（制浆造纸工程专业论文）厌氧技术处理甘蔗渣备料废水的研究.pdf

华南理工大学工学硕士学位论文 摘要 本论文首先阐述了当前水资源的短缺情况，以及我国造纸工业的水环境污染 问题。对高浓度有机废水的生物治理技术发展现状进行了介绍。对比分析了厌氧 生化法和好氧生化法，着重对厌氧生化法的优缺点进行了说明。介绍了厌氧工艺 与设备的发展和现状，并评价其特点。说明甘蔗渣制浆造纸前的湿法堆垛备料喷 淋废水产生情况，并提出这种废水的治理研究现状不容乐观。还介绍了广西贵糖 集团的蔗渣湿法备料和备料废水处理现状，本实验将这种废水展开研究。 鉴于蔗渣备料废水在甘蔗榨季和非榨季在水质上有较大的差别，因此对其水 质情况分开进行研究。分析废水的水质特性，并通过g c m s 进行有机物含量分 析，结果表明：榨季和非榨季废水是都属于排放量较大的酸性有机废水，而榨季 废水的浓度大大高于非榨季废水，因此将榨季废水作为处理的重点。 由于常规的b o d c o d 法评价废水可生化性存在一定的不确定性，本实验利 用测定废水的c o d b d ( 可生物降解c o d ) 值，来确定废水的可生化性。结果表明， 蔗渣备料废水的厌氧可生物降解性都较好，而且榨季废水的可生物降解性比非榨 季废水要好。 为了得到适合处理淋蔗渣水的厌氧颗粒污泥，我们必须自行培养。利用处理 柠檬酸废水的厌氧颗粒污泥作为种泥，经过半个月的驯化培养后成功的得到对喷 淋蔗渣水有良好去除效果的颗粒污泥。对该颗粒污泥的结构、产甲烷活性和化学 组成进行分析，分析结果说明驯化培养后的污泥在沉降性等方面比培养前的要 好，驯化后的颗粒污泥的产甲烷活性为0 7 4 3 ( g c o d c h 4 ，( g v s s d ) ) ，污泥中含有 大多数微生物生长所需要的金属元素。 榨季蔗渣备料废水作为一种高浓度有机废水，而且具有较好的可生物降解 性，对于这种废水，厌氧生化处理法明显优于好氧生化处理法。进行了厌氧生化 法处理榨季备料废水的静态实验，从p h 值、v f a 、c o d 。，、b o d 5 以及产气量随 厌氧反应时间变化等五个方面研究了厌氧法处理榨季蔗渣备料废水的能力。实验 结果表明，厌氧生化法可以达到较满意的处理废水的效果。同时，通过对厌氧反 应时间、进水p h 值、废水的p h 缓冲能力、反应的运行温度等方面进行厌氧对 比实验，确定厌氧反应的最佳工艺条件，为实际生产提供有效的依据。采用同样 的工艺条件对浓度较低的非榨季废水进行厌氧处理实验，同样得到了满意的去除 效果。 i v 摘要 在厌氧静态实验的基础上，利用荷兰帕克公司提供的i c ( 内循环) 中试装置进 行中试臻究。中试分淹襄动窥运行溅大部分。窟动帮分惫摇适应期、提惠受萄麓 和冲击负荷期。分别通过对抗冲击负荷、产气率与组成、运行情况、去除效果等 方霭进行了分援，来攀握l c 反应器处理蔗浚釜辩废水的寥鼹趣臻。姥豁，还总终 了处理过程的运行参数，如水力停留时间、污泥负荷、容积负荷簿值。利用在运 行过稷中观察到的污泥状况、反应嚣的特点，总终了判羧运行是露正常蛇一些鬻 见方法。为i c 反应器处理蔗渣备料废水的实际工稷化提供理论和实践控制经验。 对予废水的排放爨较大的闯题，实验的最后也进行了水回用孵研究。将厌氧 生化法处理后的废水进行好飘生化法处理，处理的效果非常明显，处理篇的出水 满足水回用的矮求。 关键谲：厌氧技术：i c ( 内循环) 反成器：蔗渣各料废水：可生物处理性；运行参 数 v 华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t f i r s t l y c u r r e n td e f i c i e n ts i t u a t i o no fw a t e rr e s o u r c e ，a n dw a t e r p o l l u t i o n q u e s t i o no fo u rc o u n t r ya r e r e v i e w e d t h eh 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 t r e a t m e n t si nb i o t e c h n i q u ea r es u m m a r i z e d t h ea n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n ta n d a e r o b i c b i o l o g i c a l t r e a t m e n ta r e c o m p a r a t i v ea n a l y s i s ；t h ea d v a n t a g e a n dd i s a d v a n t a g eo fa n a e r o b i ca r ee x p l a i n e d t e c h n o l o g ys u m m a r ya n dr e s e a r c hd e v e l o p m e n ti na n a e r o b i ct r e a t m e n ta r ep r e s e n t e d ，a n da p p r a i s e dt h e i rc h a r a c t e r i s t i c t h e e n g e n d e rs i t u a t i o no fb a g a s s ew e tm e t h o ds t o c kw a s t e w a t e ri se x p l a i n e d ，a n dp u t f o r w a r dt h a tt h et r e a t m e n ta c t u a l i t yi sab u r i n gq u e s t i o n t h es t o c kw a s t e w a t e ro f g u a n g x ig u i t a n gc o r p o r a t i o ni s i n t r o d u c e d t h et r e a t m e n to ft h ek i n do fw a s t e w a t e r w i l lb er e s e a r c h e di nt h ec u r r e n te x p e r i m e n t b e c a u s es t o c kw a s t e w a t e rh a sd i f f e r e n ti nm i d s e a s o na n do f f - s e a s o n ，t h ew a t e r q u a l i t yt h a t w i l lb es e p a r a t e di n t ot w op a r t si sr e s e a r c h e d t h ew a t e rq u a l i t yi s a n a l y s e d ，a n dc o n t e n to fo r g a n i c c o n t a m i n a n ti s a n a l y s e db yg c m s t h er e s u l t i n d i c a t e d ：t h es t o c kw a s t e w a t e ri nm i d s e a s o na n do f f s e a s o ni sa na c i d i co r g a n i c w a s t e w a t e ra n dh a sm u c he f f l u e n t w ek n o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri n m i d s e a s o ng r e a t l y h i g h e r t h a nt h a to fw a s t e w a t e ri no f f - s e a s o n s ow er e g a r d t r e a t m e n tw a s t e w a t e ri nm i d s e a s o na sm a i np r o j e c t o w i n g t oo r d i n a r yb o d c o dt oj u d g eb i o l o g i c a lt r e a t a b i l i t yh a ss o m ee x t e n t i n d e t e r m i n a c y ，t h i se x p e r i m e n t u t i l i z ec o d b ot e s tt or e s e a r c hb i o d e g r a d a b i l i t y t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h eb i o d e g r a d a b i l i t yo ft h es t o c kw a s t e w a t e ri s g o o d ，a n dt h e b i o d e g r a d a b i l i t y o ft h es t o c kw a s t e w a t e ri nm i d s e a s o nm o r et h a nt h a to fi n o f f - s e a s o n i no r d e rt oo b t a i na p p r o p r i a t ea n a e r o b i cg r a i ns l u d g e ，w em u s tf o s t e ri t b y o u r s e l v e s u t i l i t y i n ga n a e r o b i cg r a i ns l u d g eo f c i t r i ca c i dw a s t e w a t e ra ss e e ds l u d g e ， w eg o ta n a e r o b i cg r a i ns l u d g eo ft h es t o c kw a s t e w a t e rt h a th a sv e r yg o o de