（环境工程专业论文）egsbmbr臭氧工艺处理竹制品废水研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 近年来，随着竹材料从生产和生活用材向工业用材的转变，竹产品加工企业 犹如雨后春笋迅速发展，在给区域经济发展带来活力的同时，其工艺所产生的大 量竹制品工业废水也给周围的生态环境带来了巨大的挑战。因此，对竹制品产业 产生的废水进行集中有效的处理和处置已刻不容缓。 本文根据竹制品废水的特性，在查阅同类型工业废水处理工艺和厌氧静态试 验的基础上，设计了厌氧污泥膨胀床( e g s b ) 一膜生物反应器( m b r ) 一臭氧工 艺处理竹制品废水。主要考察了厌氧生物降解竹制品废水的可行性和铜离子抑制 作用及动力学参数，研究了e g s b 、m b r 和臭氧工序各参数的影响和优化，并 对e g s b 反应器中的厌氧微生物进行了环境电镜扫描。此外，深入研究了臭氧氧 化前后废水中主要污染物成分及其分子量分布的情况，主要取得如下结果： 1 厌氧静态试验主要选取典型的竹制品废水作为研究对象，通过史式发酵 管收集所产生的甲烷气体，并对累计产甲烷量采用修正的g o m p e n z 进行拟合， 考察了竹制品废水的生物降解性和铜离子抑制作用及动力学特性。结果表明：厌 氧法处理竹制品废水是可行的，厌氧微生物的适应时间会随着废水中c o d 浓度 的增大而延长。c o d 浓度为2 27 8 0m gl 1 时，其产甲烷速率r m 值和比产甲烷活 性s m a 均达到最大值，分别为2 8i i l lh j 和2 3 8m lc 地( g v s s ) 。1h - 1 g o m p e r t z 模型拟合结果证实，c u ( ) 对微生物的活性表现为低浓度促进， 高浓度抑制。c u ( ) 浓度为5m g l 。时，对微生物表现为促进作用；当c u ( ) ：一 主溉于2 0 0m gl 。时，经过一定时间适应后c u ( ) 对微生物基本不产生抑制 作用，超过此值时，c u ( ) 抑制作用明显；c u ( ) 浓度达到3 0 0m gl 以时， 产甲烷活动停止，厌氧菌活性被完全抑制。通过线性拟合得出c u ( ) 的i c 5 0 值为1 8 3m gl ，对应的单位污泥c u ( ) 含量为1 5 6m gc u ( i i ) ( g v s s ) 一。 2 e g s b 反应器处理竹制品废水的研究，主要考察了反应器的启动，进水p h 和有机负荷( o l r ) 对反应器的影响，以及反应器内微生物性状。结果表明：进 水p h 控制在7 0 7 2 之间，通过同时增加进水c o d 浓度和进水量使0 l r 从0 4 8 增大到5 ok gc o dm - 3d 1 ，经过4 0 天的调试运行能够使e g s b 反应器成功启动。 此时，e g s b 反应器对c o d 的去除率保持在9 0 ，出水p h 、a 、t a 和 a 浙江大学硕士学位论文 t a j 各指标稳定。 o l r 对e g s b 反应器的影响较p h 要大。最佳进水p h 和o l r 分别在4 5 5 5 和3 5 5 5 埏c o d1 1 1 3d 1 之间，在此条件下，反应器稳定运行，c o d 去除率稳定 在8 5 9 0 之间，产气量稳定，出水各指标均正常。 e g s b 反应器内污泥外观呈圆球形细小颗粒，表面光滑，颜色呈黑亮色，取 出后发现污泥堆内不时有细小气包冒出。e s e m 图像表明，接种后污泥内部的主 要菌群为球状菌，接种前的杆菌基本消失，而且菌群的密度较接种前大大增加。 3 m b r 反应器处理厌氧出水的研究，主要考察了水力停留时间( h r t ) 对 反应器去除效果和膜污染的影响。结果表明：在进水c o d 浓度为2o o o 25 0 0m g l 一，抽停时间比为3m i n ：1m i n 的条件下，控制h r t _ 2 4h 时，m b r 反应器运 行稳定，厌氧出水的平均c o d 去除率最高为7 5 ，跨膜压差( 盯帅) 在1 5 2 0 l 【p a 之间。当膜通量达到4 0lm 。2h - 1 ( h i 淝1 8h ) 时，n 仰迅速增大到3 5l ( p a ， 超过允许值3 0l 【p a ，此时膜已被严重污染，即使清洗后再运行，t m p 值也很快 超过允许值。 4 臭氧氧化深度处理的研究，主要考察了臭氧流量和废水起始c o d 浓度对 臭氧氧化的影响，研究了臭氧氧化前后废水中主要污染物成分及其分子量分布的 情况。结果表明：臭氧氧化深度处理竹制品废水表现出良好的色度、c o d 和t o c 去除效果。当废水起始c o d = 8 3 5m gl 1 ，臭氧量为6 0l h 1 ( 3 1 5gh 。1 ) 时，经过 2 5r i l i n 的臭氧氧化，废水色度、c o d 和t o c 的去除率分别为9 5 ，5 6 和3 9 9 。 凝胶渗透色谱( g p c ) 图像表明，臭氧主要是将大分子有机物氧化成小分子有机 物，并不能彻底矿化废水中有机物。苯、酯和噻唑类衍生物是竹制品废水经过厌 氧好氧处理后的主要污染物；臭氧氧化竹制品废水后的主要产物和副产物为酯 类衍生物，硬脂酸甲酯、二苯甲酮和a - 香附酮也均是臭氧深度氧化竹制品废水的 副产物。此外，臭氧氧化后并没有检测到原水中的氰化物。 5 e g s b m b r - 臭氧工艺可去除竹制品废水中9 7 9 9 的c o d ，出水c o d 稳 定在2 0 0 7 5 0m gl 一按照日处理3 0 0t ，进水c o d 为2 00 0 0m gl 1 设计，若每 年运行3 3 0 天，则该工艺平均每年能够削减c o d1 9 8 1 0 6 蚝。 