（环境科学专业论文）处理玉米酒精废水的生产性启动研究.pdf

而且保证了产酸菌和产甲烷菌的平衡和产甲烷菌的高活性。 6 对于厌氧反应器结垢问题做了一定的讨论分析，改良型u a s b 反应器的外循环回 配系统在一定程度上减缓了结垢现象的发生。 7 通过对s b r 活性污泥工艺启动研究，掌握采用逐步培养法来驯化活性污泥。测定 进、出水水质及活性污泥的性能指标，分析好氧活性颗粒污泥的机理和微生物群落结构， 掌握活性污泥的培养方法并对其调试肩动影响因素做一探讨。对于好氧反应器培养好氧 颗粒污泥是未来研究的热点。 关键词：u a s b 反应器，酒精废水，反应器启动，颗粒污泥，s b r i i a bs t r a c t a tp r e s e n t ，t h eu a s br e a c t o rh a sb e e nw i d e l yu s e d i nh i g hc o n c e n t r a t i o no r g a n i cw a s t e w a t e r 仃e a t r n e n t b u ti ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n s ，w i t hh i g he f f i c i e n c yp a r t i c u l a t es l u d g ei n o r d e rt os h o wt h e p r o c e s s i n ge f f i c i e n c ya n ds u p e r i o r i t yo ft h e r e a c t o r t h ee x i s t i n gn u m b e ro f u a s ba n a e r o b i cr e a c t o rt h e r e a r ei i l e f f i c i e n c i e si nt h ec u l t i v a t i o no fg r a n u l a rs l u d g ei sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t i nm i sp 印e r ，t h ec 0 1 t ia l c o h o lw a s t e w a t e rt r e a t m e n te n g i n e e r i n ga st h er e s e a r c ht a r g e ta tx i n x i a n g a a l c o h o lp r o d u c t i o ne n t e r p r i s e s ，a l c o h o lw a s t e w a t e ra n a e r o b i cr e a c t o ra n da e r o b i cr e a c t o rp r o d u c t i o nm 1 1 d e b u g f i r s t ，as i m p l ei n t r o d u c t i o nt ot h e s o u r c ea n dc h a r a c t e r i s t i c so fa l c o h o lw a s t e w a t e ra n dc 。r ne t h a n o l p r o d u c t i 。np r o c e s s ，m a i n l yo u t s i d et h ec i r c l eo f t h eu a s br e a c t o rs t a r t - u pp r o c e s s ，i n f l u e n c i n gf a c t o r 8 ，t h e g m u l a rs l u d g ec u l t i v a t i o np r o c e s sa n dt h ea e r o b i cs b r a c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s si nt h ec u l t i v a f i o no fm e s t a no fm ef 0 1 1 0 w u pt ot h ea n a e r o b i cr e a c t o rw a s t e w a t e ra n ds l u d g e a n a l y s i so ft h e r e a c t i o nm e c h a n i s m o ft h eu a s br e a c t o ra n dt h es