分为如下3个系统：高浓度含氰废水预处理系统、高浓度含硫废水预处理系统、高浓度含硫废水预处理系统。4.2主要工艺设备功能简述4.2.1调节池废水的水量和水质并不总是恒定均匀的，往往随着时间的推移而变化。生活污水随生活作息规律而变化，工业的水量随生产过程而变化。水量水质的变化使处理设备不能在最佳工艺条件下运行，严重时使设备无法正常工作，为此要设调节池，进行水量水质的调节。4.2.2集水池当废水的水量及水质较均匀稳定，或废水水量很大时，可不设调节池，而废水提升泵前设一集水池。4.2.3SBR池SBR工艺是按一定的时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如以下的5个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR的运行状况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的反应器内混合液体积的变化、运行时间及运行状态等都可根据具体污水的性质、运行功能及出水水质要求等灵活掌握。4.2.4加药系统加药系统是一种具有投药、搅拌、输送液体、自动控制与一体的成套设备。27 洛阳理工学院毕业设计（论文）4.2.5污泥处理系统污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，除灰分外，含有大量的水分（95%-99%）、挥发性物质、病原体、寄生虫卵、重金属、盐类及某些难分解的有机物，体积非常庞大，且易腐化发臭，如不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。污泥的处理基于以下三方面的考虑：一是污泥的减量化，二是稳定化，三是无害化。第5章主要设备设计27 洛阳理工学院毕业设计（论文）5.1主要设备5.1.1预处理调节池预处理调节池采用全地上钢混结构，池内设置隔墙，形成含氰废水调节区和含硫废水调节区，池内衬玻璃钢防腐，含氰、含硫废水通过带压管道流至调节池，分别进行水量、水质调节。由于废水水量、水质较为稳定，故设计的水力停留时间较短，各调节区设计参数为：含硫废水调节区：尺寸1.7m×1.25m×4.0m，有效容积7.2m3，水力停留时间3.6h，有效水深3.5m。含氰废水调节区：尺寸1.25m×0.85m×4.0m，有效容积3.6m3，水力停留时间3.6h，有效水深3.5m。5.1.2集水池当废水的水量及水质较为均匀稳定，或废水水量很大时，可不设调节池，而废水提升泵前设一集水池。集水池主要收集重力流的生产、生活污水，最大流量为240m3/d。由于该污水进水管低于地面约4～5m，标高较低，为了增加系统调节池的有效池容，故使上述污水首先自流至集水池，之后用泵提升至后续调节池内；同时，在集水池内设格栅渠，以去除废水中较大的杂物，确保处理设备安全运行。集水池采用全地下钢混结构，尺寸3.0m×1.0m×4.0m，水力停留时间1h，有效水深3m，有效容积10.0m3，配置潜水提升泵和循环式齿耙格栅机各1台，分别由池内液位和运行时间控制运行。5.1.3调节池2#采用全地下钢混结构，尺寸9.0m×3.0m×4.0m各工段生产、生活废水在此进行水质、水量调节。由于含硫、氰废水已经过预处理，重力流生产、生活污水已进行了初步调节，水量、水质较为稳定，因此设计水力停留时间相对较短，HRT为8h，有效水深3m有效容积80m327 洛阳理工学院毕业设计（论文）。调节池内采用空气搅拌混合，穿孔管曝气，同时在调节池前端设集泥沉砂区，溢流口和集水坑，当系统出现故障时，可进行溢流排放和清池。5.1.4SBR池共设SBR池3座，采用半地上钢混结构。SBR池运行以6h为一周期，在运行时序上搅拌+曝气交替运行，使得硝化、反硝化交替运行，形成多级AO工艺。在反硝化阶段投加甲醇以加速脱氮进程，同时通过调整进水pH以满足硝化对碱度的要求，实际运行中可根据来水水质灵活调整运行周期。SBR池主要工艺参数：尺寸5.0m×4.0m×5.0m（单池），有效水深5m，单池有效容积100m3，滗水高度0.755m（最大滗水高度1.0m）。单池设碟式射流曝气器8台（DJAM-Ⅰ型），循环泵8台200WQ350-6-11），剩余污泥泵1台50WQ15-16-1.5），旋转式滗水器1台（XPS-300），离心鼓风机1台（D80-1.5）。（1）运行周期反应器个数n1=4，周期时间t=6h，周期数：n2=4，每周期处理水量15m3。每周期分为进水、曝气、沉淀、排水4个阶段。其中进水时间：te===1.5（h）根据滗水性能，排水时间td=0.5h。MLSS取4000mg/L，污泥界面沉降速度：u===1.33（m）曝气滗水高度h1=1.0m，安全水深ε=0.5m，沉淀时间：（h）曝气时间：==2.4（h）反应时间比：e===0.4（2）曝气池体积V二沉池出水BOD5由溶解性BOD5和悬浮性BOD5组成，其中只有溶解性BOD5与工艺计算有关。出水溶解性BOD5可用下式估算：式中Se—出水溶解性BOD5；Sz—二沉池出水总BOD5,取Sz=30mg/L；Kd—活性污泥自身氧化系数，典型值为0.06；27 洛阳理工学院毕业设计（论文）f—二沉池出水SS中VSS所占比例，取f=0.75；Ce—二沉池出水SS，取Ce=70mg/L。Se=7.6（mg/L）为满足硝化阶段要求，曝气段污泥龄θc=25d-1，污泥产率系数Y取0.6，污泥自身氧化系数Kd取0.06，则曝气池体积：==397（m3）（3）复核滗水高度h1SBR曝气池共设4座，即n2=4，有效水深H=5m，滗水高度h1：（m）复核结果小于设定值，滗水器滗水能力符合要求。（4）复核污泥负荷≈0.13（kgBOD5/kgMLSS）（5）剩余污泥产量剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成剩余生物污泥Xv算公式：式中，f为二沉池出水SS中VSS所占比例，一般f=0.75；Kd为活性污泥自身氧化系数，Kd与水温有关，水温为20℃时，Kd（20）=0.06。根据《室外排水设计规范》（GBJ14—1987,1997年版）的有关规定，不同水温时应进行修正。本题污水温度T=10℃。（d-1）（冬季剩余生物污泥量：=（kg/d）27 洛阳理工学院毕业设计（论文）剩余非活性污泥Xs计算公式：式中C0—设计进水SS,m3/d，取C0=160mg/L；fb—进水中VSS中可生化部分比例，设fb=0.7。==16.0（kg/d）剩余污泥总量：（kg/d）剩余污泥含水率按99.2%计算，湿污泥量为4.675m3/d。（6）复核出水BOD5=22.1（mg/L）复核结果表明，出水可以达到设计要求，且与设计值接近。（7）复核出水NH3-N=0.19（mg/L）硝化菌比增长速度为：（d-1）出水氨氮为：（mg/L）复核结果表明，出水水质可以满足要求。（8）设计需氧量27 洛阳理工学院毕业设计（论文）设计需氧量包括氧化有机物需氧量，污泥自身需氧量、氨氮硝化需要氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧量系数aˊ=0.5，污泥需氧系数b′=0.12。氧化有机物和污泥需氧量AOR1为：AOR1=109.0（kg/d）进水总氮N0=306mg/L，出水氨氮Ne=0.15mg/L，硝化氨氮需氧量AOR2：==321.9（kg/d）反硝化产生的氧量AOR3：（kg/d）总需氧量：259.1（kg/d）=10.8（kg/h）（9）标准需氧量式中Cs(20)—20℃时的氧在清水中饱和溶解度，Cs(20)=9.17mg/L；—氧总转移系数，=0.85；β—氧在污水中饱和溶解度修正系数，β=0.95；ρ—因海拔高度不同而引起的压力系数，按下式计算；27 洛阳理工学院毕业设计（论文）P—所在地区的大气压力，Pa；T—设计污水温度，本例冬季T=10℃，夏季T=25℃；Csb(T)—设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/L，按下式计算；Cs(T)—设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度；pb—空气扩散装置处的绝对压力，Pa，；H—空气扩散装置淹没深度，m；Ot—气泡离开水面时的含氧量，%，按下式计算EA—空气扩散装置氧转移效率，%，可由设备查得；C—曝气池内平均溶解氧浓度，C=2mg/L。工程所在地海拔高度为143m，大气压力p为0.91×105Pa，压力修正系数：微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.7m，绝对压力为：=（Pa）微孔曝气头氧转移效率EA为20%，气泡离开水面时含氧率=夏季水温25℃，清水氧饱和度Cs(25)为8.4mg/L，曝气池内均溶解氧饱和度：（mg/L）夏季标准需氧量：27 洛阳理工学院毕业设计（论文）==445.4（kg/L）空气用量：（m3/h）=123.7（m3/min）（10）曝气池布置SBR反应池共设4座。