（市政工程专业论文）序批式生物膜法处理味精废水小试研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者： 学位论文使用授权声明 日期： 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者：王迎埠 日期： 摘要 摘要 该毕业论文试验是何争光教授指导项目中的一个子课题，本论文是悬浮球 填料s b b r 工艺的处理效果及工况优化研究。 试验在郑州大学环境与水利试验室完成，所用废水为自配模拟味精废水， 自行设计了两套悬浮球式s b b r 工艺设备进行试验研究，s b b r 反应器为圆柱形 有机玻璃容器，有效水深3 0 0 r a m ，内直径2 0 0 m m ，内堆放填料，设磁力搅拌器、 曝气装置等。根据高效率、低能耗及工程实用性的原则，本试验最后确定最佳 运行工况及结果如下： 本研究最终确定最佳工况为：瞬时进水曝气( 3 h ) 搅拌( 1 h ) 沉淀( 1 h ) 排水+ 闲置( 1 h ) ，悬浮球填料的最佳填充率为4 0 ，溶解氧基本在5 m g l 左右， 最佳温度1 8 - - - 2 0 ，p h 值为6 5 7 6 。 研究发现，当进水c o d 。，为8 0 0 m g l 左右、氨氮浓度为1 2 0m g l 左右时，c o d 。， 和氨氮的去除率分别可达到9 0 和8 0 以上，能够基本满足拟定提标新排放要 求。改变曝气方式时对污染物去除总效果影响不大，但瞬时进水方式( 限制性 曝气方式) 可相对节省动力。 当温度处理较低温状态下时，本系统s b b r 工艺仍能保持良好的氨氮去除 能力。在低于1 0 。c 条件下最高去除率仍能达到7 0 以上；但其c o d e r 去除力却 有所下降，在低于1 0 条件下最高只能达到6 5 1 。 总之，s b b r 工艺具有良好的污染物去除效率，装置运行稳定，无恶臭气 味散发；污泥沉降性能好，剩余污泥量少；且运行装置操作灵活、简便，可塑 性较强，在处理水质、水量波动较大的工业废水处理方面有非常广阔的前景。 关键词：s b b r 反应器；悬浮球填料；味精废水；低温 a b s t r a c t a b s t r a c t t h er e s e a r c hi sa b o u tas u b - t o p i co fp r q e c tw h i c hi sg u i d e db yp r o f e s s o rh e z h e n g g u a n g ，t h i st h e s i se x p a t i a t eo nt h et r e a t m e n te f f e c ta n do p t i m u mc o n d t i o no f s b b rw h i c hf i l l e dw i t hf l o a t i n gb a l l s t h ee x p e r i m e n th a db e e nf i n i s h e di nt h el a b o r a t o r yo fw a t e rc o n s e r v a n c ya n d e n v i r o n m e n ti n z h e n g z h o uu n i v e r s i t y , u s i n g s i m u l a t i v em o n o s o d i u mg l u t a m a t e w a s t e w a t e ra si n f l u e n t ih a dd i s i g n e dt w oe q u i p m e n t so fs b b rw i t hf l o a t i n g b a l l s t h ee q u i p m e n t sw e r em a d eo fo r g a n i cg l a s s ，a n dt h e i re f f e c t i v ed e p t hw e r e 3 0 0 m m ，i n t e r i o rd i a e t e rw e r e2 0 0 r a m ，t h ea c c e s s o r ye q u i p m e n t sh a dm a g n e t i cs t i r r i n g a p p a r a t u sa n da e r a t i n ga p p a r a t u se t c o nt h ep r i n c i p l eo fh i g he f f i c i e n c