b rp r o c e s s ，d i s c u s s e st h el a w sg o v e r n i n gt h eo p e r a t i o no f t h er e a c t o ra n d i n f l u e n c i n gf a c t o r sp r o v i d eab a s i sa n dr e f e r e n c ef o rs i m i l a rw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，t h ef i n 血g s h a v ec e n a i l l p r a c t i c a le n g i n e e r i n ga n dt h e o r e t i c a lv a l u e t h em a i nr e s e a r c hi nt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ( 1 ) t h ee x t 锄a 1c y c l eu a s br e a c t o rp r o c e s sc o n d i t i 。n sw e r es t u d i e d i nt h et i m eo ft h es t a r to ft h e c o ma l c o h 0 1w a s t e w a t e r v b l 啪el o a di n c r e a s e si nt h et e m p e r a t u r ec o n d i t i o n sa n dd e t e r m i n et h e b e s tr a t i o o fw a t i e ra n do u t s i d et h ec i r c l eo fr e f l u x ，t h er e a c t o rs t a r t - u pc o n d i t i o n sa n dt h eb e s to p e r a t i n gr e s u l t s ， a i l a l y s i s 。ff a c t 。r sa f i e c r i n gt h eo p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c s 。ft h er e a c t 。ra n ds t a r t ，p r o 访d e ar e f 砖e n c ef o 。 s i m i l a rr e a c t o rq u i c k l ys t a r t ( 2 ) i i ld e b u g g i n gs t a r t u pp r o c e s s ，t h r o u g hm o n i t o r i n gi n d i c a t o r so f t h eh a t o ，t h ee f f i u e n to fc o d 锄d b o d 5 ，t 。t a ln i 仃o g e n ，a l k a l i n i t y , v o l a t i l ef a t t y a c i d s ，t 。d e t e r m i n et h ee f f e c t sa n d 。p r i m a lc 。n 仰1 o f o p e r a t i n gp a r a m e t e r so u t s i d e t h ec i r e l e 。fu a s br e a c t o rt r e a t i n gt h ew a s t e w a t e r 。f a l c o h 。l ( 3 ) c o m p a 枷v ea n a l y s i s 。fc o n v e n t i o n a lu a s b r e a c t o ra n do u t s i d et h ec i r c l e 。ft h eu a s b e a c t 。