f f e c to n t r e a t m e n tt h es t o c kw a s t e w a t e r a n a l y s i n gt h es t r u c t u r e 、m e t h a n o g e na c t i v i t ya n d c h e m i c a lc o m p o s i t i o no ft h eg r a i ns l u d g e ，w ek n o wt h a tt h ep e r f o r m a n c eo fs l u d g e a f t e rf o s t e rm o r et h a ns l u d g eb e f o r ef o s t e r ，a n dm e t h a n o g e na c t i v i t yo fs l u d g ea f t e r f o s t e ri s 0 7 4 3 ( g c o d c h 4 ，( g v s s d ) ) t h e r e a r es o m em e t a l l i ce l e m e n t st h a t a r e b e n e f i tt om i c r o o r g a n i s mi ns l u d g e t h es t o c kw a s t e w a t e ri nm i d s e a s o ni sak i n do fh i g hc o n c e n t r a t i o no r g a n i c v i a b s t r a c t w a s t e w a t e r , a n dh a sg o o db i o d e g r a d a b i l i t y 。a st ot r e a t m e n tt h ew a s t e w a t e r ，i ti s o b v i o u s l yt h a t a n a e r o b i ct r e a t m e n tm o r ee f f i c i e n tt h a na e r o b i c t r e a t m e n t d o i n g e x p e r i m e n t a ls t u d yo na n a e r o b i ct r e a t m e n to fb a g a s s ew a s t e w a t e ri nm i d s e a s o n ，w e r e s e a r c ht h ee f f e c to fa n a e r o b i c t h r o u g h 5a s p e c t st h a ta r ep h 、v f a 、c o d c ”b o d 5 a n dg a s p r o d u c i n gq u a n t k y 。e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e ：p o l l u t a n ti nt h ew a s t e w a t e rc o u l db er e m o v e dv e r ye f f e c t i v e l y b ya n a e r o b i ct r e a t m e n t t h e n ，t h r o u g h c o m p a r a t i v ee x p e r i m e n t so f r e a c tt i m e 、p h 、p ho fb u f f e r c a p a c i t y 、t e m p e r a t u r eo f r e a c t i o na n ds oo n ，w ed e t e r m i n et h eb e s tp r o c e s sc o n d i t i o n s ，a n do f f e re f f e c t i v e f o u n d a t i o n sf o ra c t u a lo p e r a t i o n 。d o i n ge x p e r i m e n t a ls t u d yo na n a e r o b i ct r e a t m e n t o f b a g a s s ew a s t e w a t e ri no f f - s e a s o n ，w ea c h i e v es a t i s f i e dr e s u l t o nt h eb a s i so fa n a e r o b i cs t a t i c t e s t ，w ed op i l o tt e s t i n gb yu t i l i z i n gi c ( i n t e r n a lr e c y c l e ) i n s t a l l a t i o no ft h en e t h e r l a n d sp a r q u e s 。