y ，l o we n e r g y c o n s u m p t i o na n dp r a g m a t i c ，id e t e r m i n e dt h eo p t i m u mc o n d i t i o no fs b b r w a s w a r e i n f l o wi n s t a n t l y - a e r a t et h r e eh o u r s s t i r i n go n eh o u rw i t h o u ta e r a t i o n s e d i m e n t a t i o n a n dd o w n t i m eo n eh o u r ”f i n a l l y ，a n dw h e nt h ef l o a t i n gb a l l sf i l l r a t ew a s4 0 ，d o w a s5 m g l ，t h et e m p r a t u r ew a s1 8 c 2 0 。c ，p hw a s6 5 7 6 ，t h ei n f l o wc o n t a n e d c o d c r = 8 0 0 m g l ，a m m o n i an i t r o g e n = 12 0 m g l ，t h e c o n t a m i n a t i o n sr e m o v a l r a t e c o u l dr e a c h e d9 0 a n d8 0 r e s p e c t i n e l y t h i sr e s u l tc a nm e e tn e we f f l u e n ts t a n d a r d w h i c hw a sg e n e r a t e di n2 0 0 9 w h e nic h a n g e dt h ea e r a t i o nm o d e ，i tc o u l d n te f f e c tt h er e m o v a lr a t e ，b u t r e s t r i c t i v e l ya e r a t i o nm o d ec a ns a v eo nm o t i v ep o w e r w h e nt h et e m p r a t u r ef a i l e dt o10 b e l o w , t h es b b rs y s t e mc o u l dk e e p r e m o v a l r a t eo fa m m o n i an i t r o g e nt o7 0 a b o v ea l lt h es a m e ，w h i l et h er e m o v a l r a t eo f c o d c r o n l yr e a c h e d6 5 1 m a x i m u m i nb r i e f , t h es b b rw i t hf l o a t i n gb a l l si sp r o v i d e d 、析t hp r e f e r a b l er e m o v a l r a t eo f c o n t a m i n a n t s t h es y s t e mw o r k ss t e a d y , a n dc a n n ts e n do u ts t i n k ，w i t h o u tt o om u c h e x c e s ss l u d g e ；a n dt h ee q u i p m e n t so p e r a t ef l e x i b l e ，s i m p l ea n dc o n v e n i e n t ，s ot h e t e c h n o l o g i e sc a nu s ew i d e l yi nt e r m so fi n d u s t r i a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw h i c ht h e w a s t e w a t e r sq u a l i t ya n da m o u n tf l u c t u a t eg r e a t l y k e y w o r d s ：s e q u e n c i n g b a t c hb i o f i l m r e a c t o r , f l o a t i n gb a l l ，m o n o s o d i u m g l u t