r ， t h eu a s br e a c t o ro ft h eo u t e rc y c l ei nt e r m so f t h es t a r t - u pp r o c e s sa n dr u nt h ec o n t r o lc o n d i t i o n ss h o w e d i t ss u p e r i o r i t y i i i ( 4 ) a n a l y s i so ft h ef o r m a t i o no fg r a n u l a rs l u d g e ，o b s e r v e do ft h eg r a n u l a rs l u d g em i c r o b i a lc o m m u n i t y s t r u c t u r e t h es u r f a c eo ft h eg r a n u l a rs l u d g ec u l t u r et h ed o m i n a n ts p e c i e so fm e t h a n o g e n i cb a c t e r i aa n d m e t h a n o g e n i cc o c c u s ，o b s e r v e dm a i n l ym e t h a n o g e n i cc o c c u sa n de i g h ts t a c k e dc o c c u s d i dn o tf i n dt h e p r e s e n c eo ff i l a m e n t o u sb a c t e r i aw i t h i nt h eg r a n u l a rs l u d g e ，m e t h a n o g e n i cr o d - s h a p e db a c t e r i aa n dc o c c i w e r et h ed o m i n a n tb a c t e r i a ，w h i c hg u a r a n t e e st h ee f f i c i e n td e g r a d a t i o no ft h eh y d r o l y s i si n t e r m e d i a t e s ( 5 ) d u et ot h er o l eo ft h eo u t e rc y c l e ，e f f e c t i v e l yr e d u c i n gt h ea d v e r s ee f f e c t so fo r g a n i cl o a d i n ga n d a c i ds h o c k ，t h ea n a e r o b i cs y s t e mm u c hh i g h e ra d a p t a b i l i t yt ob a d f a c t o r s ，h i g hs p e e d ，n o to n l yb a l a n c e dt h e i n f l u e n tl o a df l u c t u a t i o n s ，a n dt oe n s u r et h eb a l a n c eo ft h ea c i d o g e n i cb a c t e r i aa n dm e t h a n o g e n i cb a c t e r i a a n dm e t h a n o g e n i cb a c t e r i aa c t i v i t y ( 6 ) t od oac e r t a i na m o u n to fd i s c u s s i o na n da n a l y s i so ft h es c a l i n gp r o b l e mo ft h ea n a e r o b i cr e a c t o r ， o u t s i d et h ec i r c l eb a c kt ot h ed i s t r i b u t i o ns y s t e mt oac e r t a i ne x t e n ts l o wd o w nt h eo c c u r r e n c eo f s c a l i n g ( 7 ) s t a r to nt h es b ra c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s ，t om a s t e rt h eg r a d u a l l yc u l t u r ea c c l i m a t e da c t i v a t e d s l u d g e d e t e r m i n a t i o no ft h ei n f l u e n ta n de f f l u e n tw a t e rq u a l i t ya n dt h ep e r f o r m a n c eo fa c t i v a t e ds l u d g e ， a n a l y s i so ft