每座曝气池长5m，宽4m，水深5m，滗水高度0.775m，有效体积100m3，4座反应池总有效体积400m3。5.1.5加药系统为了满足系统对碳源和碱度的要求，特别设置甲醇加药系统和氢氧化钠加药系统。甲醇加药系统：加药泵2台（GM0240），1用1备，采用防爆风（电机）机；PE加药灌1个，规格Φ2.0m×2.4m；加药泵根据SBR池的运行时序控制启停，并以来水中氨氮含量为依据调整加药量，加药罐需设低位报警装置。氢氧化钠加药系统：设加药泵2台（GM0240），1用1备；碳钢加药灌1个（Φ2.0m×2.4m）；加药泵根据SBR池的pH控制投加量，加药罐设低位报警装置。5.1.6污泥处理系统污泥处理系统是由浓缩池、储泥池和脱水系统组成。污泥浓缩池采用半地上钢混结构，结构尺寸5.5m×5.5m×4.0m，有效深度3.8m，SBR池的剩余污泥以及调节池的部分无机污泥，通过污泥泵进入污泥浓缩池，进行泥水分离，浓缩污泥经排泥阀重力排入储泥池，上清液自流入2#调节池。储泥池为半地上钢混结构，结构尺寸3.5m×2.5m×4.0m，有效深度2.6m，底部铺穿孔管进行空气搅拌，配输泥泵台，1用1备。脱水系统主要由1台带式脱水机（DY1000）和1台皮带输送机（PDS500）组成，污泥脱水时，须投加絮凝剂，使泥水进行有效分离，絮凝剂采用阳离子PAM。5.2主要设备表主要设备见表5-1表5-1主要建（构）筑物及主要设备27 洛阳理工学院毕业设计（论文）序号设备名称型号或规格功率数量备注集水池1潜水提升泵WQ25-8-22-1120kw1台2循环式齿耙格栅机GSHP800*3500*20-1.11台SBR池3碟式射流曝气器DJAM-I8台4循环泵Q350-6-11200W8台5剩余污泥泵Q15-16.550W1台6旋转式滗水器XPS-3004台7离心鼓风机D80-1.51台甲醇加药系统8加药泵GM02402台1用1备9防爆风（电机）机YB225-41台10PE加药灌Φ2.0m×2.4m1个氢氧化钠加药系统11加药泵GM02402台1用1备12碳钢加药灌Φ2.0m×2.4m1个13输泥泵I-1B22台14带式脱水机DY10001台27 洛阳理工学院毕业设计（论文）皮带输送机PDS5001台27 洛阳理工学院毕业设计（论文）第6章经济效益分析6.1环境效益该项目建成实施后，可实现厂区废水的完全达标排放，大幅度降低污染物排放量，减少企业的排污费用，对于改善周边水环境质量，树立企业良好形象起到积极作用，具有良好环境效益。6.2经济效益该工程设计处理能力240m3/d，占地4650m2，共设日常工作人员4名，系统日最高运行费用1.0368万元，最高处理成本2.88元/m3，具有较高的经济效益。6.3运行费用运行费用主要包括水、电费、人工费及设备折旧费，各项费用计算如下：1、水费循环水按每月更换一次计算，每天补充水量8m3，则水费为3.68（万元/a）2、电费17.28（万元/a）3、人工费人工工资18000元/年计，共计7.20万元/年；4、设备折旧费主要设备使用寿命以10年计，年折旧费约10万元/a；7、维修费以设备费的3%计，约3万元/a；以上各项费用合计为41.16万元/a。28 洛阳理工学院毕业设计（论文）结　论此次工程设计采用预处理-SBR工艺对甲醇生产废水具有较好的处理效果，有机物及氨氮平均去除率高于90%，出水符合国家污水综合排放标准（GB8978－1996）中一级标准的要求，是一种可行的甲醇生产废水处理工艺。在设计过程中，应注意氰化物、硫化氢等有毒有害物质对后续SBR单元运行的影响，根据处理需要设置预处理单元；在系统调试初级阶段，负荷不可过高，当出水COD、氨氮含量稳定后，可逐步增加进水负荷，增加量约为设计水量的10%～20%；由于甲醇生产废水BOD/NH3-N较低，因此应设碳源补充系统，此次设计中以甲醇作为外加碳源，既解决了碳源不足的问题，又可使生产废料得到充分利用，提高了工程的经济效益；此外，在调试运行中，需投加适量三氯化铁，以防止发生污泥膨胀，保证系统运行效果。30 洛阳理工学院毕业设计（论文）谢辞本设计顺利结束，在这个过程中，有同学的帮助，更有指导老师王老师的细心指导，王老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本论文从选题到结束，每一步都是在指导老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血，再次，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。毕业设计的结束以为着大学路程就此走完，在此一并感谢两年来给予我指导和帮助的老师及同学。由于时间原因和本人水平有限，在设计中难免有不当之处，望老师不吝指正。30 洛阳理工学院毕业设计（论文）参考文献[1]张自杰.排水工程（下）[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.[2]唐受印，戴友芝.水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2000.[3]黄铭荣，胡纪萃.水污染治理工程.高等教育出版社，1989.[4]高延耀.水污染治理工程（下）.高等教育出版社，1989.[5]高延耀，顾国伟，周琪.水污染治理工程（上）.高等教育出版社，2007.[6]高俊发，王社平.污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003.[7]韩洪军。污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨工业大学出版社，2002.[8]雷乐成.水处理新技术及工程设计.化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2001.[9]给水排水设计手册（第二版）.中国建筑工业出版社，1988.[10]魏先勋.环境工程设计手册（修订版）.湖南科学技术出版社，2002[11]闪红光.环境保护设备选用手册（第一版）.化学工业出版社，2001.[12]陶俊杰，于军亭.城市污水处理技术及工程实例（第二版）.化学工业出版社，2005.[13]周敬宣.环保设备及课程设计.化学工业出版社，2007[14]王夏民，张云新.环保设备及应用.化学工业出版社，2004.[15]曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行.化学工业出版社，2001.[16]宋志文，陈冠雄，马放.微生物固定化处理甲醇废水的实验研究[J].微生物学杂志.2000(04).[17]马文成，韩洪军，王伟，钟丹.两级两相厌氧工艺处理高浓度甲醇废水.[J].现代化工出版社，2007.[18]马荣胜,王鲁斐,焦静.微电解催化氧化法处理高浓度甲醇废水.[J].化工环保出版社，2009.31 洛阳理工学院毕业设计（论文）外文资料翻译Biodegradationofp-cresolbyaerobicgranulesinsequencingbatchreactorFarrukhBasheer,I.H.FarooqiAbstractThecultivationofaerobicgranulesinsequencingbatchreactorforthebiodegradationofp-cresolwasstudied.Thereactorwasstartedwith100mg/Lofp-cresol.Aerobicgranulesfirstappearedwithinonemonthofstartup.Thegranuleswerelargeandstrongandhadacompactstructure.Thediameterofstablegranuleswasintherangeof1–5mm.Theintegritycoefficientandgranulesdensitywasfoundtobe96%and1046kg/m3,respectively.Thesettlingvelocityofgranuleswasfoundtobeintherangeof2×10-2_6×10-2m/sec.Theaerobicgranuleswereabletodegradep-cresolupto800mg/Lataremovalefficiencyof88%.Specificp-cresoldegradationrateinaerobicgranulesfollowedHaldanemodelforsubstrateinhibition.Highspecificp-cresoldegradationrateupto0.96gp-cresol/(gVSS-day)weresustaineduptop-cresolconcentrationof400mg/L.Higherremovalefficiency,goodsettlingcharacteristicsofaerobicgranules,makessequencingbatchreactorsuitableforenhancingthemicroorganismpotentialforbiodegradationofinhibitorycompounds.Keywords:aerobicgranules;p-cresol;sequencingbatchreactor(SBR);haldanekineticsequation50 