关键词：竹制品废水；铜离子；e g s b 反应器；m r 反应器；臭氧 m 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h et r a n s f 0 m a t i o no f b 锄b o om a t e r i a lf r o mp r o d u c t i o na n dl i v i n gt i i i l b e rt o i n d u r s 够t i m b e r ，m o s tr e c e n t l y ，b 锄b o op r o d u c t i o np r o c e s s i n gf a c t o 巧h a v eb e e n d e v e l o p i n gr a 讲d l y a l t h o u g h ti tb r o u g h tg r e a tv i t a l i 够t 0 也el o c a le c o n o m y ，m et o n s o fw a s t e w a t e rp r o d u c e d 丘d mb a m b o oi 1 1 d u s n ym a d eah u g ec h a n l l e n g et on l e s u r r o u n d i n ge n v i r o 衄e n t t h e r e f o r e ，t h e 仃e a 蚀e n to fb 锄b o oi n d u s t 珂w a s t e w a t e r ( b i w w ) s h o u l db ea c c o i n p l i s h e dw i t hu 唱e n c y b a s e do nt h ep r o p e n i e so fb i w wa i l d 也et r e a t m e n tp r o c e s s e sf o rw a s t e w a t e ro f t h es 锄e 帅ea u sw e l la l sa n a e r o b i cs 协t i ct e s t s ，e g s b - m b r - o z o n ep r o c e s e sh a db e e n d e s i 弘e dt ot r e a tb m 帆t l l ef e a s i b i l 时o fa n a e r o b i cb i o d e g r a d a t i o nb i w w a n d i i 山i b i t i o ne 妇陀c t so fc u ( i i ) a sw e na u s 廿1 e i rk i n e t i cp a r a n l t e r sw e r ei i l v e s t i g a t e d ，也e e 艉c t so fp 雅u n l e t e r so ne g s b ，m b ra n do z o n ep r o c e s s e s 打e a t m e n te 伍c i e n c ya n d i t so p t h i z i n gw e r ea l s os t u d i e d ，也es l u d g ei ne g s br e c t o rw a ss c 猢e db ya e n v i r o 衄e n ts c a l m i n ge l e c 订o n l i c r o s c o p i c ( e s e m ) ，f i n a l l yt h em a i np o l l u t a n t sa 1 1 d i t sm o l e c u l a rd i s t r i b u t i o no fw a s t e w a t e rb e f o r ea n da r e ro z o n eo x i d a t i o nw e r e r e s e a r c h e d t h er e s u l t sw e r ec o n c l u d e da sf b l l o w ： 1 s t i l d yo nm ei n h i b i t o 巧e 虢c t so fc u ( i i ) o nf e r n l e n t a t i v em e t h a i l ep r o d u c t i o n u s i n gb 锄曲o ow a s t e w a t e r 舔s u b s 仃a t 1 卯i c a lb w m 7w a sc h o s e nt 0c o n d u c tt h e a n a e r o b i cs t a t i ct e s t s ，m e m a n ep r o d u c e d 仔o me a c hs y s t e mw a sc 0 1 l e c t e db ys m i m f e r m e n t a t i o nt i l b e ，粕dt h e nt h ec l u n u l a t i v em e t h a n ep r o d u c t i o nc u n ，e sw e r ef i t t e db y u s i n gg o m p e n ze q u a t i o n t h er e s u l t ss h o w e dt l l a tt h ea n a e r o b i c 仃e a t m e n to ft h e b i w ww a sq u i t ef e a s i b l e ；t h e a d a p t a t i o n t 蛔e r e q u i r e d f ；w 也ea n a e r o b i c m i c r o o r g a n i s m si n c r e a s e dw i t ht h ei 1 1 c r e a s i n gc o di nw a s t e w a t e r t h eo p t i 彻埘 c o dc o n c e n t r a t i o nf o rm e 也a n ep r o d u c t i o nw a s2 2 7 8 0m gl ，w i t l lam a ) 【i m l l i i lj k ( m a ) 【i i n u mc h 4p r o d u c t i o nm t e ) v a l u eo f2 8 n 1 lh 1 ，c r e s p o n m n gt oas p e c i f l c m e t h a l l o g e n i ca c t i v i 哆( s m a ) o f 2 3 8m l c h 4 ( g v s s ) 叫h - 1 l o wc o n c e n t r a t i o n s ( 5m gl 1 ) o fc u ( i i ) s h o w e das t i m u l a t i n ge 丘爸c to n m e t h a n o g e n e s i s ， w h i c h w 嬲 c o n f i i m e d b yg o m p e r t ze q u a t i o n w h e n t h e 浙江大学硕士学位论文 c o n c e