h em e c h a n i s mo ft h ea e r o b i ca c t i v i t yo fg r a n u l a rs l u d g ea n dm i c r o b i a lc o m m u n i t ys t r u c t u r e t o m a s t e ro ft h ea c t i v a t e ds l u d g ec u l t u r em e t h o d sa n dd i s c u s s e dt h ed e b u gs t a r ti n f l u e n c i n gf a c t o r s a e r o b i c r e a c t o rc u l t u r eo fa e r o b i cg r a n u l a rs l u d g ei sah o tt o p i cf o rf u t u r er e s e a r c h k e y w o r d s ：u a s b ，a l c o h o l i cw a s t e w a t e r , r e a c t o rs t a r t - u p ，g r a n u l a rs l u d g e ，s b r 第一章绪论 1 1 酒精废水概述 1 1 1 酒精工业发展状况 第一章绪论 酒精分子式为c 2 h 6 0 ，学名是乙醇，是一种易挥发、易燃烧、不导电的无色透明液 体，具有刺激性的辛辣滋味，微甘；是一种良好的有机溶剂，可以溶解多种化学物质。 众所周知，酒精工业是人们日常生活的基础原料工业，其产品主要用于化工工业、 食品工业、医药及军工行业等多个领域，它可以被用作溶剂、酒基、表面活性剂、洗涤 剂等有着极其广泛的用途。近些年来，在世界原油持续高价位运行的刺激下，燃料乙醇 的急切需求更加推动了全球酒精产量飞速增长，中国燃料乙醇行业呈现历史性机遇，纤 维素乙醇有望在2 0 1 2 年实现产业化f 2 】。美国、巴西、欧盟及中国是当前全球酒精行业的 主要经济体，2 0 0 8 年美国超越巴西成为第一大酒精生产国，2 0 1 0 年中国是全世界第三 大食用酒精生产国，中国生产的酒精里超过9 0 是食用酒精，燃料酒精占比不到1 0 。 中国酒精工业的已有近百年的发展历史，改革开放前酒精工业发展的比较缓慢，全 国只有3 0 多家酒精生产厂，但是在改革开放后，随着国民经济的迅速发展和液态法酒 精生产工艺的推广，我国的酒精生产企业取得了较快速的发展。目前，有资料显示，我 国已有9 0 0 多家酒精生产企业 3 1 ，遍布全国范围内的各省、市、自治区。根据不完全统 计资料，我国酒精年生产能力已达4 5 0 5 0 0 万t ，目前中国酒精的主要产区为黑龙江、 吉林、山东、河南、安徽、广西等地。 我国酒精生产工艺主要有化学合成法和发酵法两种，其中发酵法是最主要的生产工 艺。生产酒精的主要原料有三大类一刮： ( 1 ) 糖质原料：主要指废糖蜜。 ( 2 ) 淀粉质原料：主要分为2 大类：第一大类为谷物原料，包括玉米、高粱、小 麦、大米等：第二大类为薯类原料，包括木薯、马铃薯、甘蔗等。 ( 3 ) 纤维质原料：纤维类原料是一种复杂且致密的结构体系，由纤维素、半纤维 素和木质素等通过氢键或者共价键构成。目前，用于酒精生产的纤维类原料主要是指农 作物秸秆、木屑及城市废纤维垃圾等。 第一章绪论 1 1 酒精废水概述 1 1 1 酒精工业发展状况 第一章绪论 酒精分子式为c 2 h 6 0 ，学名是乙醇，是一种易挥发、易燃烧、不导电的无色透明液 体，具有刺激性的辛辣滋味，微甘；是一种良好的有机溶剂，可以溶解多种化学物质。 众所周知，酒精工业是人们日常生活的基础原料工业，其产品主要用于化工工业、 食品工业、医药及军工行业等多个领域，它可以被用作溶剂、酒基、表面活性剂、洗涤 剂等有着极其广泛的用途。近些年来，在世界原油持续高价位运行的刺激下，燃料乙醇 的急切需求更加推动了全球酒精产量飞速增长，中国燃料乙醇行业呈现历史性机遇，纤 维素乙醇有望在2 0 1 2 年实现产业化f 2 】。美国、巴西、欧盟及中国是当前全球酒精行业的 主要经济体，2 0 0 8 年美国超越巴西成为第一大酒精生产国，2 0 1 0 年中国是全世界第三 大食用酒精生产国，中国生产的酒精里超过9 0 是食用酒精，燃料酒精占比不到1 0 。 中国酒精工业的已有近百年的发展历史，改革开放前酒精工业发展的比较缓慢，全 国只有3 0 多家酒精生产厂，但是在改革开放后，随着国民经济的迅速发展和液态法酒 精生产工艺的推广，我国的酒精生产企业取得了较快速的发展。目前，有资料显示，我 国已有9 0 0 多家酒精生产企业 3 1 ，遍布全国范围内的各省、市、自治区。