洛阳理工学院毕业设计（论文）IntroductionThecresolsarexenobioticcontaminantsthatareoftenfoundinwastedischarges.p-Cresolisanisomericphenolwithamethylsubstituentattheparapositionrelativetothehydroxylgroup.p-Cresolhasawidevarietyofusesincludingasadisinfectants,fumigants,explosives,inthemanufacturingofsyntheticresins,inphotographicdevel-opersetc.Duetotheirtoxicity,strongodouremission,persistentintheenvironmentandsuspectedcarcinogenityandmutagenitytolivingorganisms,cresolsposeaseriousecologicalproblemasenvironmentalpollutants.p-Cresol,evenatverylowconcentration,hasadverseeffectsonthecentralnervoussystem,cardiovascularsystem,lungs,kidneyandresultingincentralnervoussystemdepression(Buckmanetal.,1984).USEnvironmentalProtectionAgencyhasclassifiedp-cresolasapollutantofgroupC(possiblehumancarcinogen)(ATSDR,1990).TheMin-istryofEnvironmentandForest(MOEF),GovtofIndiahassetamaximumconcentrationlevelof1.0mg/Lofp-cresolintheindustrialeffluentforsafedischargeinthesurfacewaters(Singhetal.,2008).TheWorldHealthOrganization(WHO,1963)recommendsthepermissiblep-cresolconcentrationof0.001mg/Linpotablewaters.Hencetheremovalofcresolsfromwastewaterisaneces-sarytasktoconservethequalityofnaturalwaterresources.Removalofphenoliccompoundsbysolventextrac-tion,adsorption,chemicaloxidation,incinerationandothernon-biologicaltreatmentmethodssufferfromseriousdrawbackssuchashighcostandformationofhazardousbyproducts(Lohetal.,2000).Biodegradationisthemosteffectivemethodforcompletedestructionoforganicpollutantsandalsoduetoitslowercost.Thenewtechniqueofcellimmobilizationinbiologicalwastewatertreatmentisgaininginterest.Aerobicgranulesareself-immobilizedmicrobialaggregatesthatarecultivatedinsequencingbatchreactor(SBR)withoutaddingacarriermaterial.Aerobicgranulescouldbeappliedforbiodegradationoftoxicwastewaters(Jiangetal.,2002).Manyfactorsareinvolvedinthegranulationofactivatedsludge.Themainfactorsarecarbonsource,hydrodynamicshearforce,feast50 洛阳理工学院毕业设计（论文）famineregime,feedingstrategy,dissolvedoxygen,reactorconfiguration,volumeexchangeratioandsettlingtime(deBruinetal.,2004;LiuandTay,2004).Duetotheexcellentsettlingcapacityofaerobicgranules,thelandareaofsettlingtankwillnotberequiredwhichinturnreducesthewastewatertreatmentplantareaby80%(deBruinetal.,2004).Theaimofthisstudyistoevaluatetheutilityofaerobicallygrownmicrobialgranulesforthebiologicaltreatmentofp-cresolcontainingwastewater.1Materialsandmethods1.1ReactorsetupandoperationAlaboratoryscaleSBRwithaneffectivevolumeof2Lwasusedtocultivateaerobicgranules.Theinternaldiame-terofthereactorwas5cmandtheworkingheight/diameterwasabout20(Fig.1).Fineairbubblesforaerationandmixingweresuppliedbydiffusersplacedatthereactorbottom.Superficialairvelocitywasmaintainedintherangeof2–3cm/sec.Thereactorwasoperatedsequentiallyin8hrcycleswhichconsistof5minofinfluentfiling,447–472minofaeration,5–30minofsettlingand3minofeffluentwithdrawal.Effluentwasdischargedat50cmfromthebottomofthereactorwithavolumetricexchangeratioof50%.Seedingbiomasswasobtainedfromthemunicipalwastewatertreatmentplant,Okhla,NewDelhi,India.Thesludgewasacclimatizedtophenolinbatchcultureforaperiodofonemonth.Theacclimatizedsludgewasusedasinoculumforthereactor.Thereactorwasfedwithcresolasthesolecarbonsourcebyusingasyntheticwastewaterwithfollowingnutrientcomposition:p-Cresol,NH4Cl,MgSO47H2O,K2HPO4,andK2HPO4ataweightratioof1:0.4:0.26:3.3:2.7.Thefeedwassupplementedwith1mL/Lofmicronutrients,asdescribedpreviously(Moyetal.,2002).1.2AnalyticalmethodsMeasurementofpH,biomassconcentration,chemicaloxygendemand(COD),SludgeVolumeIndex(SVI)wereconductedinaccordancewithstandardmethods(APHAetal.,2002).Dissolvedoxygenconcentration(DO)was50 