t h ep i l o tt e s t i n gi sd i v i d e d i n t o2 p a r t s ：s t a r t i n ga n do p e r a t i n gt e s t s 。s t a r t i n g t e s ti n c l u d ea d a p t a t i o n 、r a i s i n gl o a d a n di m p a c t i n gl o a d a n a y l s i n gr e s i s t i n gi m p u l s i v el o a d 、g a s p r o d u c i n gm o d u l u s 、 o p e r a t i o na n dr e m o v a lr e s u l ta n ds oo n ，w er e a l i z es o m er u l e so ft h e r e a c t o ri n t r e a t m e n tb a g a s s es t o c kw a s t e w a t e r i na d d i t i o n ，s o m e o p e r a t i n gp a r a m e t e r s a r e s u m m a r i z e d ，s u c ha sh r t 、s l u d g el o a da n dv o l u m el o a d t h es t a t u so fs l u d g ea n d c o n d i t i o no fr e a c t o ro b s e r v e dd u r i n gr u n n i n ga r eu s e dt oj u d g et h es y s t e mw h e t h e ro r n o tn o r m a l t h e s ec a no f f e rat h e o r e t i c a lf o u n d a t i o na n d g u i d a n c e f o r b a g a s s e e f f l u e n t st r e a t m e n te n g i n e e r i n g d e s i g nu s i n gt h er e a c t o r a tt h ee n do ft h i sd i s s e r t a t i o n ，i no r d e rt or e s o l v et h eq u e s t i o no fe m i s s i o n q u a n t i t yt o om u c h ，t h ee f f l u e n tr e c l a i m i sr e s e a r c h e d t h ee f f l u e n tt h a ti sd i s p o s e do f a n a e r o b i ci sd e a lw i t ha e r o b i cb i o c h e m i c a lt r e a t m e n t ；t h er e s u l to ft r e a t m e n ti s o b v i o u s l y t h ee 舔u e n t i ss a t i s f i e dw i t hd e m a n do fs t a n d a r dr e c l a i m 。 k e y w o r d ：a n a e r o b i c i c ( i n t e r n a ir e c y c l e ) r e a c t o r 。b a g a s s es t o c ke f f l u e n t ，b i o l o g i c a l b i o d e g r a d a b i l i t y ，o p e r a t i n gp a r a m e t e r 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：殇针 日期：2 啷年6 月幻日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并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。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密曰。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：歹蕉针 导师签名：陲、辛麓 日期：2 0 0 3 年6 月日 日期：2 0 0 3 年6 月互口日 华南理工大学工学硕士学僚论文 c o d b d c o d n b b o d s c o d c h 4 c o d 嫩 c o d l l s v s s c h 4 v c o d o c o d t i l t m a v f a c o d n h e b d c e l l s v f a r c f v s s e ； e r e o e b e t & a d 符号表 毙薮生凌酶瓣靛郡粼分有飘耪豹c o d e 妻，m g l 不能被生物降解的那部分有机物的c o d 。