根据不完全统 计资料，我国酒精年生产能力已达4 5 0 5 0 0 万t ，目前中国酒精的主要产区为黑龙江、 吉林、山东、河南、安徽、广西等地。 我国酒精生产工艺主要有化学合成法和发酵法两种，其中发酵法是最主要的生产工 艺。生产酒精的主要原料有三大类一刮： ( 1 ) 糖质原料：主要指废糖蜜。 ( 2 ) 淀粉质原料：主要分为2 大类：第一大类为谷物原料，包括玉米、高粱、小 麦、大米等：第二大类为薯类原料，包括木薯、马铃薯、甘蔗等。 ( 3 ) 纤维质原料：纤维类原料是一种复杂且致密的结构体系，由纤维素、半纤维 素和木质素等通过氢键或者共价键构成。目前，用于酒精生产的纤维类原料主要是指农 作物秸秆、木屑及城市废纤维垃圾等。 处理玉米酒精废水的生产性启动研究 我国发酵酒精以淀粉质原料法生产的占8 0 左右，其中以玉米为原料的生产企业约 占3 5 以上。 1 1 2 酒精废水的来源及特点 新乡某酒精生产企业是以玉米为原料生产食用酒精的一家科技型生产企业。生产主 要工艺有筛分、粉碎、蒸煮、冷却、糖化、发酵、蒸馏等工艺，玉米经过筛选粉碎后加 入淀粉酶进行搅拌蒸煮，在糖化工段，淀粉酶将原料中淀粉转化为葡萄糖，淀粉转化为 葡萄糖后在发酵工段加入酒母，在酒精酵母的作用下发酵产生酒精。主要生产工艺流程 如图1 1 所示： i 蒸汽 洗水i除却 图1 1 玉米酒精生产工艺流程 f i g 1 - 1c o r na l c o h o lp r o d u c t i o np r o c e s s 酒精牛产所产生的废水主要有两部分：一是蒸馏塔底部排放的蒸馏残留物( 酒精糟 液) ，这部分水是高浓度有机污染废水；二是车间冷却水、冲洗水，这部分水基本没有 污染，经冷却塔冷却后循环使用，不在污水处理范围。酒精糟大约有3 0 含固率，糟液 中含有大量未发酵的玉米颗粒和悬浮物等：糟液温度比较高，可达1 0 0 。c 。经过固液分 离后，固体可作为高蛋白饲料，液体为高浓度有机废水。生产每吨酒精大约产生1 2 m 3 酒精废水，污水处理系统主要是处理经固液分离后的废水，此类废水是酒精行业最严重 的污染源【7 9 。 废水的水质特点： ( 1 ) 温度高，经过固液分离后温度一般为5 5 7 0 * c ； ( 2 ) 外观呈淡黄色，色度高，一般高达上千； ( 3 ) 悬浮物含量高，浓度可达3 0 - - - 5 0 8 1 ； ( 4 )有机物浓度高，经过固液分离后的酒精废水c o d 高达c o d 为3 5 1 0 4 m g 1 ，一般在3 2 1 0 4m 朗； 2 第一章绪论 ( 5 ) 呈酸性，一般p h 在3 6 左右。 1 1 3 酒精废水的治理技术 由于酒精废水污染严重，所以废水的处理及利用是人们关注的重点，并且一直是环 境保护的研究热点。目前情况下，酒精废液的处理方法主要包括以下几种：农灌法、浓 缩燃烧法、生物处理法 1 0 - 1 2 1 等等，其中生物处理法是全世界所广泛应用的有效方法。 ( 1 ) 农灌法 农灌法也就是农田灌溉法，由于酒精废水的有机成分含量高，而且含有可利用的氮、 钾等元素，在经过简单的物理法处理后用以灌溉农田，可以用作一种较好的肥料以促进 农作物生长。据资料文献报道 1 3 ，在澳大利亚、古巴、巴西、印度等国家的某些地区都 利用灌溉法处理酒精废水，但是农田灌溉法的不足之处是废水的温度高若处理不当就会 烧坏农作物，同时也会污染地下水。 ( 2 ) 浓缩燃烧法 酒精废液利用多效蒸发器进行蒸发浓缩，浓缩后含固率约4 0 ，可投到专用燃烧炉 中或者混合着灰渣进行燃烧，这种方法称为浓缩燃烧法 1 4 。利用燃烧产生的能源，其中 部分可用于多效蒸发器再蒸发，一部分能源可用于车间生产工艺中的酒精蒸馏所需要 的能源。 有资料报道，波兰、印度、巴西等国家的酒精厂已经在应用浓缩燃烧法处理酒精废 液，处理效果比较成熟、可靠。其中荷兰h c g 公司与瑞典a 1 f a l a v a l 联合研制的酒精 废液燃烧炉应用广泛，中国广西地区的一些酒精厂也采用这种方法处理废液。该处理 方法耗能低，运行费用低，但是浓缩液比较难处理完全，而且酒精废液中含有大量的钙 镁离子，在燃烧的过程中容易在炉膛内结垢从而影响着燃烧炉的使用，所以该技术一直 未能推广应用。 ( 3 ) 生物处理法 所谓生物处理法就是利用微生物的生命活动对环境中的污染物进行转移和转化作 用，对底物进行转化或者降解使废水得到净化。生物法的特点是：效率高、能耗低、成 本低、无二次污染等。另外生物法不仅能去除污染物还能去除色度、臭味等。生物处理 主要包括厌氧生物处理法和好氧生物处理法两种方法。 