洛阳理工学院毕业设计（论文）measuredusingHACH,HQ30dportablemetercoupledwithLBOD10101probe.Theconcentrationofp-cresolininfluentandeffluentwasmeasuredusingDR5000UV/Visspectrophotometer(HACH,USA)at280nmwavelength.Thesampleswerecentrifugedat10,000r/minfor10min(Remi,India)andmeasuredinaHACHsquaresamplecell.Acalibrationplot(absorbanceversusconcentrationofp-cresol)wasdrawnandusedforestimatingthecon-centrationofunknownp-cresolconcentration.Theplotwaslinear(R2=0.98)between0and10mg/Lp-cresolsolution.Thetestsamplesdrawnfromexperimentswithhigherconcentrationsofp-cresolwereadequatelydilutedandthentheabsorbancewasdetermined.Samplesweretakenfromthereactoratapredeterminedtimeintervalsforanalysis.GranulewasanalysedusingCeniscobinocularpetro-logicalmicroscopewithSANYOdigitalcamera.Thephotographswereanalysedusingimageanalysis(IA)system(AverzSoftware).ThemorphologyofgranulesintermsaspectratiowasanalyzedbyusingIAtechnique.Aspectratioistheratiobetweenminoraxisandmajoraxisofellipseequivalenttothegranule(0=line,1=circle).SEManalysisofaerobicgranulewasperformedbyScanningElectronMicroscope(LEOModel435VP,UK).Granulestrengthisdefinedastheabilityofgranulestoresistdisintegration.Itisdefinedasanintegritycoefficient(IC,%)whichistheresidualvolatilesuspendedsolids(VSS)aftersamplehasbeenagitatedfor5minat200r/minonaplatformshakertototalVSSoftheintactgranulespriortoagitation(Ghangrekaretal.,1997).ThestrongergranuleshavehigherICs.Thedensityofaerobicgranuleswasdeterminedusingvolumetricdisplacementmethod.(Beunetal.,1999).1.3Gaschromatography-massspectrometryGaschromatography(GC)andgaschromatography-massspectrometry(GC/MS)analysisofeffluentsamplesweredoneinordertoidentifythenumberofproductsformedduringaerobicbiodegradationofp-cresol.ForGC/MSanalysis,thesupernatantwasinitiallyacidifiedtopH2.0using0.5mol/LH2SO450 洛阳理工学院毕业设计（论文）andsubsequentlyextractedthreetimesusingdicholoromethane(99.5%)in1:1(V/V)ratioinaseparatingfunnelbyintermittentshaking.The1uLofcontrolanddegradedsamplewereinjectedinGC-MSequippedwithasplit/splitlessinjectorandaPerkinElmerClarus680gaschromatographinterfacedwithaTurbomassspectrometric(PerkinElmer600T,USA)massspectrometricmassselectivedetectorsystemwereused.TheMSwasoperatedintheEImode(70eV).Heliumwasemployedascarriergasanditsflowratewasadjustedto1mL/min.TheanalyticalcolumnconnectedtothesystemwasaPE-5MScapillarycolumn(length30m,diameteri.d.250m).TheGCcolumntemperaturewasprogrammedat250°C.Asolventdelayof3.5minwasselected.Theinjectortemperaturewassetat200°C,andallinjectionswerecarriedoutonthesplitlessmode.TheGC-MSinterfacewasmaintainedat250°C.Theovenprogrammewas50°Candholdfor5min,and10°C/minto250°Candholdfor10min.TheMSwasoperatedinthetotalioncurrent(TIC)mode,scanningfromm/z30to500.Themetabolicintermediateswerederivedfromdegradationofp-cresolidentifiedbycomparingtheirretentiontime(RT,min)andmassspectrawiththatoftheNationalInstituteofStandardandTechnology(NIST)libraryavailable.1.4ExtracellularpolymericsubstancesTheextracellularpolymericsubstances(EPS)ofthesludgeflocsandgranuleswereextractedfollowingaheatex-tractionprocedureasdescribedpreviously(LiandYang,2007).Thegranuleswereharvestedbycentrifugationat4000r/minfor5minandwashedtwicewitha0.1%NaClsolutionpriortoextraction.Forthegranularsludge,thesamplewashomogenisedbygrindingtobreakdownthestructureofthegranules.Thesludgesuspensionwasthenheatedto60°Cinawaterbathfor30min.Aftercentrifugationat4000r/minfor15min,thesupernatantwascollected,whichwasregardedastheEPSextract.Inaddition,thecarbohydratecontentoftheextractwasdeterminedbythephenol-sulphuricmethodandexpressedastheglucoseequivalent,anditsprotein50 