对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺运行效能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lovewxb1982
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石油化工、医药等行业产生大量高浓度的含硫、氮、酚的废水,此类废水如不处理直接排放将会对环境产生严重危害。反硝化脱硫工艺能够在一个反应器内同步去除硫化物、硝酸盐和有机物,具有处理效果高、工艺简单、操作方便等优点,在含硫含氮处理领域具有广泛的应用前景。然而,目前该工艺尚未出现以酚类物质作为有机碳源的报道。基于此,本研究以UASB反应器研究对甲酚为碳源时,反硝化脱硫工艺的碳氮硫同步去除效果及单质硫的累积情况,并探索了醌类物质电子介体对反硝化脱硫工艺单质硫累积的促进作用,在此基础上,采用人工神经网络技术建立了对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺模型,并以此模型为基础,提出该工艺高效稳定运行的调控对策。研究结果为反硝化脱硫工艺在石油化工、医药等行业废水处理领域应用奠定了理论和技术基础。对甲酚为碳源反硝化脱硫工艺碳氮硫同步去除效果及单质硫累积情况研究结果表明,在进水时硫化物为100mgS/L,对甲酚与硫化物浓度比为7:4时,对甲酚、硫化物和氮的去除率分别为95.39%、99.32%和96.31%,单质硫累积率随着碳硫比升高而升高,此时为最高53.58%。高通量测序结果表明,随着进水碳硫比的升高,微生物多样性下降,但均匀度升高,主要的异养微生物是Proteinilasticum(牛瘤菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)、Rhizoblum(根瘤菌属)、Simplicispira(贪食菌属)和Petrimonas(理研菌属),主要的自养微生物是Arcobacter(弓形杆菌属)、Acetoanaerobium(厌氧硝菌属)、Sulfurimonas;水力停留时间由12h缩短至7h和3h时,对甲酚去除率分别为95.39%、62.11%和51.44%,硫化物去除率为99.32%、78.76%和99.21%,氮去除率为96.31%、95.09%和79.92%,单质硫累积率由53.58%下降至42.53%和20.44%;对甲酚、硝酸盐、硫化物浓度由50mgC/L,87.5mgN/L、51.25mgS/L增加到175mgC/L,100mgS/L、和102.5mgN/L时,碳氮硫去除率保持在95%以上,单质硫的累积率明显上升,平均单质硫累积率由20.02%增加到53.58%。当进水对甲酚、硝酸盐、硫化物浓度进一步增加到350mgC/L、205mgN/L、200mgS/L时,对甲酚、硝酸盐去除率急剧下降至5.78%和87.30%,体系崩溃。醌类电子介体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)和1,2-萘醌-4-磺酸酯(NQS)对反硝化脱硫工艺单质硫累积的促进作用,结果表明,25μmol/LNQS与AQDS相比,单质硫累积率升高24.46%,对甲酚去除率升高10.79%,氮去除率升高0.64%。NQS对反硝化脱硫工艺的促进作用更明显。采用人工神经网络技术构建了对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺模型。经过15731步迭代,模型的预测值与实际值平均偏差为4.92%,说明模型拟合度较好。采用分离权法,明确对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺的各影响因素排序为底物比>HRT>S2->pH,反硝化脱硫工艺的实际运行过程中,可以保持适当的进水碳硫比和水力停留时间,调节进水底物浓度来调节工艺的运行效果。
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