据文献报道，由于玉米酒精废水的营养物质丰富，可以被环境中大多数类型的微生 物利用，因此这类废水的可生化性能较好，可以利用厌氧生物处理和好氧生物处理两种 气 处理玉米酒精废水的生产性启动研究 工艺相结合的方法进行对酒精废水进行处理【l 6 | 。 a 厌氧生物处理法 随着研究的进展和科技的发展，目前，应用于处理酒精废水的厌氧技术主要有： u a s b 、i c 、u b f 、e g s b 等。 ( 1 ) u a s b 上流式厌氧污泥床( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t 简称u a s b ) 是荷兰l e t t i n g a 教 授于1 9 7 7 年发明1 6 】。和其它厌氧反应器相比，u a s b 反应器具有很高的有机负荷率和 较高的处理效率，适合于高浓度有机废水的处理【1 7 。 自从u a s b 反应器研制出来后，利用该反应器处理玉米酒精废水在世界各国都开始 采用，并且取得了明显的效果1 8 。1 9 。河北衡水老白干玉米酒精生产企业所产生的酒精 废水厌氧部分采用u a s b 工艺处理，经过六个多月的菌种培养调试，有机负荷达 4 0 k g c o d ( m 3 - d ) ，c o d 去除率达到在8 2 以上。m o l e t t a 2 1 研究利用u a s b 反应器处理 酒厂废水，有机负荷在5 1 5k g c o d ( m 3 d ) ，c o d 去除率高达9 0 - - 9 5 ，并取得较低 的运行成本。石宪奎幽利用u a s b 反应器处理玉米淀粉废水，容积负荷在1 0k g c o d ( m 3 d ) 左右时，能够承受2k g c o d ( m 3 d ) 的负荷冲击，处理效率能保持在7 5 d a 上。杨俊 仕掣2 3 1 采用改良型u a s b 反应器处理甘薯酒精废液，中温条件下有机负荷达2 8 8 6 - - 3 4 5 k gc o d ( m 3 。d ) ，c o d 去除率在9 2 9 3 ，进水悬浮固体浓度( s s ) 为8 3 7 0 11 4 0 0 m g l ， s s 去除率9 0 7 以上。徐艳红等【2 4 1 研究利用u a s b 反应器处理玉米酒精废水，接种市 政厌氧消化污泥，在升温启动后3 7 d 成功培养出颗粒污泥，克服了u a s b 反应器启动慢 的缺点，为u a s b 反应器的推广应用提供了参考。 u a s b 厌氧反应器可实现污泥颗粒化，具有很高的处理效率，而且工艺结构紧凑， 投资省。但是该工艺不适于处理高悬浮固体浓度的废水，容易使布水器堵塞 2 5 粕】。 ( 2 ) i c 内循环厌氧反应器( i n t e r n a lc i r c u l a t i o n 简称i c ) 是在u a s b 厌氧反应器的基础上 发展起来的第三代高效厌氧反应器 2 7 1 。废水进入反应器后自下而上流动，污染物被厌氧 微生物吸附并降解，净化后的水从反应器上部流出。 i c 反应器是由第一反应室、第二反应室、两个三相分离器、上升管道、回流管道以 及反应器项部的气水分离器组成 2 8 - 2 9 。见图1 2 ： 4 第一章绪论 图1 2i c 反应器构造原理 f i g1 - 2t h es 仃1 l c t u r ed i a g r a mo f i cr e a c t o r 梁允，买文宁 3 0 】研究i c 厌氧反应器的启动条件，以某酒精生产企业的综合废水处 理工程为研究对象，进行了启动研究，废水水质c o d 为1 1 5 0 0m g l ，b o d 5 为6 0 0 0m g l ， p h 为3 5 4 5 ，启动研究历时1 0 5d ，启动完成后进入稳定运行期，出水v f a 的浓度 在3 0 0m g l 以下，c o d 去除率9 5 以上，p h 值保持在6 5 7 8 ，反应器内部形成一 定机械强度、沉淀性能良好、粒径为1 4m m 的颗粒污泥。许英杰3 1 1 对生产性i c 反应 器处理酒精废水的启动过程及其处理效率进行研究，进水c o d 浓度为1 5 0 0 0m g l 时， c o d 去除率在9 5 以上，p h 均稳定在6 8 左右，v f a 也下降到4 0 0m g l 左右。薛苗 3 2 利用i c 反应器处理啤酒废水，研究在( 3 5 士1 ) 条件下，对i c 反应器处理啤酒废水的 启动特性进行了研究。结果表明：i c 反应器经过5 6 d 启动成功，容积负荷达到 1 8 3 k g c o d ( m 3 d ) ，水力停留时间为3 2h ，去除率在8 0 以上，随着反应器的运行，反 应器内形成了大量的性能良好的颗粒污泥。 