洛阳理工学院毕业设计（论文）substancecontentweremeasuredaccordingtothemodifiedLowrymethod(LiandYang,2007).1.5BiodegradationkineticsTheabilityofgranulestodegradep-cresolwasevaluatedin1Lcolumnreactorwhichcontainedthenutrientmedi-ummentionedaboveandtargetedp-cresolpredeterminedconcentrationsrangingfrom100to800mg/L.AkineticanalysisofbiodegradationdatawasperformedonthebasisofHaldane’sequationfordescribingbiodegradationofinhibitorysubstrate(Yietal.,2006).V=VmaxS/(Ks+S+S2/Ki)where,V(gp-cresol/(gVSSday))andVmax(gp-cresol/(gVSSday))arethespecificandthemaximumspecificbiodegradationrates,respectively,andS(mg/L),KsandKiarethesubstrateconcentration,halfsaturationconstantandinhibitionconstant,respectively.2Resultsanddiscussion2.1ReactorperformanceThebiomassacclimatizationprocesstoinhibitorycom-poundsiscriticalsteptoinducedmicrobialselectionandphysiologicaltransformationofmetabolicpathwaysrequiredforbiodegradation(Tomeietal.,2003).Inordertohaveaneffectivebiomassacclimatization,gradualbiomassexposuretothep-cresolhasbeenmaintained,theconcen-trationwasstepwiseincreasedwhenthestablep-cresolremovalefficiencywasachieved.Thesludgeacclimatedat200mg/LphenolwasusedasinoculumfortheSBR.Thefeedp-cresolwasincreasedgraduallyfrom100mg/Lto200,400,600,800mg/L(Fig.2a)afterachievingstablestateconditionsundereachfeedconcentration.ThecorrespondingCODconcentra-tionsagainstvariousp-cresolconcentrationfeedwere251,503,1006,1509and2012mg/Lrespectively(Fig.2b).TheFig.2PerformanceofSBRduring300daysoperation.(a)Influent,effluentcresolandremoval;(b)influentandeffluentCOD,andremoval;(c)biomass50 洛阳理工学院毕业设计（论文）concentrationandsludgevolumeindex(SVI).mainoperationalparametersandresultsofthesequencingbatchreactorarepresentedinTable1.Theinfluentp-cresolandCODconcentrationinthinfitialphasewas100and251mg/Lrespectivelywhichresultedinanorganicloadingrate(OLR)of0.15kgp-cresol/(m3
day)and0.37kgCOD/m3
day).After30daysoperation90%CODremovalefficiencyand96%pcresolremovalwereachieved.Thestartingsludgeinthereactorshadabiomassconcentrationof3120mg/LMLSSandanSVIvalueof145mL/gMLVSS(Fig.2c).Inthestartingofreactoroperationsettlingtimewaskeptfor30min,toretainthebiomassinthereactor.Theeffluentpcresolconcentrationwas4mg/Londay30.After20dayofoperationatp-cresolconcentrationof100mg/Lthesettlingtimewasreducedto5min,duetothisselectionpressurethewashoutofpoorsettlingflocstookplace.After45daysofoperationatap-cresolconcentrationandOLRof200mg/Land0.3kgp-cresol/(m3dayrespectivelytheaerobicgranuleswereclearlyvisibleinthreactor.Thegranulessurfacewascoveredwithfilamentougrowth.p-Cresolremovalefficiencywas95%onday125atconcentrationof400mg/L(Fig.2a).MLSSofthereactorwasobservedtobearound7g/L.Atthisstagethebiomasswasinacclimatizedphase,whichisessentialforthemicrobialselectionandphysiologicaltransformationofthemetabolicpathwaysforbiodegradationofxenobioticcompounds.Atday205thecresolconcentrationwasincreasedto800mg/LOLRof1.2kgp-cresol/mand3kgCOD/(m3day).Thep-cresolremovalefficiencywasdroppedto43%(Fig.2a).Atwo-monthperiodwarequiredtoregainanefficiencyof88%.Thereactorwasoperatedforthreemonthsatthisconcentrationtoachieveasteadystate.2.2Formationofaerobicp-cresoldegradinggranulesActivatedsludgefromamunicipalwastewatertreatmenplantwasinitiallyacclimatizedoveraperiodof45dayssolelyonthephenolasasubstrateataconcentrationof200mg/L.Thisacclimatizedsludgewasusedasinoculumfor50 洛阳理工学院毕业设计（论文）cultivationofaerobicp-cresoldegradinggranules.TheinitialbiomassconcentrationandSVIinthereactorwas2.9g/Land145mL/gMLVSSrespectively(Fig.2c).Aftertheapplicationselectionpressureonday20,byreducingthesettlingtimefrom30to5min,allthebiomasshavinglesservelocitywaswashedoutfromthereactor.Duetothisselectionpressurethereisanenhancedformationofaerobicgranulesonlyheavierbiomasswasretainedinthereactor.Innext10daysformationofaerobicgranulestookplacehavingsizelessthan1mm.Afterday40,thereisasuddenincreaseinthebiomassconcentrationintheformofaerobicgranules(Fig.3b).Thebiomassconcentrationgenerallyshowedanupwardtrendanditremainedinbetween7–8g/LMLSSandSVIreducedto80–60mL/gMLSS(Fig.2b)afterday100.Thebiomassconcentrationdroppedwhenhigherp-cresolconcentrationwasintroducedinthereactor(Fig.2c).StablegranuleswereobtainedintheSBRafter100daysofoperation(Fig.3c,d).Onday200thediameterofstablegranuleswasintherangeof1–5mm.InearlierstudiesChiuetal.