a m a t ew a s t e w a t e r ，l o wt e m p e r a t u r e 目录 目录 1 绪论1 1 1 我国水资源与水污染1 1 1 1 水资源现状1 1 1 2 水污染现状2 1 2 我国味精废水对环境污染现状4 1 2 1 味精废水的产生5 1 2 2 味精废水的水质特点6 1 2 3 味精废水的污染现状6 1 3 研究课题的提出及意义7 2 味精废水处理方案9 2 1 国内外味精废水处理的现状综述一9 2 1 1 淀粉、制糖废水处理研究现状9 2 1 2 提取母液处理研究现状9 2 1 3 中低浓度废水处理研究现状1 1 2 1 4 味精废水处理中的主要问题1 l 2 2 污水处理工艺选择原则1 1 2 3 课题主要研究内容1 2 2 3 1 方案确定的思路1 2 2 3 2 s b b r 工艺的国内外研究现状1 2 2 3 3 研究内容。1 6 3 s b b r 工艺实验18 3 1 s b b r 工艺概述18 3 1 1 s b b r 工艺的分类1 8 3 1 2 s b b r 工艺运行方式及特点19 3 2 实验进水与方法1 9 3 2 1 实验进水1 9 3 2 2 生物膜填料的选择2 0 目录 3 2 3 供气方式一2 3 3 2 4实验装置。2 4 3 2 5 实验水质达标要求一2 4 3 2 6 实验分析方法2 5 3 3 实验过程2 6 3 3 1 启动挂膜期2 6 3 3 2 运行调整期2 7 3 3 3 运行处理效率分析期2 8 4 s b b r 实验结果分析3 0 4 1 运行调整期3 0 4 1 1c o d c r 的去除效率3 0 4 1 2 氨氮的去除效率3 3 4 1 3 结 念3 6 4 2 运行处理效率分析期3 7 4 2 1 c o d c r 去除特性3 7 4 2 2 氨氮去除特性3 9 4 2 3 结 仑4 0 4 3 填料最佳填充率实验4 0 4 3 1填料填充率对氧转移效率的影响4 0 4 3 2 填料填充率对系统中生物相的影响4 2 4 4 s b b r 系统运行分析4 4 4 5 1 曝气时间对脱氮效果的影响分析4 4 4 5 2 曝气方式对污染物去除效果分析4 6 4 5 3 缺氧搅拌时间对c o d c r 去除效果的影响4 7 4 5 4 温度条件对系统污染物去除效果的影响4 8 4 6 本章小结5 0 5 结论与建议5 2 5 1主要结论5 2 5 2 存在问题5 3 5 3 展望寄语5 3 目录 参考文献5 4 致 射5 7 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果5 8 图表清单 图表清单 表1 1 国内部分味精厂废水水质、水量6 图3 1s b b r 工艺类型图1 9 表3 1 模拟味精废水化学组成2 0 图3 2 悬浮球填料构造2 3 图3 3s b b r 工艺实验流程装置图2 4 表3 2 味精工业水污染物排放标准值( 2 0 0 3 年1 2 月3 1 日前建设项目) 2 5 表3 3 味精工业水污染物排放标准值( 2 0 0 4 年1 月1 日起建设，包括改扩建的 项目) 。2 5 表3 4 实验测定方法一览表2 6 表3 5 挂膜启动期系统进水、出水水质情况一览表2 7 表3 6 调整期系统运行工况参数表2 8 表3 7 系统比较运行工况参数表2 9 图4 1 不同曝气时间下两种工况的c o d 。，出水情况比较3 1 图4 2 不同曝气时间下两种工况的c o d 。，去除率比较3 2 图4 3 不同曝气时间下两种工况的氨氮出水情况比较3 5 图4 4 不同曝气时间下两种工况的氨氮去除率比较3 6 表4 1 各试验工况的进水浓度与起止时间3 7 图4 5 两不同工况下进出、水c o d 。，变化规律3 8 图4 6 两不同工况下c o d 。，去除率变化比较3 8 图4 7 两不同工况下进水氨氮变化规律3 9 图4 8 两不同工况下氨氮去除率变化比较3 9 表4 2 悬浮球填料投加率对充氧性能的影响4 2 图4 9 不同填充率填料微生物膜对比4 3 表4 3 不同时间对系统中n h4 n 、n o2 - n 、n o3 n 的影响4 5 图4 1 0 曝气时间对c o d 。，去除效果的影响4 7 图4 1 1 出水c o d 。，浓度随缺氧搅拌反应时间变化曲线4 8 4 9 5 0 1 绪论 1 绪论 我国是世界上水资源短缺的国家之一，人均占有量是世界平均水平的1 5 。 缺水包括二个方面，一个是资源性缺水，二是水质性缺水。