i c 反应器具有有机负荷高、水力停留时间短、抗负荷能力强等优点，但是高径比比 较大，因此需泵的扬程较高，基建投资高，三相分离器和内循环管道等施工、安装比较 复杂等不足之处。 处理玉米酒精废水的生产性启动研究 ( 3 ) u b f 升流式厌氧生物滤床( u p f l o wb l a n k e tf i l t e r ，简称u b f ) 反应器在厌氧生物滤池( a f ) 和u a s b 反应器的基础上组合研制的新型复合式厌氧反应器【33 1 。反应器底部为颗粒污泥 污泥床，上部是填料及附着滤料层。通过填料反应器能固定生长更多的微生物，微生物 量越多就能承受越高的容积负荷。 贾晓凤 3 4 1 研究以酒精废水处理工程为对象，深入研究u b f 反应器的生产性启动规 律，单体u b f 反应器有效容积为5 0 0 m 3 ，污泥接种量为4 k g m 3 。依据进料有机负荷模 型及启动中微生物的生长特性，提出了u b f 反应器启动运行的进料方案，共历时5 个 月，处理酒精废水的u b f 反应器成功启动并形成具有一定机械强度、沉淀性能良好的 污泥。 u b f 反应器的填料空隙能增加微生物总量，获得较高的有机负荷和去除率，反应器 的水流和产气方向一致可减少堵塞，对颗粒污泥的形成有利。另外，反应器具有运行稳 定、结构简单等优点。 ( 4 ) e g s b 厌氧颗粒污泥膨胀床( e x p a n d e dg r a n u l a rs l u d g eb e d 简称e g s b ) 是2 0 世纪9 0 年代 初由荷兰w a g e i n g e n 农业大学的l e t t i n g a 等人率先开发的第三代厌氧反应器嗍构造与 u a s b 反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水系统。 e g s b 反应器设有专门的出水回流系统是与u a s b 反应器的不同之处。反应器一般为圆 塔形，有很大的高径比，可以形成颗粒化活性污泥，强化了传质效果，有效的提高生化 反应速度，三相分离器能大限度地、有效地分离并截留反应器装置中的污泥是该厌氧反 应器的突出技术。目前在酒精废水的处理中也得到广泛的应用【3 6 铘】。 张振家掣3 8 1 研究利用e g s b 反应器处理玉米酒精糟液，取得较好的处理效果。反应 器在运行2 个月后培养形成了颗粒污泥，c o d 负荷可达到2 9 k g ( m 3 d ) ，去除率在9 0 以上，稳定运行。这项研究的结果不仅解决了废水处理的实际问题，而且还带来了比较 显著的社会效益和经济效益。 e g s b 反应器是以培养厌氧颗粒污泥为基本特征，抗负荷能力强，大的高径比使占 地面积较小，较高的上升流速和c o d 去除率，同时可去除较高的s s 废水，适应于高浓 度有机废水的处理【3 9 】。 b 好氧生物处理法 6 第一章绪论 好氧生物处理一般是利用好氧微生物处理中、低浓度的有机废水。常用的好氧生物 处理法有接触氧化法、序批式和循环式活性污泥法三类。 ( 1 ) 接触氧化法 利用生物膜微生物系统降解有机物，微生物附着在填料上生长的生物处理技术就是 生物触氧化法。陈志强掣删研究采用接触氧化法处理玉米酒精废水，好氧部分c o d 去 除率达到7 0 以上，运行稳定。 ( 2 ) s b r 序批式活性污泥法( s e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r 简称s b r ) 是在同一反应器内完成进 水、曝气、沉淀、排水、闲置等基本操作，间歇曝气的方式可交替形成厌氧、缺氧、好 氧、厌氧的环境，利用不同类型阶段的微生物分解有机物。赵希锦等4 1 1 研究利用s b r 工艺处理酒精废水，好氧部分c o d 去处率为9 1 ，处理效率高并且具有良好的脱氮除 磷效果。 ( 3 ) c a s s 循环式活性污泥法( c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m 简称c a s s ) 是在s b r 基础上 发展起来的一种新型的废水的生物处理工艺，与s b r 相比增加了预反应区，该工艺将 主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中，实现了连续进水。其流程简单，耐负荷冲击 能力强，处理效果好。 目前，用于处理玉米酒精废水的组合工艺越来越多，张毅4 2 1 研究采用u a s b + c a s s + 接触氧化工艺处理玉米酒精废水，进水c o d 为8 0 0 0 m g l 时，出水指标达国家一家标准， 取得较好的处理效果。