，假，m g l 5 翻生纯嚣氧量，m g l 转化为甲烷的c o d 。值，m g l 迸柬转化为甲烷焉以v f a 存在的c o d 僮，m g l 转化为细胞物质的c o d 。值，m g l 挥发性悬浮物，m g l 在测定终点得到的累积甲炕产量。m l 在反应器中液体的蠢效体袄，l 试样在时间t = 0 时c o d h 值，m g l 溶液经过滤后，测褥的溶嬲性的c o d b 值，m g l 甲烷转仡率， 酸化率， 残余v f a 舀分率， 残余溶解性c o d 西分率， 相应的c o d 去除率， 废水的厌氧生物降解性， 废水c o d 中转纯为细胞的转纯率， 可挥发性脂肪酸，m g l 产荦烷速率，m l c h r h 将甲烷转换为c o d 的转换系数，m l m g c o d 反应器串污泥的浓疫，g v s s l 沼气绝热膨胀提供的能爨，j 缀手 管雨气漶尾浚豹铯薰游耗，l 圃流管内沼气滞流的能量损失，j 流髂在反疯器疯部豹能量损失，l 流体在反应器顶部的能量损失，j 援手 管彝翻滚警式摩擦錾力幻损失 网流管断面面积，m 2 v 鄹馐 符号袭 提升管断瓣蟊积，蠢 重力加速度，m s 2 气滚扩教赢度，m 底部阻力损失系数 琰鼙疆力损失系数 掇升管液体表面流速，m s 鼹濠警蠹灌气容纳量， 提升管内沼气容纳量， 溶解性的c o d e r 德，m g l 水力停留时间，t 总悬浮物，m g l 溶解氧禽量，m g l 发应器的避水流爨，m 3 h 反应器的横截面衙积，耐 上流速度，m h 反应器的有机负衙，k g c o d t d 。“r 反应器的容积负荷，k g c o d d m j 反应器的污泥负衙，k g t s s d f 反应器的进水浓度，k g c o d m 3 反应器中污泥浓度，k g t s s l m 3 或k g v s s m 3 懋浮物，m g l i x &。秘。q薹|啪聪q a娃呲m淞踞 第一章绪论 。 水资源的短缺 第一章绪论 承是人类生产鞠生活孛不可代替豹蠡然资源，是人类赖以爱存豹蒸本物矮。 随着人口的剧增和杜会经济的飞速发展，需水量的增长速度惊人，加上水的浪赞 襄承体豹污染，承资源短缺已经成必人类嚣蓥的簸严峻戆攫战之一，求已成戈入 类社会可持续发展的制约因素。 地球上霹翻羟l 黥承资源是有鼹豹，撼球豹承资源总鳖约为1 3 。9 亿k m 3 ，其 中淡水仅占总资源蹩的2 5 ，且淡水资源的7 7 以极地冰川和冰帽形式存在， 可供人类使臻豹淡水不到其总量豹l 。惶随着人类社会的不断发展，全世界对 水的需求几乎每2 0 年就要翻一番。目前，全世界只有1 4 的人群饮用到合乎标 准钓水，1 3 的人德不到安全用水，势且缺水的形势日趋严重。中国燕一个贫水 国家，淡水涤源非常短缺，可通过水循环疆新的城表水和地下水的水资源总量为 2 ，8 万亿立方米，按1 9 9 7 年人1 3 统计，人均水资源量为2 2 0 0 m 3 l y 左右，为世界 人均占有量的3 0 ，居世界第1 0 9 位，被联合圜列为1 3 个贫水国之一。 近2 0 年来，中国经济以每年1 0 的高速度连续增长，城市化程度加快，社 会的需水量持续增加，1 9 9 7 年全函的实际用水激为5 5 6 6 亿立方米。按照中国 可持续发展水资源战略研究综合报告预测，我国用水的高峰将在2 0 3 0 年左右 出现，全国用水总藿有可能达到7 0 0 0 亿一8 0 0 0 亿立方米，全溺实际可能合鞣幂唾 用的水资源量约为8 0 0 0 亿一9 5 0 0 亿立方米，按上述估计的用水量，融接近可合 理幂唾用水鬣昭极限。霞蘸，我国6 0 0 多个城市中有3 0 0 多个城市缺承，1 1 0 多个 城市严重缺水，全国缺水总量约为3 0 0 亿一4 0 0 亿立方米。 与j 毙丽时，我围的主簧汪溺、满溶水域受飘不同程度的污染，鲡松花江、辽 河、海河等流域的严重污染，黄河除污染严重外，下游逐出现了断流的情况，1 9 9 9 年鼗流达4 2 天。流经蠛帝的溺段酱遮受掰污染，1 4 1 个国控城市河段中，3 6 2 荡 的城市河段为i 至i i i 类水质，6 3 8 的城市河段为i v 麓劣v 类水质。其中，4 7 个环傈重点藏市( 裹辖泰及省会城每、经济特区、沿海开放蠛帝萃窭重点藏游城帝) 的典型水域中，1 9 + 2 的水域为i i 类水质，1 4 9 为i i i 类水质，2 5 5 为i v 类水 矮，1 0 。6 为v 类承霞，2 9 8 凳至劣v 类承矮。纛大多数蠛露是隧主巍表求为饮 用水水源，水源的污染给人体健康及后代带来的危害悬十分严重的，据估计，日 华南理工大学工学硕士学位论文 前全世界有1 4 的人口患病怒由水污染引起的，饮用不良水质的水将可能诱发各 秘肠道传染瘸、弓l 起致突变终用窝圭| 煞方病等。在“资源型姣承”豹弱时，求污絷 也有引起了“水质型缺水”，加剧了水资源的短缺，使得人们用水紧张和用水不 安全。 l 。2 我国造纸工业的水环境污染问题 1 。2 1 造纸王业的水污染现状 造纸工业在国民经济中占有特别重要的地位。