水资源是城市经济 可持续发展的基础，保持水环境，水资源的可持续利用已成为我国社会经济发 展的重要问题，2 0 1 0 年初云南、贵州等西南五省地区出现的1 0 0 年不遇特大干 旱灾难，又从反面给我们上了一节生动的水资源和生态环境保护课程。 1 1 我国水资源与水污染 随着我国经济迅速发展，人口增加，人民生活水平逐步提高，工业化和城 市化步伐的加快，用水量急剧增加，污水排放量也相应增加，加剧了淡水资源 的短缺和水环境的污染。 1 1 1 水资源现状 我国2 0 0 8 年全国水资源总量为2 7 4 3 4 亿m j ，比常年值偏少1 o 。全国矿化 度2 9 l 地区的地下水资源量为8 1 2 2 亿m 3 ，全国地表水资源量2 6 3 7 7 亿m 3 ，由 于二者相互转换、互为补给，地下水与地表水资源不重复量为1 0 5 7 亿m 3 ，占地 下水资源量的1 3 0 ，也就是说，地下水资源量的8 7 0 与地表水资源量重复。 北方6 区水资源总量4 6 0 1 亿m 3 ，比常年值偏少1 2 5 ，占全国的1 6 8 ；南方4 区水资源总量为2 2 8 3 4 亿m 3 ，比常年值偏多1 7 ，占全国的8 3 2 。全国水资 源总量占降水总量的4 4 2 ，平均每平方公里产水2 9 0 万m 3n 1 。 我国水资源有以下三个特点： 1 ) 总量并不丰富，人均占有量更少 我国水资源总量居世界第6 位，人均水资源量2 4 0 0 立方米，约为世界人均 的1 4 ，排在世界1 2 1 位，是世界1 3 个贫水国之一。我国北方黄、淮、海3 个 流域人均水资源仅为全国人均的1 5 。到下世纪中叶，按1 6 亿人口计，我国人 均水资源量将比现在降低1 4 ，约为1 7 5 5 立方米，淡水资源短缺的形势将更加 严峻。 2 ) 地区分布不均与水土资源组合不相应 l 绪论 我国水资源南多北少，东多西少，与人口、耕地、矿产资源分布极不匹配。 长江及其以南水系的流域面积占全国国土总面积的3 6 5 ，其水资源量却占全国 的8 1 ；淮河及其以北的面积占全国总面积的6 3 5 ，其水资源仅占全国总量的 1 9 。 3 ) 雨热同步，年内分布集中，实际分配不均 受季风气候影响，我国降水量年内分配不均匀，大部分地区连续4 个月降 水量占全年降水量的7 0 左右。也就是说，我国水资源中大约有2 3 左右是洪水 径流量。降水量年际变化也很大，还往往出现连续丰水或枯水年的情况。 水资源短缺不仅已成为阻碍我国社会进步和可持续发展的严重问题，它对 生态系统和国家经济的发展有着深刻影响。也已成为当今世界最重大的资源环 境问题。 1 1 2 水污染现状 我国淡水资源不足的同时，水环境污染又在不断加剧，2 0 0 8 年全国废污水 排放总量7 5 8 亿t ( 废污水排放量是指工业、第三产业和城镇居民生活等用水户 排放的水量，但不包括火电直流冷却水排放量和矿坑排水量) 。 目前，我国面临的环境形势仍十分严峻，总体环境状况如下： 地表水污染依然严重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等 七大水系总体水质与上年持平。2 0 0 条河流4 0 9 个断面中，i i i i 类、v 类 和劣v 类水质的断面比例分别为5 5 0 、2 4 2 和2 0 8 。珠江、长江总体水 质良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河、辽河为中度污染，海河为重度污染。 在监测营养状态的2 6 个湖泊( 水库) 中，呈富营养状态的湖( 库) 占4 6 2 。 全国近岸海域水质总体为轻度污染。一、二类海水比例为7 0 4 ，比上年 上升7 6 个百分点；三类海水占1 1 3 ，与上年持平；四类和劣四类海水占1 8 3 ，下降7 1 个百分点。四大海区近岸海域中，黄海、南海近岸海域水质良， 渤海水质一般，东海水质差。与上年比较，渤海湾、长江口、珠江口和北部湾 一、二类海水比例上升1 0 以上。 农村环境问题日益突出，生活污染加剧，面源污染加重，工矿污染凸显， 饮水安全存在隐患，呈现出污染从城市向农村转移的态势。 根据国家水利部 2 0 0 8 年中国水资源公报1 ：各类水体水质状况如下。 1 ) 河流水质2 0 0 8 年，对约1 5 万k m 的河流水质进行了监测评价，i 类水 2 1 绪论 河长占评价河长的3 5 ，i i 类水河长占3 1 8 ，i 类水河长占2 5 9 ，类水河 长占1 1 4 ，v 类水河长占6 8 ，劣v 类水河长占2 0 6 。全国全年i 一- - i i i 类水 河长比例为6 1 2 ，与2 0 0 7 年基本持平。