陈明忠等【4 3 】研究采用u a s b + s b r 工艺处理燃料乙醇牛产废水， 出水c o d l 0 0 m g l 以下，取得良好的处理效果。刘广亮等删采用酒精糟固液分离 + i c + c a s s 工艺处理玉米酒精废水，容积负荷为1 2 k g c o d ( m 3 d ) ，进水c o d 为 8 5 0 0 0 m g l 时，出水c o d1 3 0 m g l ，取得比较满意的去除率和经济效益。实际应用中， 生物处理法也存在着一些不足，如厌氧反应器启动时间长，微生物生长缓慢等；好氧生 物处理法曝气耗能高，占地面积大。因此，选择最优的组合工艺也是处理玉米酒精废水 的关键。 处理玉米酒精废水的生产性启动研究 1 2 废水厌氧生物处理概述 1 2 1 废水厌氧消化原理 在无溶解氧的情况下，利用多种厌氧微生物的生长、代谢、繁殖过程，在这一过程 中废水中的有机物被分解并产生c h 4 、c 0 2 、h 2 s 和部分细胞物质4 5 1 。c h 4 是沼气的主 要成分，是可回收利用的能源。厌氧消化过程理论可以下图1 3 解释，也是目前比较公 认的理论。 乙酸 有机物 - 上发酵细菌 脂肪酸、醇类等 c h a 2 - h c 0 2 图1 3 厌氧消化过程的三阶段理论和四阶段理论 f i g u r e1 - 3t h et h r e e - s t a g et h e o r ya n dt h ef o u rt y p e so fm i c r o b i a lg r o u pt h e o r yi na n a e r o b i cd i g e s t i o n p r o c e s s 1 9 6 7 年，b r y a n t 发现奥氏产甲烷菌是由产氢产乙酸菌和产甲烷菌组成。1 9 7 9 年， b r y a n t t 4 6 根据研究结果，提出了厌氧消化的三阶段理论，如图1 3 所示，i 、i i 、i i i 为 三阶段理，整个厌氧消化过程可以分为水解发酵、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段 4 7 。第 一阶段是将废水中大分子不溶性有机物水解成为小分子溶解性有机物；第二阶段为水解 形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸 等；第三阶段产甲烷阶段由绝对的厌氧细菌来完成，h 2 、c 0 2 、短链挥发酸( 主要是乙 酸) 等作为甲烷菌的能源和碳源物质。产甲烷的反应速率较慢，因而在厌氧消化反应时， 处理玉米酒精废水的生产性启动研究 1 2 废水厌氧生物处理概述 1 2 1 废水厌氧消化原理 在无溶解氧的情况下，利用多种厌氧微生物的生长、代谢、繁殖过程，在这一过程 中废水中的有机物被分解并产生c h 4 、c 0 2 、h 2 s 和部分细胞物质4 5 1 。c h 4 是沼气的主 要成分，是可回收利用的能源。厌氧消化过程理论可以下图1 3 解释，也是目前比较公 认的理论。 乙酸 有机物 - 上发酵细菌 脂肪酸、醇类等 c h a 2 - h c 0 2 图1 3 厌氧消化过程的三阶段理论和四阶段理论 f i g u r e1 - 3t h et h r e e - s t a g et h e o r ya n dt h ef o u rt y p e so fm i c r o b i a lg r o u pt h e o r yi na n a e r o b i cd i g e s t i o n p r o c e s s 1 9 6 7 年，b r y a n t 发现奥氏产甲烷菌是由产氢产乙酸菌和产甲烷菌组成。1 9 7 9 年， b r y a n t t 4 6 根据研究结果，提出了厌氧消化的三阶段理论，如图1 3 所示，i 、i i 、i i i 为 三阶段理，整个厌氧消化过程可以分为水解发酵、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段 4 7 。第 一阶段是将废水中大分子不溶性有机物水解成为小分子溶解性有机物；第二阶段为水解 形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸 等；第三阶段产甲烷阶段由绝对的厌氧细菌来完成，h 2 、c 0 2 、短链挥发酸( 主要是乙 酸) 等作为甲烷菌的能源和碳源物质。产甲烷的反应速率较慢，因而在厌氧消化反应时， 第一章绪论 产甲烷的反应是整个厌氧过程的速率限制性阶段。 厌氧消化过程反应可以表示为： 4 h 2 + c 0 2 _ c h 4 + 2 h 2 0 4