开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、课题发展概况和最新发展趋势
随着人们对纺织产品的需求及其质量上升,我国生产纺织业的规模不断扩张,对纺织印染工业废水的处理问题,在社会上越来越引起人们的广泛关注和重视。印染废水是纺织印染工业在生产和加工过程中制造棉、麻、化学纤维及其混纺产品时排放出的废水[1]。印染废水具有难降解有机物浓度高、色度高、盐分高、可生化性低、碱性和pH值变化大等特点[2]。
在纺织印染行业中广泛使用了大量干洗剂、漂白剂、阻燃剂、杀虫剂、羊脱脂剂等,这些物质含有大量的有机卤化物,在改善织物性能的同时,也对环境造成了严重的危害。其中可以被活性炭吸附的卤代物有机物称作可吸附有机卤代物(Adsorbable Organic Halogens, AOX),包括氯化物、溴化物、碘化物,不包括氟化物[3]。AOX不易生物降解,属于持久性的生物累积性有毒物质,具有致癌和致突变作用。蒋玫等[4]研究证明含高浓度AOX的造纸漂白废水对黑鲷鱼卵孵化产生抑制作用,对仔鱼产生尾部致畸和致死现象。孙迎雪等[5]研究发现,当医院废水中AOX去除率升高时,生物毒性明显降低,由此推断AOX与生物毒性之间具有相关性。近年来,AOX已经成为纺织印染行业废水排放的一个重要指标;AOX的去除是印染尾水生物毒性削减的关键[6]。
随着水污染的问题日益严重,水中难降解有机污染物增多,传统的水处理方法无法降解持久性有机污染物。Fenton试剂的无选择性氧化特性被广泛应用于工业废水预处理,Fenton具有强氧化能力的原因是Fe2 和H2O2在酸性条件下反应生成具有高反应活性的羟基自由基。羟基自由基可以将难生物降解的有机物转化为低毒或无毒的小分子有机物,能够提高有机污染物的可生化性。C. Hofl等[7]对H2O2/UV、O3/UV 和H2O2/Fe(II) (Fenton 试剂) 三种AOPs 制药废水的处理能力进行了比较研究,研究发现,Fenton 法相比其他两种方法而言,反应时间更短, AOX 的去除效率更高。 李德品等[8]对比研究了不同深度氧化方法来对制浆废水中的色度、TOC 和AOX 的去除效果。结果表明,Fenton实际在H2O2投加量为50mmol/L、Fe2 投加量为2.5mmol/L、pH为5、反应时间为30min时,废水中的TOC和AOX可以去除80%以上。可以看出Fenton对印染废水处理有很好的效果,能够有效氧化去除废水中的AOX,从而减少废水的生物毒性,是一种较有前途的降解废水中有机污染物的深度氧化技术。
生物法在废水处理中是应用最广泛的方法之一。由于微生物具有易变异性,所以微生物经过驯化后就可以使许多难降解且对环境有毒性的人 工合成的有机物得到有效的降解。传统的活性污泥法对AOX的去除效果一般。陈元彩等[9]研究了好氧污泥和厌氧污泥对AOX吸附作用,发现污泥吸附与Langmuir等温式相符合,而且好氧污泥比厌氧污泥对AOX的吸附能力更强。
针对印染废水二级出水剩余有机物难降解、氨氮和总氮超标的特点,探索出新型的组合生物处理工艺,能够去除难降解有机物的同时,有着较好的脱氮效果。目前单一的生物处理单元存在对难降解有机物处理效果不理想、运行维护成本高的特点,难以适应纺织印染废水大规模处理的需求。因此,需加强新型组合生物工艺的开发。
缺氧-好氧膜生物反应器(A/O-MBR)工艺是建立在传统硝化反硝化之上的膜生物反应器,将A/O工艺与MBR技术相结合。MBR中膜组件的高效截留作用,从而延长了污泥龄,提高了污泥浓度,同时,膜能有效截留大分子物质,使其与微生物的接触时间增加,提高有机物去除效率。相较于传统活性污泥法,A/O-MBR系统中污泥颗粒粒径较小,能够降低氧的传质阻力,可增强硝化作用;回流液中的活性污泥浓度较高,DO会很快被消耗掉,对缺氧池的氧环境影响较小[10]。
随着A/O-MBR工艺的发展,如今在许多城市污水和工业废水的处理与回用方面都会优先考虑该工艺,并且其处理污水的效果也得到了肯定[11]。邓冬梅等[12]采用A/O-MBR中试设备于不同负荷下连续运行处理实际焦化废水,并与传统A/O活性污泥处理工艺的去除效果进行对比。结果表明,运行期间A/O-MBR工艺的处理效果优于A/O工艺,A/O-MBR工艺对氨氮、酚类和氰化物均有较高的去除率。
二、课题研究的目的、意义
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