各水资源一级区中，西南诸河区、西 北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于i 类水的河长 占9 5 6 4 ；海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水质较差，符合和 优于i 类水的河长占3 5 4 7 。 2 ) 湖泊水质对4 4 个湖泊的水质进行了监测评价，水质符合和优于i 类 水的面积占4 4 2 ，类和v 类水的面积共占3 2 5 ，劣v 类水的面积占2 3 3 。 对4 4 个湖泊的营养状态进行评价，1 个湖泊为贫营养，中营养湖泊有2 2 个，轻 度富营养湖泊有1 0 个，中度富营养湖泊有11 个。国家重点治理的“三湖 情 况如下： 太湖：若总磷、总氮参加水质评价，湖体水质均劣于i i i 类，类、v 类、 劣v 类水面积分别占评价面积的7 4 、2 7 2 和6 5 4 。若总磷、总氮不参加水 质评价，则i i 类水面积占1 8 8 ，i i i 类水面积占6 4 5 ，i v 类水面积占1 3 8 ， 劣v 类水面积占2 9 。除东太湖和东部沿岸带处于轻度富营养状态外，其他湖 区均处于中度富营养状态。 滇池：耗氧有机物及总磷和总氮污染均十分严重。无论总磷、总氮是否参 加评价，v 类水面均占评价水面的2 8 3 ，劣v 类水面占7 1 7 。全湖处于中度 富营养状态。 巢湖：西半湖污染程度明显重于东半湖。若总磷、总氮不参加评价，东半 湖评价水面水质为i i i 类，西半湖评价水面为类，总体水质为类。若总磷、 总氮参加评价，东半湖评价水面水质为i vy - - v 类，西半湖为劣v 类，总体水质 为劣v 类。东半湖处于中营养状态，西半湖处于中度富营养状态。 3 ) 水库水质在监测评价的3 7 8 座水库中，水质优良( 优于和符合类水) 的水库有3 0 3 座，占评价水库总数的8 0 2 ；水质未达n i i i 类水的水库有7 5 座， 占评价水库总数的1 9 8 ，其中水质为劣v 类水的水库有1 6 座。对3 4 7 座水库 的营养状态进行评价，中营养水库有2 4 1 座，轻度富营养水库8 6 座，中度富营 养水库1 8 座，重度富营养水库2 座。 4 ) 水功能区水质达标状况2 0 0 8 年全国监测评价水功能区3 2 1 9 个，按水 功能区水质管理目标评价，全年水功能区达标率为4 2 9 ，其中一级水功能区( 不 包括开发利用区) 达标率为5 3 2 ，二级水功能区达标率3 6 7 。在一级水功能 3 1 绪论 中，保护区达标率为6 5 5 ，保留区达标率为6 7 7 ，缓冲区达标率为2 5 9 。 5 ) 地下水水质2 0 0 8 年，根据6 4 1 眼监测井的水质监测资料，北京、辽宁、 吉林、上海、江苏、海南、宁夏、广东8 个省( 自治区、直辖市) 对地下水水 质进行了分类评价。水质适合于各种使用用途的i i i 类监测井占评价监测井 总数的2 3 ，适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的i i i 类监测井占2 3 9 ， 适合除饮用外其它用途的v 类监测井占7 3 8 。 另外，2 0 0 8 年我国自然灾害非常严重。南方严重的低温雨雪冰冻灾害，涉 及2 0 个省( 自治区、直辖市) ，水利设施遭受严重损失；四川汶川特大地震灾 害，造成8 个省( 直辖市) 大量水库、水电站和堤防受损，并形成众多的堰塞 湖；黄河遭遇了4 0 年来最严重的凌汛，出现重大险隋；全年有1 0 个台风或热 带风暴登陆，珠江发生了流域性较大洪水，长江流域发生了罕见晚秋汛；东北、 华北、西北和黄淮等部分地区发生了近5 年来最严重的干旱，部分地区因旱发 生饮水困难。面对罕见的自然灾害，水利部门按照党中央、国务院的部署，坚 持以人为本，及时启动应急响应预案，调动全行业力量，全力以赴抗灾救灾， 积极参与灾后重建，最大程度地保障了群众生命安全和生产生活，最大程度地 减轻了灾害损失。 可见，水环境的持续恶化和自然灾害，使我国经济发展蒙受巨大损失，人 民健康受到严重威胁。加强污水处理技术研究，增加中水回用率，防治水污染， 改善水环境质量，已迫在眉睫，刻不容缓。淮河、海河等7 项水污染防治“十 一五”规划已经国务院批复实施n 1 。 1 2 我国味精废水对环境污染现状 味精( 英文名m o n o s o d i u mg l u t a m a t e ) o ，学名为l 谷氨酸一钠，化学式 为n a o o c ( c h ：) 2 c h ( n h 。) c o o h 。含一分子结晶水，呈白色柱状结晶，是最广泛的食 品助鲜调味剂，其质量分数在0 2 0 5 时有很强的肉类鲜味。其次，在医药 方面，味精对神经衰弱、易疲劳、记忆力减退等具有疗效。