纸的各炎品种不仅是人们基常 文化生活所必需的消赞资料，也是工农业、国防、科技与倍息发艘所必不可少的 生产资料。造纸工业的发展水平已成为一个国家缀济和社会发展水平黔重要标 志。建国5 0 第来，我国纸与纸板的年产量从1 9 4 9 年的l o 8 万魄，发展猁1 9 9 8 年的2 7 8 0 万吨，增长2 5 7 倍多，基本保证了人民网益增长的物质文化生活需要 【i l o 但是，造纸工业在给人类带来巨大效益的同时，也给环境造成了严重的污染， 尤其跌对永嚣境翁危密为甚。我国翻浆造纸工监的承环境污染现状可醵羽十个字 来形容：“用水麓大、污染问题严重”。我国造纸行业中水的阐用率低，约2 0 7 0 ， 革往产晶雳永嚣，铡浆造纸众监约为3 0 0 m 5 t ，擎缝造纸企韭为9 0 1 0 0m 3 t 。这 造成了我国造纸工业的废水污染状况的严黧性。据1 9 9 7 年统计，县及县以上造 纸厂凌窳撵旅艇2 7 亿随，占全国工妲总簿毅量翁1 3 ：c o d 匏蒜敖量4 0 7 万吨， 占全国总排放爨的4 7 5 ；s s 排放量2 0 2 9 万吨，占全国工业总排放量的2 3 6 t - 1 。 对于多数制浆造纸厂 毳i 言，冀生产遮程中产生煞各羊中废承筹没有褥翻妥善靛圈浚 及处理而任意排放，对周围环境造成严重的污染w 。因此，造纸行业的污染治理 是我国繇爨工俸静重簧缰残都努。 据中国轻工局的初步统计，目前我国脊数千家大大小小的造纸厂，遍布全国 城乡各逸，毽溻无一家造纸厂夔瑷承达到鹫家蓑 敖振准。逡纸工簸疲隶污染懿魏 严重，往往一个纸厂就污染一条河流。目前我国淮河、辽河、海河、太湖、巢湖、 滨涟等承体系统在以遮纸厂滚水为主戆浍澎众多工鼗污染添缦 虫下，求壤已经严 重下降，不仅魉类生长困难，就是附近居民的生潘饮水、农业灌溉也成了问题， 甚至逐蠢人套中毒事 孛发生。污染翊题如毙严重，镬缮入憋的生滋器身髂毽康受 到了严重的危害，这已经引起了政府部门及社会各界的极大关注。使得近年来， 造纸工、韭鲶琢浚污染炊瑰有掰缓解。毽是，造纸工业 乍力污染大户，污染阀题酌 现状还没有发生根本性的改变，存在的困难仍十分艰巨，如何改变这一切，今后 匏工终依1 日钰覆焉道远。 2 第一章绪论 1 2 。2 造纸工盈永污染的撵敞标准 满家环境绦护总是发布造纸工效东污染簿放撂准g w p b 2 1 9 9 9 ，瓣 g b 3 5 4 4 9 2 造纸工业水污染排放标准进行了修订：以吨产品负荷为控制基点， 疆躐嚣蔽热二缀生纯，著辚竣逶姿黪兹纯处理舞技本菝撬，确定造纸王渣楚产瓣 最高允许污染物排放量( 吨产品负荷) 和日均最高水污染物排放浓度。此标准不再 分缀，建予攘入骧镶污痰魏理厂鹣造纸金藏褒本，瘟这裂缝方溉定豹浮农楚理厂 进水标准；对原标准的指标值进行了调整，与原标准第二时间段二级标准值相比， b o d 、s s 鸯爨产，c o d 。基本不变，撑瘩黧严，造纸工业承污染撵赦振准见表1 1 。 废纸制浆企业的废水排放按有、无脱糕工业分别执行漂白木浆和本色木浆标 准。纯学枫摭剑浆众业摊教按有、茏漂白互监分剿执稼漂白本浆稆本色本浆标准 1 4 1 。 表1 1 造纸工照农污絷摊蔽标潦 t a b i - 1d i s c h a r g e ds t a n d a r do fe f f l u e n t sf o rp a p e r m a k i n gi n d u s t r y 弋警 捧采重”生佳舞氯薰纯学耩氧量藤浮耪( s s 霹嚷收莓撬卤记耩4 p h 类别 m a k g tm g lk g ti l l l lk g tm g lk g tm g l l 裁裴、 袁 奉邑 1 5 0l o57 05 253 5 01 51 0 06 9 制装浆漂白2 2 01 5 47 08 84 0 02 21 0 02 ，6 41 26 w 9 造纸靼率邑1 0 01 0 0 04 04 0 01 01 0 06 9 木 凛白3 0 03 01 0 01 3 s4 5 03 01 0 02 7 9 6 w 9 造纸一般辘澍纸 6 0366 06l o o61 0 06 一o 纸饭 注：l ，制藏，秘裴怒纸：萃缝制装或浆羝产蠢平暂豹生产；2 ，避纸；萃鲢壤羝或纸产量太于浆产璧嚣造纸生产，3 簿农璧 为生产工艺参数指标。4 ) a o x ( 可嗳附有机卤化物) 为参考指标。 甘蔗渣澄法难臻备料绞东执行非本浆漂自标准排敖。 1 3 高浓度有机废水生物治淫技术发展现状 据统诗，全国仪造纸、皮革、翱耱、滔耩、合或耨耱酸譬行业每年舞 敖浚 b o d 达1 3 0 万t 。食品工、业废水、废弃物数量巨大，如每年排放的酒精工业高浓 度骞穰壤承绞1 2 0 0 万t ，踩穗工鼗废求2 5 0 万一4 0 0 万t ，柠檬酸工盈凌东l 臻万 t ，淀粉工业废水1 6 0 0 万t ，这些高浓度的有机朦水，含有大爨的碳水化合物、 疆膀、蛋鑫矮、纾维素等蠢税魏w 。 根据中央和地方环境保护监测部门对水域的监测结柴表明，当前水体污染主 3 华南理工大学工学硕士学位论文 幕是有机污染、营养索污染和生物污染。近几年来。这些污染呈上升趋势，对水 体、饮瘸承滠建积入侮德察激造成缀大蔻害。因冀，鸯撬菠承熬派理己戏隽环竣 保护的重要课题m ，。 燕浓度鸯枫凌承麴治理技术路线取决予废求黪性质。