n 仃a t i o no fc u ( i i ) w a sb e l o w2 0 0m gl 1 ，t h ea b i l i t ) ，o fm e t h a n e - p r o d u c i n g s l u d g ew o u l dr e c o v e r a r e rc e n a i l lp e r i o do fa d a p t i o n ；w h i l e 也ec u ( i i ) c o n c e n t r a t i o n a b o v et h a tv a l u e ，i n h i b i t i o ne f r e c t s 印p e r e dt h r o u g h tt h ee x p e i l i m e n t a lt i m e h o w e v e r m e m a n o g e n i ca c t i v i 够w a sc o m p l e t e l yb l o c k e da tt h ec u ( i i ) c o n c e i l 仃a t i o no f3 0 0m g l 一，a n dt h ei c 5 0v a l u ef o rc u ( i i ) w a s1 8 3m gl 1 ( 1 5 6m gc u ( 1 i ) g v s s 。1 ) 2 s t l l d yo nt 1 1 ee 伍c i e n c yo fe g s br e a c t o r 仃i ：a t i n gb i w w a r e rt h er e s e a r c ho f t h es t a nu po fe g s br e a c t o r ，t h ee 彘c t e so fi n f l u e n tp ha i l do 略a n i c1 0 a d i n gr a t e ( o l r ) w e r ei n v e s t i g a t e d ，锄dt h es l u ( 垮ei n s i d et h er e a c t o rw a ss c a i m e d t h er e s u h s s h o w e dt h a tc o n 仃o l l e dt h ei n n e n tp hi nt h er a n g eo f7 0 - 7 2 ，a n di n c r e a s i n gt h eo l r 6 r o mo 4 8t 05 o k gc o d m 3d 1 b yw a yo fi n c r e a s i n gb o t hq u a t i t ) ，a j l dc o d c o n c e n 仃a t i o no fi n 如l e n t ，t h er c c t o rc a nb es t r a t e du ps u c c e s s m l l yw i t h i n4 0d a y sw i t h ac o n s t a n t9 0 c o dr e m o v a le f | i c i e n c ya n ds t a b l ee m u e n t p h 、 a 、1 i aa n d 强 t a t h eo l rs h o w e dag r e a t e ri m p a c t ，c a i n p r e dw i t hp h ，o ne g s br e a c t o rt r e a t i n g e 伍c i e n c y t h eo p t i m a lh n u e n tp ha j l do l rw e r ei nt h er a n g eo f4 5 5 5a n d3 5 - 5 5 k gc o d m 3d 1 ，r e s p e c t i v e l y t h ee g s br c a c t o rs h o w e das t a b l er u i m i n gw i t l lt h e c o n s t a n tc o dr e m o v a le 伍c i e n c yo f8 5 - 9 0 a n ds t a b l eg i o g a sp r o d u c t i o na sw e n a so t h e rn o m a le f n e n ti n d e x t h es l u d g e 丘d mt h er e a c t o rs h o w e das p h e r i c a l 印p e 删1 c ew i t hs m o o 也s u “犯e a j l db r i h tb l a c kc 0 1 0 r t h ee s e mi m a g er e v e a l e dt h a tt h ed e i l s 时o f b a c t e 血i n c r e a s e d s i g n i f i c a n ya r e rt h ee x p e r i m e n t ，t h eo c c o b a c t e r i ac o i l t a i n e di nt h es e e d e ds l u d g e d i s a p p e a r e da l l dt h ed o m i l l a n tb a c t e ra r e rt h ei 1 1 0 c u l a t i o nw a sb a c i l l u s 3 s t l l d yo nt h em b rr e a c t o r 仃e a t i n ga n a e r o b i ce 坷u e n t ，a n dm ee f r e c t e so f h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) o no 略a n i c sr e m o v a le 伍c i e n c ya j l dm e m b r a n ef o u l i n g t h er e s u l t ss h o w e d 也a tc o n 廿o l l e dt h ei n n u e n tc o dc o n c e n 仃a t i o n 血也e 眦g eo f2 0 0 0 25 0 0m gl 。