在工业方面，味精 可以作为人造革、合成纤维等的原料即1 。味精生产绝大多数是以粮食为原料， 每生产1 吨味精约需大米4 吨或淀粉3 吨，尿素0 6 1 o 7 5 吨，硫酸1 4 0 l5 0 千克。生产原料除部分转化成谷氨酸和超出的二氧化碳气体外，大部分以菌体 蛋白、残糖、氨基酸、铵盐、有机酸等形式随味精生产废水排放。通常所指的 4 1 绪论 味精废水是味精发酵液提取谷氮酸后排放的离交废水。由于谷氨酸提取工艺的 不同，排放的废水水质及水量也有区别。 我国味精生产和消费居世界第一位，每生产1 t 味精，大约要排放味精废水 2 0 ，- - - 2 5 t 。其中含1 1 5 t 有机物和2 一- - 3 t 无机物口3 。因此味精废水水量大，有 机物含量高，且悬浮物及氨氮含量高，p h 值低，处理难度极大，处理成本极高， 因此很多的味精生产厂未能有效地处理味精废水，就排放到水体，对生态环境 和社会发展带来了极大危害。因此，味精废水的治理已经成为制约味精生产企 业发展的和水环境保护中的重大难题。 1 2 1 味精废水的产生 味精的生产工艺主要包括4 类，分别为水解法、发酵法、司蒂芬废液提取 法和合成法3 1 引。水解法和发酵法是目前应用最多的两种方法，司蒂芬废液 提取法和合成法由于受到原料或工艺等因素的限制，很少应用或未能推广。 1 ) 水解法：以蛋白质原料加酸( 如盐酸) 水解，利用谷氨酸盐在盐酸中溶解 度最小的特点，经过滤、中和、脱色、结晶而制得。此法原料来源少，收率低， 周期长，设备腐蚀严重，劳动条件差，成本高，现已被淘汰。 2 ) 发酵法：首先以大米、淀粉和糖蜜为主要原料，在酶的作用下水解为葡 萄糖，然后谷氨酸菌以葡萄糖为碳源发酵而生产谷氨酸，再用冷冻等电点法、 等电点、离子交换法、锌盐法等从发酵液中提取谷氨酸，最后用碱中和生成谷 氨酸钠结晶。 发酵法目前为世界各国生产味精普遍采用的方法，一般发酵法味精生产工 艺及产污流程框图如图卜1 所示。 废水 ：废水 寸 ：废水 + ；废水 ! 废水 图1 1味精生产工艺及产污流程框图 f i 9 1 1t h ef l o wo f p r o d u c t i o ne n g i n e e r i n go f m o n o s o d i u mg l u t a m a t ea n dp o l l u t i o n 5 1 绪论 味精生产部分分为制淀粉、制糖、发酵、提取和精制，废水的来源包括淀 粉废水、制糖车间的洗米水、滤布洗涤水，发酵车间的洗罐废水与冷却水，提 取车间的发酵废水与反冲洗水，精制车间的精制废水，各车间的冲洗水，各种 冷凝水( 液化，糖化，浓缩等工艺) 等。 1 2 2 味精废水的水质特点 味精生产过程中产生的发酵废液是味精生产行业的主要污染源，大多都具 有c o d 。，高、b o d 高、菌体含量高、s 0 。2 含量高、氨氮含量高及p h 值( 1 5 3 2 ) 低“五高一低 的特点，可生化性好“、7 、8 54 l 。洗米水、滤布洗涤水、精制废 水与各车间冲洗水为中浓度废水，c o d 。，在1 0 0 0 - 3 0 0 0 m g l ，而冷却水等属于低 浓度废水c o d 。， 1 5 0 m g l 。通常所说的味精废水是指谷氨酸发酵液等电点提取后 的母液，或母液再经离子交换回收其中残留的谷氨酸后的离子交换尾液。发酵 废液的c o d 。，和b o d 之所以如此高，是因为其中含有大量残留的还原糖、谷氨酸、 谷氨酸菌体和挥发酸等有机物，其中谷氨酸约为1 2 1 5 ( w v ) ，有时高达 2 ( w v ) ，占发酵液谷氨酸含量的2 0 2 5 ；谷氨酸菌体干重约占废水总重量的 1 ，是优质蛋白源，粗蛋白含量为7 0 8 0 。表1 1 是国内几个味精厂废水水 质水量特征表。 表1 1国内部分味精厂废水水质、水量 t a b1 1t h eq u a l i t ya n da m o u n to fw a s t e r w a t e ro fs o m ei n t e r n a lm o n o s o d i u mg l u t a m a t ef a c t o r y 一 武汉周东味精厂沈阳味精厂邹平发酵厂周i z t 莲花味精厂 浓废水淡废水浓淡混合废水浓废水淡废水浓废水 c o d 。