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 、研究目的及意义
在生产橡胶防老剂的过程中会产生一种名为RT培司(4-氨基二苯胺)的重要中间体,其广泛用于印刷、纺织、橡胶助剂及制药行业等。RT培司工业生产工艺路线有苯胺法、二苯胺法、甲酰苯胺法和硝基苯法等。其中硝基苯法生产RT培司条件温和,副产物少,工艺先进,是采用最多的方法。而最常采用的硝基苯法生产RT培司,其吸收废酸色度高、气味重、难处理, pH值为0.43,含有机物浓度高,CODcr浓度为114000 mg/L,无法直接进行生化处理,用碱中和则会产生大量三甲胺气体,毒性较高,对环境空气质量影响较大,国家严令禁止直接排放。需通过处理工艺优化,达到出水指标为:CODcr = 1000-2000 mg/L,悬浮物小于70 mg/L,B/C大于0.3,pH 6-9。
因此,研究RT培司全工段废气吸收废酸处理技术,对企业污染控制和清洁生产具有重要意义。
二 、研究方法
- 文献资料法:通过查看文献资料,找出相关废水的已有处理手段;学习实验设计方法;了解微生物菌群在水处理变化过程中如何变化。
- 实验研究法:设计相关实验,进行实验室研究,利用Fenton-好氧活性污泥法处理RT培司全工段尾气吸收废酸。
- 总结归纳法:对实验结果进行讨论并总结,研究出处理RT培司全工段尾气吸收废酸的最佳方案。
三 、研究内容
- 非均相Fenton法处理RT培司全工段尾气吸收废酸,量取100 mL RT培司全工段尾气吸收废酸置于250 mL圆底烧瓶中,加入一定量的催化剂电气石和H2O2,利用电动机械搅拌器,并以此为反应的开始时间,定时取样,反应时间为10 h。
- 设计R1, R2, R3, R4四个反应器,好氧活性污泥法处理经Fenton法处理后的废水,滤膜去除残留的电气石颗粒,测定溶液的pH值COD值。添加适量NaOH固体至溶液中,调节pH值为5-6,通过MnO2 去除残余过氧化氢。好氧活性污泥反应时间均为24 h。将定量污泥和废水混合逐级反应,每级反应中均用水收集逸出的气体,再次利用好氧活性污泥法对集气瓶中的废水进行处理以验证集气瓶中的废水能否被有效处理;
- 在Fenton和每级处理结束进行取样,测量COD和pH,总反应结束,计算B/C;
- 采集反应前和反应后的污泥进行群落分析,包括门、纲、目、科、属、种水平的微生物群落结构分析,观察其变化,分析优势种群。并进行微生物多样性分析和群落相关性分析。
四 、文献综述
目前国内外针对RT 培司废水的研究相对较少,通过已有资料显示RT培司生产废水成分复杂,COD高,可生化性差,较难处理,需要先通过预处理提高其可生化性。
现有的一般工业废水处理方法主要可分为物化法和生化法。物化法包括吸收、吸附、膜分离、过滤和反渗透等方法,生化法包括活性好养污泥处理、厌氧处理等。生化法主要是利用微生物生长繁殖过程中进行的代谢吸附作用,其中的好氧处理更是可以达到90% 以上的COD去除率且不易产生物化法容易造成的二次污染等问题。
活性污泥法主要利用微生物对污染物进行去除,也是目前使用较多的一种方法,很多学者在微生物处理上提出了全面系统的方法。例如,有学者研究利用活性污泥处理酒精废水,通过分析酒精废水处理过程的主要指标变化,并基于Illumina Mi Seq测序方法研究氧化沟活性污泥的微生物菌群,分析污泥中微生物种类、丰度和功能,得出不同菌属的功能作用,例如陶厄氏菌属(Thauera)对废水中氮元素的去除起重要的作用,球形杆菌属(Sphaerobacter)、陶厄氏菌属(Thauera)、沙雷氏菌属(Serratia)能够降解或转化结构复杂的有机物。此外,对于可生化性差的废水,通过诸多研究所提出的,可设计前处理,有学者采用好氧生物处理与Fenton氧化处理联合工艺对苯胺类染化废水进行处理研究,并提出了污泥驯养的系统性方法,这些研究对本次RT培司生产废水的处理研究和论文写作具有很大的参考价值。
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