(2006)foundthatasthesizeofgranuleincreasedmasstransferlimitationtakesplace,thebiomassinsidelargegranulesmaynotbeabletoreceivesufficientsubstrateandoxygentocontributetowasteorganicdegradation.Xiaoetal.(2008)proposedthatitcanbeassumedthatthebiomasswithinthepenetrationdepth(=200m)fromthesurfaceisactivebiomass,whereasthesludgebelowinsidethegranuleislargelyinactiveduetosubstrateandoxygenlimitation.Theintegritycoefficient(IC)andgranulesdensitywasfoundtobe96%and1046kg/m3respectively.Thesettlingvelocityofgranuleswasfoundtobeintherangeof2102–6×102m/sec.Proteinsandcarbohydrateswerefoundtobe7.81and2.78mg/gVSSrespectivelyinfullydevelopedgranulesonday200.Inthisstudythepro-tein/carbohydrateratiowasapproximately2.8forp-cresolfedgranules.Earlierresearchesshowedthedominanceofproteinsoverthecarbohydrates(polysaccharides)foraerobicgranules(Zhangetal.,2007;McSwainetal.,2005;Wangetal.,2005).Thepresenceofproteininextra50 洛阳理工学院毕业设计（论文）cellularpolymericsubstancesuggesteditsimportantroleinaerobicgranuleformation.Sinceproteinhasahighcontentofnegativelychargedaminoacids,proteinismoreinvolvedthansugarsinelectrostaticbondswithmultivalentcations,akeyfactorinstabilizingaggregatestructure(LaspidouandRittman,2002).2.3UV/GCMSspectralanalysisThechangesofstructureandquantityofsubstrateduringthebiodegradationprocessarereflectedinFig.4a.AsshowninFig.4a,theshapesofabsorptionpeakandabsorbancevaluesatthewavelengthrangefrom250to350nmdecreasedquicklyduringthefirst2hr,showsthefastchangingmolecularstructureofsubstrateandhighbiodegradabilityofp-cresolintheacclimatizedaerobicgranularsludge.FromtheUVspectra(Fig.4a),itisevidentthatthereisanewpeakat2hour(Lambdamax260)whichisofcatechol.GC-MSanlaysisofeffluentalsoshowsthepresenceofcatechol;phenol,2-4bis(1-1,dimethyletyl);3-carboxy-cis,cis-muconate;3-oxoadipate;N-tetracosanol-1;E-15-heptadecinal;trimethylneoxide;octadecane,6-methyl;aceticacid,1-methylpropylester.ChromatographicanalysiswasdoneinordertodeterminethenumberofproductsformedduringbiodegradationandtheresultsareshowninFig.4bandTable2.GC-MS/UVspectraanalysischromatographofeffluentshowsthepresenceofcatechol,cis,cis-muconate,3-oxadipate.Thisshowsthatp-cresolfollowstheorthocleavagedegradationpathway.Leeetal.(2010)reportedthatbacterialgenera,suchasBacillus,Acinetobacter,Corynebacterium,andNocardioides,werepredominantingranulesunderhighcresolstress.Thesestrainscanlikelyendurethetoxicityjesc.ac.cnderivedunderhighcresolconcentrationsand/ormetabolizecresol.Thisstablecommunitymaybeattributedtothepo-tentialforcresoldegradation,yieldingahighdegradationrate.TheAcinetobactersp.genuscandegradephenoliccompounds(Haoetal.,2002)andtransformcatecholintocis,cis-muconate,3-oxoadipate,viatheortho-cleavagepathwaytoTCAcycle(Nardoetal.,2009).50 洛阳理工学院毕业设计（论文）2.4p-CresolbiodegradationkineticsTheabilityoftheaerobicgranulestobiodegradep-cresolwasevaluatedbymonitoringp-cresolremovalatdifferentconcentrationinbatchcolumnreactoronday260.Timecourseofp-cresolconcentrationisshowninFig.5a.p-Cresolconcentrationinthereactordecreasedwithtimesteeplyatalowerinitialp-cresolconcentration,ascomparedtothoseathigherconcentrationofp-cresol.Figure5bshowstheinitialp-cresoldegradationratewithinitialconcentration.Thespecificdegradationrateincreasedwiththeincreasinginitialp-cresolconcentrationupto400mg/L,peakedat0.96gp-cresol/(gVSS
day),butdecreasedwhenthep-cresolconcentrationwasincreasedfrom400to800mg/L,thisindicatestheinhibitoryeffectofp-cresolconcentrationexceeding400mg/L.ThekineticparametersestimatedwiththeleastsquareerrormethodwereVmax=2.97gp-cresol/(gVSS