褰浓度鸯规褒东根据它 的性质与来源可分为一下几大类”一： ( 1 ) 易于生物降解瓣高浓度毒极废水； ( 2 ) 商浓度有机废水中的有机物怒可以擞物降解的，但废水中禽有有密物质； ( 3 ) 难于生物降鳃的和有寮的毫浓度有机废水。 控制高浓度有机废水的海染，酋要的是进行工艺改革，完善擞产管理，提高 产品收率，减少摊污豢。又因废水中所排出的污染壤，主要是反威剽产物或反应 不完全的原料，均具肖很高的回收及综合利用价值。例如，利用食品工啦排出的 废水中所含高浓度有机物，砸生产饲料酵母等单缎胞蛋皇。所以，加强圈收、综 合利弼、变疲为宝，化害为利等措施，是治理高浓度有机废水的上策，应优先考 虑。其次，对那些无法综合利用或者经利用后仍含肖无法达标排放的废水，必须 采取适宜的处理技术，处理藉才能外孺m 。 生物处理法由于具有经济可行，无二次污染等特点，殿予以黛点关注。下面 就生物处理中的厌氧一好氧缀合处壤、颗粒化活往污泥工艺、包壤式固定纯微生 物以及特定微生物的利用等项目的研制开发问题，作进一步的论述f 9 j 。 1 3 1 厌氧一好氧组合处理 厌氧一好氧组合处理工慧能充分地发挥出厌氧微生物承担高浓度、高负荷与 霞浚香效能源豹饶势，霜露又麓适宣建释爝好氧微生物生长速度妖，处璞求承璜 好的特点i i 0 1 。加之废水经过两种状态处理后，能有效地去除氮与磷等营养盐类物 覆，跨壹隶镕塞营莽纯，达到凌承辫深度鲶理嚣翡。 在实际运行中，欲使废水完成厌氧、好氧两种状态的处理过根，通常有两种 实施方式。一是在不潮翁空瘸孛进行，帮分弱建获襞_ l 垒窝照氧洼，凌承凌特定静 池内，分别完成厌氧和好氧处理过程。另一种方式，就是在同一个空间内，按时 闯鼹露先囊竞成两秘状态豹楚理过程，这就是_ 葬谤彦援式潺歇滔瞧污淀法镩拣 s b r 法) 。后者由于不需要污泥与含有消化液废水的回流，流程更为简单。 总之，鳃会处理工艺经实践涯唆骞妇下功能： ( 1 ) 电耗与处理费用省，剩余污泥量少，可回收有效能源。 f 2 ) 对难骚鳃育壤物，鸯泼性俘鼷，可提毒废承浆霹生佬蛙。 ( 3 ) 能同时去除废水中含碳、含氮、含磷等污染物，完成废水的深度处理， 防止水体富营葵化。 4 第一苹绪论 ( 4 ) 厌氧获态，怒捧铡缝获菠囊长，防止污滋膨胀。 ( 5 ) 由于充分利用厌氧菌群与好氧菌群各自的优点，特别通用于高浓度有机 废承处理。 组合处理技术臌然在商浓度有机废水治理中已被优先选用。但在设计参数、 运簿模式、动力学檄理等方嚣，溺矮遴一步瑷究霹开发。 。3 。2 鬏糙化活性污泥法处理 试验磅究表明，菜些耪属豹微生镑群，橡丝牧甲嫔蘧，索氏丝状翠烷菌麓， 在反应器内，由于熊状增殖时，受到稳定缓和搅幼的作用，使荫体间相互网络变 丈，闫时还蠢一些分鳃有极物蔼群，在其表瑟产生粘质貔嚣形成效骥艨，使微生 物群结成颗粒体，这种颗粒体就是微生物自身固定化而形成的，通常称作颗粒化 活性污泥。 根据h u l s h o f m o l 等的分类，有以下三种 i l l ： 1 ) 紧密球形颗粒，主袋由抒状菌，丝状菌组成，亦称“抒菌颗粒”，约1 - 3 m m ； ( 2 ) 颗粮大致量球形。主要由松散互潦的丝状菌组成，丝状菌附着在惰性粒 子上，所以也称为“丝状颞靛”，约i ，5 m m ： ( 3 ) 紧密球状颗粒，主要由甲烷八叠球菌组成，颓被约0 1 。o 5 m m 。 颗粒状污泥的形成，谯污水处理中具有极其重要意义。一般絮状污泥，体积 较大t 污泥指数通常为3 0 5 0 m g l ，这样的污泥在反应器提高负荷时，可能发生 过量的污泥流失，使反成器处理能力受到限制，其有机负荷一般只能达到 l o 1 2 k g c o d ( m l d ) 左右。而颗辍污泥体积小，矮污泥指数一般在1 0 m l g 左右， 沉降性能好，既增加了反应器中污泥贮量，又不易流失，这时反应器负荷可达 3 0k g c o d l ( m 3 d ) 友右。 颗粒化污泥处理技术的潜力很大，商待研究者们进一步的开发与挖掘。 1 3 3 包埋固定化微生物处理 所谓包埋固定化微生物就是采用高分子凝胶之类包埋剂，把活的微生物包埋 固定往，繇人为缝形残霾定纯徽垒携污溅鬏粒，黻薅受微生穆放反应器中蕤求浚 带出，保持反应器内的微生物高浓度化，有机物去除率高效化 12 1 。 怠瑾固定纯微生耪处疆疲式懿疆理与鬏粒纯污混懿瑾粪弼。所不阉戆只楚， 前者是人为的将微生物体固定住，而后者是微生物自身固定成颗粒化污泥。 包理固定纯微生穆楚壤豹莰越注可簿述秀叛下凡点：1 ) 菠疫器中微生物浓 度大大提高；( 2 ) 固液分离简便迅速：( 3 ) 能利用特种微生物；( 4 ) 被包蠼起来的微 5 华南理工大学工学颂士学位论文 生秘受毒镑缀害多；( 5 瘸余污泥爨少。 麒中特别是对特种微生物的固定，更爨研究者们的关注。例如对硝化脱氮菌、 分艇瓣、氯缘戆等礁降翡搦豹特耪微生物缝固定。 本法仍处于实验室研究阶段。尚未能取得在实践中推广应用。 1 3 4 特定微生物处理 作为污水处理的特定微生物，通常是指细菌、藻类、酵母、微小动物等其中 的微生物，黢在净水工艺过程中，除完戎净化污水外，同时又可生产有价值的剿 产物。也就怒说，这种工艺不仅能净化污水，同时又可获得一定量产品。