基于炭固定化微生物技術(shù)的難降解焦化廢水處理裝置

目引 研究背 研究目 研究意 國內(nèi)外研究與進(jìn) 研究方 現(xiàn)行方法的優(yōu)缺 技術(shù)方 裝置設(shè)計與計 主體構(gòu) 床體結(jié)構(gòu)優(yōu) 內(nèi)構(gòu)件設(shè) 操作條 裝置3D模型圖與實物 試驗運(yùn) 工藝流 啟動運(yùn) 效益分 創(chuàng)新特 推廣前 結(jié) 參考文 附件1：項目獲獎...........................................................................................................附件2：專利...................................................................................................................00：摘要世界第一鋼鐵和焦炭工業(yè)大國焦化生產(chǎn)中的廢水排放量是世界主要工業(yè)國家的：5倍。焦化廢水是典型的難降解有機(jī)廢水，酚類、稠環(huán)類和含氮雜環(huán)類為其中主要難降解污染85%以上，具有高效處理焦化廢水的現(xiàn)實意義，并為工業(yè)擴(kuò)大化生關(guān)鍵字：，焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè)每年焦化廢水的排放量約為2.85億噸是世界主要工業(yè)2～5倍。焦化廢水是在焦?fàn)t煤氣冷卻、洗滌，粗苯加工及焦油加工過程中產(chǎn)生的，多數(shù)未達(dá)到。30年代人們就已提出用固定化活細(xì)胞在懸浮床或膨脹床EcolotrolHY-F101國內(nèi)在此領(lǐng)域的研究始于上世紀(jì)90年代蔡建安等[3]經(jīng)規(guī)模的研究證明用95%～99.2%COD98.399.7%。定化微生物處理含酚廢水。試驗表明對于苯酚濃度40mg/L的廢水，在投菌量為100ml/10g10g/100ml5hCOD的去除ACAMPVA炭的原料要求高，因此費用較高。主要優(yōu)點為：比表面積大；具有高濃度的生物量；運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷比一般生物處理法高10至20450℃、600℃下缺氧炭化得到9種不同的生物炭。此外，若需處理極高濃度的難降1mol/LKOH改性劑進(jìn)行改性，進(jìn)一步增加其比表面積，提pHPZC，改性后的生物炭對微生物的固定量將會顯著增加。 圖 圖 生物炭SEM 圖 改性生物炭SEM30℃，120r/min24h，3d后，用磷脂法測定炭中微生物量。600℃綜合考慮生物炭能耗與對有機(jī)物的去除效果，最終選用450℃的花生殼生84%、78%、79%。PSs450PSs45037.9%5.3%，PSs450表 PSs450元素組成與分PSs450表 PSs450比表面積及與隙結(jié)BETPSs450的微孔發(fā)達(dá)，吸附勢大，有助于微生物接近其表面，并發(fā)生粘附固定圖 PSs450的FTIR譜 圖 PSs450的XPS譜FTIRXPS圖譜可知，PSs450C組織結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)豐富、數(shù)量多，含出H+而呈電負(fù)性，對微生物具有靜電排斥作用。炭化溫度的升高，酸性官能團(tuán)含量下用。3：表 內(nèi)徑高度

HH1H2H3H4H5H6式中H1——三相分離區(qū)高，150mm；VV+VV

D1H1[D1DD1D

D

13

2(D2)2DD2]

式中V1——三相分離區(qū)有效體積；0.9時降流區(qū)面積過小且出現(xiàn)返混，難以實現(xiàn)載體流態(tài)化；另一方面，Dr/D0.850mm90mm45°錐形斜板連接，使流道通暢，避免出現(xiàn)“死區(qū)”。升60°DN25國內(nèi)外學(xué)者曾采用在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置多孔篩板[14]、填料[15]或靜態(tài)混合器[16]等方法以提高流化床的氧轉(zhuǎn)移效率，降低能耗，但卻會增大流動阻力，減少了液體循環(huán)流量[17]，易造成反應(yīng)器內(nèi)載體阻塞。10%45°、60°、75°傾角分別進(jìn)行實驗后發(fā)現(xiàn)，60°傾角的內(nèi)構(gòu)件