，( m g l ) b o d s ( m g l ) n h 3 一n ( m g l ) s o j 一( m g r l ) s s ( m g l ) p h 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 5 0 0 7 5 0 2 0 0 5 6 2 7 6 8 8 0 0 5 0 0 0 01 5 0 0 2 5 0 0 0 7 5 0 1 5 0 0 0 2 0 0 3 0 0 0 3 2 0 07 0 0 0 0 5 7 0 0 6 5 0 0 8 0 0 0 3 01 5 1 65 6 4 1 8 0 0 2 0 4 0 0 4 1 3 6 0 2 5 1 2 3 味精废水的污染现状 6 6 0 小 0 0 o 、 m 加 2 夕 1 绪论 我国目前最大味精生产企业是位于河南省周口项城城区的莲花味精股份有 限公司，其有两个废水处理厂，一厂排放废水为1 0 0 0 t d ，二厂排放废水为 3 0 0 0 t de 6 3 , 可见，味精生产废水排放量很大，若不有效处理会给环境造成极大 的污染。 淮河流域是我国第一个进行水污染综合治理的流域，经过1 0 余年的艰苦努 力，淮河水污染恶化趋势得到相当程度的遏制。但是，目前淮河流域水污染状 况依然严重，亟待进一步深入治理，其中沙颍河上中游是深化淮河流域水污染 治理的关键区域，处于我国实施“中部崛起”战略和河南省“中原城市群发展 规划”实施的双重核心区域。由于产业结构不合理，长期以来经济粗放式增长 导致的结构性污染问题十分突出，主要污染物排放总量居高不下。这于流域内 除其它食品发酵和造纸生产大户排放废水不无关联外，味精生产废水的排放有 着较大程度的关系。今天，该区域的经济社会发展已站在新的战略起点上，正 步入全面提升产业层次、加快经济转型、促进统筹协调发展的新阶段。这个时 期既是一个发展机遇期，也是一个矛盾凸现期。经济增长与环境容量约束的矛 盾将越来越突出，快速经济增长对水环境带来的巨大压力势必对该区域的可持 续发展构成严重挑战，构成中原崛起的“制约瓶颈”。 因此，河南省人民政府在贯彻国务院关于落实科学发展观加强环境保护 决定的实施意见制定了“到2 0 1 0 年主要污染物c o d 。，排放总量控制在6 4 3 万 吨以下，比2 0 0 5 年下降1 0 8 ”的目标。今年，是流域内实现“十一五减排 目标实现最重要的一年，对味精废水的治理工作亟待提高到一个新的高度。 1 3 研究课题的提出及意义 随着我国经济技术的不断发展，人民生活水平质量的不断提高，人们对高 质量生活环境的需求也日显突出。现阶段人们对环境质量的关注己经开始由被 动转变为自觉习惯，在要求社会经济增长的同时也更注重环境友好型发展。 味精废水作为一种难处理的高浓度有机废水，直接排放会严重污染河流及 地下水，使当地水源地受到污染，对居民饮用水安全构成重大威胁，使城镇环 境恶化。社会经济发展和水资源短缺之间的矛盾也日趋尖锐。 为了促进水环境保护事业的快速发展，我国加大了水污染防治技术政策的 制定力度( 颁布新的味精行业废水排放标准) 。这些政策、法规和标准对提高治 7 1 绪论 污生产力，有效地控制水污染，引导、规范和协调水污染处理设施的建设、运 营等活动，发挥了显著的作用，有效地推动了我国污水治理形为的规范和发展。 另外，从实际需要角度讲，企业为适应更高排放标准的要求，提高出水水 质，对现有老化味精污水处理厂升级改造也势在必行。寻求经济有效的处理方 法，也是众多味精生产厂家所面临的重要课题。近年来，国内许多科研机构、 高校及味精生产厂家对味精废水的处理工艺及技术进行了大量的研究工作，取 得了较为明显的成果。 污水生物处理技术是目前为止最经济的去除废水中污染物的处理方法n0 、1 1 。 因此，针对可生化性好的味精废水，生物处理技术仍是现在国内外污水处理厂 最主要废水处理方法。目前，味精废水处理工艺总体上可归纳为3 种类型n 1 ： 一是浓缩喷浆造粒制复合肥工艺，该工艺能耗大，占地大，潜在的二次污染严 重；二是以s b r 为代表的好氧主体处理艺艺，该工艺投资运行费用较高，c o d 。， 可达标，其它指标达标困难；三是以u a s b 反应器为代表的厌氧主体处理工艺， 该工艺运行费用较低，得到了广泛应用。但味精废水高氨氮和高s o ，在厌 氧环境下对甲烷菌具有强抑制与毒害作用，使处理效果不佳。针对此问题，近 年来开发了在厌氧主体处理工艺前进行去硫脱氨预处理，但这不仅使投资和运 行成本大幅度增加，且带来其他不易解决的问题。如目前通常采用蒸氨法和吹 脱法脱氨。蒸氨法在p h 为1 0 5 ，水温8 5 时，氨氮的去除率才达到8 0 ，不仅 大大增加了运行成本，而且还要较高的设备投资；吹脱法虽然费用较低，但有 大量的n h ：，逸出，影响周围空气环境，且脱氨效率不高。如何综合各处理工艺优 势，探索经济有效地提高污水处理效果的工艺是本论文的立题宗旨。 基于上述思想，结合国内外相关研究经验，论文确定了序批式活性污泥法 ( s b r ) 与生物膜法相结合的序批式生物膜法( s b b r ) 处理味精废水的方案，选 用悬浮球填料，对s b b r 工艺处理味精废水进行实验研究。 