day),Ki=210mg/LandKs=490mg/L.ThesehighvaluesKsandKiobtainedfromtheHaldanekineticequationforp-cresoldegradationshowedthataerobicgranuleshavedevelopedap-cresoluptakesystemtoresisttheinhibitoryeffectofp-cresol.Duetothisaerobicgranuleresistancetop-cresoltoxicity,highvaluesofspecificp-cresoldegradationratewasmaintaineduptoconcentrationof400mg/L.Table3showssomeoftheHaldanekineticsparametersforbiodegradationofphenoliccompoundsusingaerobicgranularsludge.3ConclusionsTheSBRusedinthepresentstudywasabletodegradep-cresoluptoconcentrationof800mg/Lwithanefficiencyof88%.Atsteadystatetheaerobicgranuleswerehavingthesize,settlingvelocityandSVIof4.5–5.5mm,0.06m/secand60mL/gVSSrespectively.ThekineticanalysiswasinaccordancetotheHaldanemodel.Highspecificp-cresoldegradationrateupto0.96gp-cresol/(gVSS
day)weresustaineduptop-cresolconcentrationof400mg/L.TheSBRwasprovedtobethemostsuitabletechnologywhensystemsimplicity,lowlandarearequirementandshortstart-uptimewereconsideredascriticalparametersfordecisionmaking.Thisworkcontributestoabetter50 洛阳理工学院毕业设计（论文）understandingoftheabilityofaerobicgranulestohandlehigh-strengthindustrialwastewaterscontainingchemicalsthatarenormallyinhibitorytomicrobialgrowth.AcknowledgmentsThefirstauthoracknowledgestheJuniorResearchFellow-shipawardedbyUniversityGrantsCommission(UGC),NewDelhiIndia.ThisresearchworkwassupportedbyUPCouncilofScienceandTechnology(UPCST),UttarPradesh,India.通过有氧降解闪点甲酚序列间歇式反应器颗粒50 洛阳理工学院毕业设计（论文）摘要培养好氧颗粒在序列间歇式反应器降解,研究了闪点甲酚。反应堆启动100mg/L闪点甲酚。好氧颗粒首先出现一个月内启动。颗粒大、强壮、有结构紧凑。稳定的颗粒的直径是1-5毫米的范围。完整性系数和颗粒densitywas发现96%和1046公斤/立方米，分别。颗粒的沉降速度,被发现在一系列2×10-2-6×10-2米/秒。的好氧颗粒能够degradep-cresol高达800mg/L在去除效率为88%。Specificp-cresol降解率在有氧颗粒跟随霍尔丹底物抑制模型。高特定p甲酚降解率高达0.96gp甲酚/(gvssday天)uptop-cresol浓度的持续400mg/L。更高的去除效率,良好的沉降特性,使好氧颗粒序列间歇式反应器适合提高微生物降解潜力的抑制化合物。关键词:有氧颗粒;p甲酚;序列间歇式反应器(SBR);霍尔丹动力学方程介绍这个cresols是异型生物质污染物经常发现在废物排放。p甲酚是一个异构苯酚和甲基取代基在对位相对于羟基。p甲酚有各种各样的用途,包括作为消毒剂、熏蒸剂、炸药、合成树脂的制造,在摄影devel-opers等。由于其毒性、强气味排放,坚持环境和怀疑carcinogenity和mutagenity生命体,cresols造成严重的生态问题,环境污染物。p甲酚,即使在非常低的浓度,有负面影响中枢神经系统、心血管系统、肺、肾,导致中枢神经系统抑制(巴克曼etal。,1984)。美国环境保护局已经classifiedp-cresol作为污染物C组(可能的人类致癌物)(ATSDR,1990)。环境的最小手法和森林(MOEF),印度政府已经设定一个最高浓度水平的1.0mg/L闪点甲酚在工业废水对安全放电在表层水(辛格etal。,2008)。世界卫生组织(世卫组织,1963年)建议容许p甲酚浓度为0.001mg50 洛阳理工学院毕业设计（论文）/L在饮用水域。因此cresols去除废水是一个集团的任务来节约水资源的质量自然。IRemoval的酚类化合物的溶剂extrac-tion、吸附、化学氧化、焚烧和其他非生物处理方法遭受严重的缺陷如高成本和形成危险的产品(Lohetal。,2000)。生物降解是最有效的方法完成破坏有机污染物,也由于其较低的成本。细胞固定化的新技术在废水生物处理是获得利益。好氧颗粒自固定化微生物总量,是种植于序列间歇式反应器(SBR)没有添加载体材料。好氧颗粒可以用于生物降解的有毒废水(江泽民etal。,2002)。多种因素参与了造粒的活性污泥。主要因素是碳源、水动力剪切力,盛宴饥荒政权,喂养策略、溶解氧、反应器的配置、体积交换率和沉降时间(de熊先生etal。,2004;刘和茶,2004)。由于极佳的沉降能力的有氧颗粒,土地面积的沉淀池将不需要反过来降低了污水处理厂面积80%(de熊先生etal。,2004)。本研究的目的是评估的效用的耗氧生长微生物颗粒废水生物处理闪点甲酚包含。1材料和方法1.1反应器的设置和操作一个实验室规模为有效容积的2L的SBR池是用来培养好氧颗粒。内部化用的反应堆是5厘米和工作高度/直径大约20厘米。细气泡对曝气和搅拌都提供放置在反应堆底部曝气器。表面的空气流速保持在2-3厘米/秒范围。该反应器操作的顺序在8小时周期由5分钟的入渗归档,447-472分钟的曝气,5-30分钟的沉降和3分钟的废水撤军。污水排放是在50厘米底部的反应堆,和一个体积交换比率为50%。播种生物量则取自市政污水处理厂,Okhla,新德里,印度。污泥是适应于苯酚在批文化,为期一个月。适应的污泥作为接种体的反应堆。这座反应堆是美联储与甲酚作为唯一碳源利用合成废水与以下营养成分:p甲酚,NH4Cl,MgSO47,K2HPO4K2HPO4h2o,在重量比的1:04:0二六33:27。提要是补充1毫升/L的微量元素,如前面描述的(莫伊等。,2002)。1.2分析方法测量pH,生物量浓度、化学需氧量(COD)、污泥容积指数(污泥容积指数)是按照标准方法进行(APHAet艾尔。,2002)。溶解氧浓度(做)的测定使用服务,HQ30d便携式计加上LBOD10101探针。集中在入渗和污水闪点甲酚测量使用UV/Vis50 洛阳理工学院毕业设计（论文）DR5000分光光度计(服务,美国)在波长280纳米。这些样品是在10000r/mincentrifuged10分钟(雷米、印度)和测量在一个服务广场样品室。一个标准曲线(吸光度与浓度闪点甲酚)是吸引和用于估计行骗-向心性的未知p甲酚浓度。情节是线性的(R2=0.98)介于0和10毫克/lp甲酚溶液。测试样本来自更高浓度试验闪点甲酚充分稀释,然后测定吸光度。样品都是从反应堆在预定的时间间隔进行分析。分析了颗粒使用Cenisco双目彼得逻辑显微镜与三洋数码相机。这些照片进行分析使用图像分析(IA)系统(Averz软件)。颗粒形貌的影响,分析了条件方面比用IA技术。长宽比是之间的比例和majoraxis短轴的椭圆相当于颗粒(0=线,1=圆)。SEM分析进行的有氧颗粒通过扫描电子显微镜(LEO模型435VP、英国)。颗粒强度定义为颗粒的能力抵抗蜕变。它被定义为一个完整性系数(IC,%)这是残余挥发性悬浮固体(VSS)样品后一直鼓动5分钟在200r/min在平台上瓶总VSS完好的颗粒前搅拌(Ghangrekaretal。,1997)。较强的颗粒有较高的ICs。好氧颗粒的密度是决定使用体积位移法。(Beunetal。,1999)。1.3气相色谱-质谱仪进行分析气相色谱法(GC)和气体色谱-质谱联用(GC/MS)分析废水样本做为了确定产品的数量中形成好氧生物降解的p甲酚。对GC/MS分析,上清最初对pH值2.0酸化用0.5mol/L的硫酸和随后使用dicholoromethane提取三次(99.5%)在1:1(V/V)比在分液漏斗的间歇摇晃。1uL的控制和退化的样品注入气相色谱质谱中配备了分流/不分流进样注射器和珀金埃尔默来说680气相色谱仪以及对一个Turbomass光谱(珀金埃尔默600t,美国)质谱质量选择性检测器系统被使用。女士的运作在EI模式(70eV)。氦是受雇为载气及其流量调整为1毫升/分钟。分析柱连接到系统是一个PE-5MS毛细管柱(长度,直径30米转悠。250)。GC柱温度是在250°C编程。一个溶剂延迟3.5分钟被选中。