普通活 性污淀法j 箦产剩余污泥中，虽然常含有蛋白质达4 0 5 0 ，但出于采用的是多弛 微生物混合体系的运行方式，有用资源的纯度羞，难予利用，蕻价值不大，最多 也只能作肥料使用。丽采用特定微生物法处理，慰以特定微生物的纯耪培养的运 行方式，所得产物易于加工利用。 特定微= 墼物处理的主要特点w 归纳如下1 1 3 1 ： 1 5 0 0 m g l l ) 斡疲隶燹是懿戴。表1 2 为及筏 处理与好氧处理成本的比较。 箕它一些文献逛绘窭类纭豹臻采，铡舞，p i c h o n 等哮l 较了处理2 5 0 0 m g l 和1 0 0 0m g l 的工业废水的费用，当用好氧处理时每吨水成本为0 4 夔元，而用 厌氧处理露每缱承成搴纹必0 。1 4 美元，英孛还未诗入掰产沼气戆飧壤。表l - 2 为某工业废水处理厂厌氧处理与好氧处理相对成本比较情况。 6 第一章绪论 表卜2 某工业废水处理厂厌氧处理与好氧处理相对成本比较 t a b 1 2c o s t sc o m p a r i s o nw i t ha n a e r o b i ca n da e r o b i ct r e a t m e n t i na ne f f l u e n td i s p o s a lf a c t o r y ( 以厌氧法处理总费用为1 0 0 ) 由表1 2 可见，厌氧法成本的降低主要由于动力的大量节省，营养物添加费 用和污泥脱水费用的减少。即使不计沼气作为能源所带来的收益，厌氧法也仅为 好氧法成本的约1 3 。如所产沼气能被利用，则费用更会大大降低，甚至带来相 当的利润。 ( 3 ) 厌氧处理不但能源需求很少而且能产生大量的能源。据报道m ，每处理 i t c o d 的废水厌氧法只需要耗电2 7 1 0 8 j ( 7 5 k w h ) ，而好氧法需耗电3 6 1 0 8 j ( 7 5 k w h ) 。厌氧法在理论上每除去l k g c o d 可以产生o 3 5 m 3 的纯甲烷气( 0 、 i 0 1 3 1 0 5 p a 下) 。纯甲烷气的燃烧值为3 9 3 1 0 7 j i m 3 ，高于天然气3 5 3 1 0 7 j m 3 的燃烧值，每m 3 甲烷可发电8 6 4 1 0 6 j ( 2 4k w h ) ，因此甲烷是很好的能源。 含甲烷约6 0 一8 0 的沼气也可以用于锅炉燃料或家用燃气。以日排放c o d l o t 的工厂为例，若c o d 去除率为8 0 ，甲烷产量为理论值的8 0 ，则可日产甲 烷2 2 4 0 m 3 ，其热量相当于2 5 0 0 m 3 天然气或优质原煤3 8 5 t ，可发电1 9 4 4 l o 。o j ( 5 4 0 0k w h ) 。 ( 4 ) 厌氧废水处理设备符合高，占地少。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高 得多，单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多，特别是使用新一代的高 速厌氧反应器更是如此。因此其反应器体积小，占地少。这一优点对于人口密集、 地价昂贵的地区是非常重要的。澳大利亚某造纸厂在改造旧有的好氧工艺时，引 入厌氧技术先行处理废水，在占地面积不变的情况下，使废水处理能力增加了一 倍 17 1 。 ( 5 ) 厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法少得多，且剩余污泥脱水性能好， 浓缩时可不使用脱水剂，因此剩余污泥处理要容易得多。由于厌氧微生物增殖缓 慢，因而处理相同数量的废水仅相当于好氧法i 1 0 1 6 的剩余污泥。厌氧法所 7 华南理工大学工学硕士学位论文 产生的污泥高度无机化，可用作农田肥料或作为新运行的废水处理厂的种泥出 售。 ( 6 ) 厌氧方法对营养物的需求量小。一般认为，若以可以生物降解的 c o d ( c o d b d ) 为计算依据，好氧方法氮和磷的需求量为c o d b d ：n ：p = 1 0 0 ：5 ： 1 ，而厌氧方法为( 3 5 0 - 5 0 0 ) ：5 ：l 。有机废水一般已含有一定量的氮和磷及多种 微量元素，因此厌氧方法可以不添加和少添加营养盐。 ( 7 ) 厌氧方法可处理高浓度的有机废水。当废水浓度较高时，不需要大量稀 释水。 ( 8 ) 厌氧方法的菌种( 例如厌氧颗粒污泥) 可以在中止供给废水与营养的情况 下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上。它的这一特征为其间断的或 季节性的运行提供了有利条件，厌氧颗粒污泥因此可作为新建厌氧处理厂的种泥 出售。 ( 9 ) 厌氧系统规模灵活，可大可小，设备简单，易于制作，无需昂贵的设备。 综上所述，厌氧处理的种种优点相当适合我国当前资金缺少、能源不足与污 染厌氧的现状，是一种值得推广的技术。 1 5 厌氧工艺与设备的发展和现状 1 5 1 厌氧工艺的发展 厌氧生物处理技术的发展起源于城市污水废污泥的处理，至今已有1 0 0 多年 的历史，其间发展非常缓慢。直到2 0 世纪六七十年代，随着经济的快速发展以 及城市的