圖 wVss28.510%0.2式中w——載體填充量，g；V——裝置有效體積，L；εs——固含率，設(shè)計取10%；OG0.211.43103600.09kg/ 式中Oc——供氧量，kg/h；Gs——設(shè)計供氣量，5L/min。F1D21D210.2210.152 式中F——分離區(qū)截面積，m2；D3——分離區(qū)外環(huán)直徑，0.2m；D4——分離區(qū)內(nèi)環(huán)直徑，0.15m。QV/t28.5/181.58L/式中Q——u0Q/F1.58/1000/0.0140.11m3/(m2圖 裝置3D模型 圖 1—溢流堰2—出水管3—出水槽4—溢流管5—電磁閥6—放空管7—潛水泵8—進(jìn)水槽9—10—11—12—13—14—15—圖 9PSs450生物炭載體，運(yùn)行5L/min28天，在顯微鏡下可觀80%左右。（a）前期游泳型纖毛 （b）中期固著型纖毛 （c）后期后生生圖 圖 載體表面生物膜SEM200mg/L40mg/L1.58L/hCOD30天1215所示：苯酚平均去除率喹啉平均去除率苯酚平均去除率喹啉平均去除率時間

時間圖 圖 穩(wěn)定運(yùn)行階段喹啉去除 圖 穩(wěn)定運(yùn)行階段萘去除 圖 穩(wěn)定運(yùn)行階段COD去除COD>1500mg/L4表 穩(wěn)定運(yùn)行期間進(jìn)出水COD資料日期/COD去除率對每日出水帶出的載體量進(jìn)定，并計算流失量，結(jié)果見下表表 出水中載體濃度本裝置對苯酚、喹啉、萘、COD94%、88%、91%、88%40%；生物炭的利用可減少生物質(zhì)帶來的污染和資源浪費生物炭來源廣泛，成本低，工業(yè)化生產(chǎn)估算價為2500元/t，而具有同類4500～8000元/t；載體流失少，使用長0.71kgCOD/m3·d6～8倍，占地面積1/5～1/10；1000m3/d的焦化廢水二級處理階段采用本工藝，粗估每年可9萬度；統(tǒng)生物法二級處理后直接排放，多數(shù)未達(dá)到。本裝置主要應(yīng)用于焦化廢水二本的前提下達(dá)標(biāo)排放廢水，具有廣闊的推廣前景。其中：本作品通過采用以生物炭為載體的固定化微生物技術(shù)與新型多重內(nèi)循環(huán)三相流化廣前景。，，[2]，，，等.曝氣生物流化床（ABFB）處理煤氣化廢水的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2002，22（1：32-[3]韋朝海，，，等.內(nèi)循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)參數(shù)以及反應(yīng)器性能的相關(guān)性[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報，2001，45（3：236-，1990，12（1：40-[5]，華安增.巖樣單軸壓縮的尺度效應(yīng)和礦柱支承性能[J].煤炭學(xué)報，1997，22(1)：37-[6]水環(huán)境技術(shù)與設(shè)備等主編.三廢處理工程技術(shù)手冊[M].：化學(xué)工業(yè)[8].固定化細(xì)胞技術(shù)應(yīng)用于廢水處理的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治2003,25(1):[9]WeyMY,FuCH, gHH,etal.CatalyticoxidizationofSO2fromincinerationfluegas11overgimetallicCu-Cecatalystssupportedonpreoxidizedactivatedcarbon[J].Fuel,2003,82(18):2285-2290．[10]陳冬.固定化廢水技術(shù)在廢水處理中的研究與應(yīng)用[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報20071（7任源，韋朝海，，等.生物流化床A/O2工藝處理焦化廢水過程中有機(jī)組分的GC/MC分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2006，26（1：1785-1791.BosmaJC,HoffmanAC.Onthecapacityofcontinuouspowderclassificationinagas-fluidizedbedwithhorizontalsieve-likebaffles.PowderTechnology,134,1-15,2003.PorterKE,LocketMJ.LimCT.[J].TransInstnChemEng,1972,50(2):91-LinCheng()，ZhangJiyu().Influenceofmultiyershutter-likebaffleonaxialprofilesofsolidsconcentrationandparticlessizeinthree-phase