器温度设定在200°C,和所有的注射进行splitless模式。气相色谱质谱的接口是维持在250°C。烤箱项目50°C和保持5分钟,10°C/分钟到250°C和坚持10分钟。MS是中操作总离子电流(TIC)模式,扫描从m/z30到500。代谢中间体来自降解闪点甲酚被比较他们的保留时间(RT,min)和质谱与国家标准与技术研究所(NIST)库可用。1.4胞外聚合物物质50 洛阳理工学院毕业设计（论文）胞外聚合物的物质(EPS)的污泥絮体和颗粒后提取热量,如前面描述的前牵引过程(李、杨,2007)。颗粒是由离心收获在4000r/min5分钟,洗两次以0.1%的氯化钠溶液提取之前。对颗粒污泥,样品是通过研磨单一化分解结构的颗粒。污泥悬浮然后加热到60°C水浴30分钟。之后在4000r/min离心15分钟,收集上清,这被认为是EPS的提取。此外,碳水化合物含量的提取由苯酚硫酸法和表达为葡萄糖当量,其蛋白质测定物质含量根据修改后的洛瑞法(李、杨,2007)。1.5生物降解动力学颗粒的能力进行了评价degradep-cresol在1L列反应堆含有营养和targetedp-cresol读出嗯上述预定浓度范围从100到800毫克/升。一个动力学分析的生物降解进行了数据的基础上的方程来描述生物降解霍尔丹的抑制衬底(易建联etal。,2006)。V=VmaxS/(Ks+S+S2/Ki)在那里,V(gp甲酚/(gVSSday))andVmax(gp甲酚/(gVSSday))是具体的,特定的生物降解率最大,分别and(mg/L),Ks和Ki的衬底浓度,一半饱和常数和抑制常数,分别。2结果与讨论2.1反应器性能生物质驯化过程抑制com磅是关键的一步,诱导微生物选择和生理代谢途径转变所需的生物降解(托梅etal。,2003)。为了有一个有效的生物适应环境,逐步生物质接触越大甲酚一直保持,concen-tration是逐步增加当稳定p甲酚去除效率得以实现。污泥驯化为200mg/L苯酚作为培养液对SBR。提要p甲酚是增加的逐渐从100mg/L到200、400、600、800mg/L(图2a)在实现稳定状态条件下的每个提要浓度。相应的鳕鱼concentra-tions反对各种p甲酚浓度饲料是251、503、1006、1509和2012mg/L分别(图2b)。这个图2的性能在300天运行。SBR(一)入渗、废水和清除甲酚;(b)入渗和废水COD和去除;(c)生物量浓度和污泥容积指数(污泥容积指数)。主要操作参数和结果序列间歇式反应器的展示在表1。50 洛阳理工学院毕业设计（论文）影响p甲酚和COD浓度在thinfitial阶段是100年和251年分别mg/L,这导致了有机加载速率(OLR)0.15公斤p甲酚/(m3天)和0.37公斤/立方米)。鳕鱼一天手术后30天内COD去除率90%效率和96%pcresol删除了。开始污泥在反应堆有一个生物量浓度的3120mg/LMLSS和污泥容积指数值145mL/gMLVSS(图2c)。在反应堆的启动操作沉淀时间保持在30分钟内,保留生物质在反应堆。pcresol浓度的废水是4mg/L30天。经过20天的操作在p甲酚浓度100mg/L的沉淀时间减少到5分钟,由于这个选择压力的洗出可怜的沉降絮体发生。操作后45天在美联社甲酚浓度和OLR200mg/L和0.3公斤p甲酚/(分别m3day有氧颗粒可以清楚看到在th反应堆。颗粒表面覆盖着filamentou增长。p甲酚去除效率是95%,在400年的一天125mg/L浓度(图2)。MLSS的反应堆被观察到约7g/L。在这个阶段的生物量在适应阶段,这是必不可少的微生物选择和生理转变为生物降解代谢途径的韩国帝王生物化合物。在第205天,甲酚浓度增加到800mg/L/mkgp-cresolOLR的1.2和3公斤COD/(m3天)。越大甲酚去除效率是下降到43%(图2)。两个月的时间来恢复一个效率要求佤邦的88%。该反应器操作的三个月在这个浓度达到一个稳定状态。2.2aerobicp-cresol降解颗粒的形成活性污泥从市政废水中的植物最初适应一段45天只苯酚为底物的浓度为200毫克/升。这种适应污泥作为接种体种植有氧p甲酚降解颗粒。初始生物量浓度和污泥容积指数对反应器2.9g/L和145mL/g分别MLVSS(图。2c)。应用程序选择后20天的压力,减少沉降时间从30到5分钟,所有的生物量有较小的速度从反应堆中被淘汰了。由于这个选择压力有一个增强颗粒的形成只重生物质有氧保留在反应堆。在未来的十天内形成好氧颗粒发生有大小小于1毫米。又一天40岁,有一个突然增加的生物量浓度在形式的有氧颗粒(图3b)。生物质浓度一般有上升趋势,它仍然在7-8g/LMLSS之间和污泥容积指数降低到60-80mL/gMLSS(图2b)又一天100。生物量浓度下降时higherp-cresol集中介绍了反应堆(图2c)。稳定的颗粒获得SBR100天之后的操作(图3c,d)。在一天200的直径范围是在稳定的颗粒的1-5毫米,在早期研究赵etal。(2006)发现,颗粒的大小增加传质50 洛阳理工学院毕业设计（论文）限制发生,生物量大颗粒内可能无法获得足够的衬底和氧气有助于废物有机降解。肖etal。(2008)提出,它可以假定生物质在穿透深度(=200)从表面活性生物量,而下面的污泥颗粒内部主要是由于衬底和氧活动限制。完整性系数(IC)和颗粒密度被发现96%和1046公斤/立方米分别。颗粒的沉降速度,被发现在范围2102-6×102米/秒。蛋白质和碳水化合物被发现是7.81和2.78毫克/克VSS分别在充分发展颗粒在第200天。在这项研究中,碳水化合物比爱因斯坦pro/约2.8forp-cresol美联储颗粒。早期研究显示蛋白质的统治地位在碳水化合物(多糖类)等为好氧颗粒(Zhangetal。,2007;·麦克斯韦恩etal。,2005;王etal。,2005)。蛋白质的存在在额外的细胞聚合物质建议其重要作用形成好氧颗粒。由于蛋白质有高含量的带负电荷的氨基酸,蛋白质是比糖更涉及债券与多价阳离子的静电,一个关键的因素在稳定总体结构(Laspidou和Rittman,2002)。2.3紫外/GCMS谱分析结构和数量的变化在生物降解过程的基质是反映在图4一个。图4所示,吸收峰的形状和吸光度值在波长范围从250到350海里下降很快在第一次2小时,显示了快速变化的分子结构和高生物降解性能的基质p甲酚在适应的好氧颗粒污泥。从紫外光谱(图4),很明显,有一个新的峰值在2小时(λ马克斯260),邻苯二酚。气相色谱质谱分析废水也显示了存在邻苯二酚、苯酚、2-4bis(1:1,dimethyletyl);3羧基cis,3-oxoadipatecis-muconate;;N-tetracosanol-1;E-15-heptadecinal;trimethylne氧化物;十八烷、六甲基;乙酸,1-methylpropylester。色谱分析是为了确定产品的数量中形成生物降解和结果见图4b和表2。气相色谱质谱/紫外光谱分析色谱仪的流出物显示了邻苯二酚的存在、独联体、cis-muconate,3-oxadipate。这表明thatp-cresol遵循正的劈理退化途径。李etal。(2010)报道,细菌属、芽孢杆菌、不动杆菌属等,棒状杆菌,Nocardioides,最主要的是在高压力下颗粒甲酚。这些菌株可以可能忍受毒性50 洛阳理工学院毕业设计（论文）在高jesc.ac.cnderived甲酚浓度和/或代谢甲酚。这种稳定的社区可以归因于po-tential对甲酚降解,产生一个高降解率。Acinetobactersp的。属可以降解酚类化合物(郝etal。(2002),转换为顺式邻苯二酚,cis-muconate,3-oxoadipate通过邻位的解理通往柠檬酸循环(Nardoetal。,2009)。2.4p甲酚生物降解动力学好氧颗粒的能力评价生物降解p甲酚通过监测p甲酚去除在不同浓度在批塔釜在第260天。时间进程闪点甲酚浓度显示在图5一个。p甲酚浓度随时间急剧降低反应堆在一个较低的初始p甲酚浓度,比那些在更高浓度闪点甲酚。图5b显示了initialp-cresol降解速率与初始浓度。特定的降解rateincreased随着initialp-cresol浓度高达400毫克/升,达到峰值0.96gp甲酚/(gVSSday),但当浓度下降越大甲酚从400增加到800mg/L,这表明抑制性效应闪点甲酚浓度超过400mg/L。动力学参数的估计与最小平方误差法wereVmax=2.97gp甲酚/(gVSSday),Ki=210mg/LandKs=490mg/L。这些高valuesKsandKi得到霍尔丹动力学方程表明,好氧颗粒forp-cresol退化已经开发出一种p甲酚吸收系统来抵制闪点甲酚的抑制作用。由于好氧颗粒抗p甲酚毒性、高价值的specificp-cresol降解率高达400的浓度保持mg/L。表3显示了一些霍尔丹动力学参数的酚类化合物降解利用好氧颗粒污泥。50 洛阳理工学院毕业设计（论文）50 洛阳理工学院毕业设计论文51 洛阳理工学院毕业设计论文53 洛阳理工学院毕业设计论文53'