本论文努力通过实验研究的分析，为序批式生物膜法( s b b r ) 处理味精废 水的进一步研究提供理论指导和实践参考。尤其是伴随着污水处理厂面临着废 水排放标准提标规范的颁布，具有高度稳定性和可靠性特征的s b b r 工艺显得更 具实际意义，且研究对现有味精废水处理厂技术改造也具一定参考价值。 8 2 味精废水处理方案 2 味精废水处理方案 味精废水处理工艺，应根据处理规模、水质特征及企业实际情况和要求， 经全面技术经济比较后优选确定。防止排放废水对水环境造成严重污染。 本章将通过对味精废水的特性和现有味精废水处理通用工艺特点进行分 析，在适合工艺中选择并优化组合以确定本研究所用工艺方案。 2 1 国内外味精废水处理的现状综述 现阶段大多数味精废水的处理技术大致可归纳为三种类型：物化处理、厌 氧处理和好氧处理，以期达到排放标准或用于工厂回用。各种处理方法都有其 优势和不足，其中生化处理通常是味精废水处理技术所面临的关键问题。河南 省项城莲花味精集团经过多年探索与实践，采取清污分流、分类治理、废水综 合利用的治理措施，利用提取蛋白、浓缩、喷浆造粒、厌氧和好氧五种工艺方 法对其所产生的废水进行处理，取得了很大的经济效益、环境效益与社会效益。 2 1 1 淀粉、制糖废水处理研究现状 淀粉、制糖废水同属于高浓度有机废水，其中味精生产过程产生的制糖废 水酸度大，颜色深，水量少。一般通过过滤脱色后进入后续处理单元。处理方 法主要有物化处理法和生物处理法。物化处理法是应用物理化学作用及其原理 将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法，如光化学混 凝法、氧化一吸附法、焚烧法、萃取法、湿式催化氧化法、电化学法和膜分离 法等，但单独利用物化法处理高浓度有机废水，处理难度大、成本高。废水生 物处理是利用微生物降解水中的污染物质作为自身的营养和能源，同时使废水 得到净化的方法。根据微生物的代谢作用不同，生物处理可分为好氧法和厌氧 法。其中厌氧法具有处理能力大、设备自动化程度高、易于调控、经济可行、 无二次污染等特点，是高浓度有机废水主要的处理方法。 2 1 2 提取母液处理研究现状 ( 1 ) 物化法预处理技术 9 2 味精废水处理方案 味精生产中，谷氨酸发酵废母液中含有5 8 的谷氨酸发酵菌体和其它蛋 白质等物质，成为发酵废母液有机污染负荷的一部分( 约占3 0 - - 3 5 ) 。然而这 些菌体蛋白是有经济和营养价值的，如何从发酵废母液中提取菌体蛋白就成为 一个值得研究的课题。各味精生产厂家一般都对母液中的菌体蛋白进行提取和 回收处理，根据菌体的特点，一般常用的方法有高速离心分离法、絮凝沉淀法、 加热絮凝法、膜分离法等。 ( 2 ) 生物处理方法 用于处理味精废水的生物法主要有厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。 由于味精废水有机物含量很高，为了达到排放标准，通常先采用厌氧处理，然 后再好氧处理后排放。 厌氧生物处理具有能耗低、能大幅度削减c o d 、具有较高容积负荷的潜力、 产泥量少、可回收沼气、抗冲击负荷能力强等优点，因此，厌氧生物法在味精 废水的处理中得到了大量的研究和应用。目前，味精废水常用的厌氧生物处理 工艺有：厌氧接触法、上流式厌氧污泥床、复合式厌氧生物滤池、两相厌氧消 化、厌氧流化床、厌氧生物转盘等，其中以u a s b 、u b f 的应用最为广泛。 好氧生物法是通过活性污泥中的微生物对废水中可溶解有机物的吸附、吸 收和彻底氧化分解作用而实现废水的净化。因此，大多数的好氧生物处理都与 厌氧生物处理相结合，用好氧生物处理作为厌氧后续处理工艺，进一步提高对 废水中有机物的去除率，保证出水水质达到标准。近年来国内研究用来处理味 精废水的高效的好氧生物处理技术有：生物接触氧化法、活性污泥法( s b r 法) 盘分 守0 ( 3 ) 其他生物处理法 鉴于味精废水的水质特点，研究用于味精废水处理的微生物不再局限于在 好氧处理中起主要作用的一般细菌、霉菌等和厌氧处理中起主要作用的产酸菌 和产甲烷菌等，目前已有利用酵母茵和苏云金杆菌发酵处理高浓度味精废水以 及藻一菌共生法处理味精废水的研究报道。 ( 4 ) 味精废水综合利用技术 综合利用是把高浓度有机废水提取有机养份生产饲料或浓缩后作肥料。可 实现污染物资源的回收，促进生产可持续发展，主要方法有：生产蛋白饲料、生 产硫酸铵肥料、饲料酵母法、生产有机复合肥等。 1 0 2 味精废水处理方案 2 1 3 中低浓度废水处理研究现状 洗米水、滤布洗涤水、精制废水、各车间冲