1a i l dt h ep u m p t o s t o pr a t i ow a s3m i n ：lm i n ，、h e nt h eh r tw a s 2 4 h ，t h em b r r e a c t o rs h o w e dt h eh i g h e s ta v e r a g ec o dr e d u c t i o nw h i c hw a s7 5 a n dt h e 仃a n s m e m b r a n ep r e s s u r e ( t m p ) 、v a si nt h er a n g eo f1 5 2 0k p a w h i l e d e c r e a s e dt h eh r tt o18h ，t h et n mw a si n c r a s e dt o3 5k p ar a p i d l yw h i c hi sb e y o n d o u rs a f e t ) ，v a l u e3l 【p a e v e nt h o u g ht h em e m b r a n ec l e a n e dm a n u a lt or u na g a i n ，t h e v 浙江大学硕士学位论文 t m ps t i l ls u r p a s st 1 1 es a f e t yv a l u er 印i d l y w h i c hm e a n sas e r i o u sm e n l b r a n ef o u l i n g p r c b l e ma p p e a r e d 4 s t u d yo nm eo z o n ea sa na d v 锄c e do x i d a i l tf o r 也e 仃e 的m e n to fb i w w ：t h e e f l 奄c t so fo z o n ei n l e ta n di n i t i a lc o dc o n c e n 臼a t i o no fw a s t e w a t e ro no z o n eo x i d a t i o n w e r er e s e a r c h e d ，a n dt h em a i np o l l u t 锄t sa n di t sm o l e c u l a rd i s 仃i b u t i o no fw a s t e w a t e r b e f o r ea i l da r e ro z o n eo x i d a t i o nw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t o z o n a t i o nw a sv e 巧e f r e c t i v ei 1 1d e c o l o r i z i n ga n dr e d u c i n go 唱a i l i cc o m p 吼m d si nt h e b i w w a tm eg a sf l o wr a t eo f6 0lh 1 ( 3 1 5gh 1 ) ，t 1 1 ec o l o r ，c h e r n j c a lo x y g e n d e m a n d ( c o d ) a n dt o t a lo 硌a 1 1 i cc a r b o n ( t o c ) r e m o v a le 伍c i e n c yc 孤a c h i e v e d9 5 ， 5 6 a n d3 9 。9 ， r e s p e c t i v e l y t h eg e lp e m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y( g p c ) c h r o m a t o g r a mr e v e a l e dt h a to z o n a t i o nr e s u l t e di nb r e a 虹n go fh i g hm o l e c u l a rw e i g h t c o m p o u n d si nr a ww a s t e w a t e r 血ol o w e rm 0 1 e c u l a rw e i g h tc o m p o n e n t si n s t e a do f c o m p l e t em i n e r a l i z a t i o no ft h ec o m p o l m d s t h em 旬o r i 锣o ft h e s ec o i n p o u n d sw e r e i d e m m e db o t hi nr a _ wa n do z o n a t e ds 锄p l e s 缸o u 曲g c - m s i na d d i t i o nt oe s t e r d e v a t i v e s ( t h em a i ni m e 肋e d i a t e so fo z o n a t i o n ) ，l c h l o r o c t a d e c a n e ，m e t t l y ls t e 删e ， b e n z o p h e n o n ea n da l p h a - c y p e r o n ew e r ei d e n t i f i e d 弱t h eb y - p r o d u c t so fo z o n a t i o n d 嘶n gt l l ea d v a n c e d 仃e a t m e mo f b a n l b 0 0i n d u s 时e f f l u e n t n i t r i l ec o m p o u l l d sc o u l d n o tb ed e t e c t e da r e ro z o n a t i o n 5 n ee g s b m b r - o z o n ep r o c e s s sc a na c h i e v eac o dr e d u c t i o no fb i w wi i l t 1 1 er a n g eo f r e d u c e9 7 - 9 9 w i 也ac o n s t a 【1 1 te m u e n tc o di nt h er a n g eo f2 0 0 - 7 5 0m g l 一。a s s 啪et h a tt h e 锄o u ma n dc o dc o n c e n t r a t i o no fi n n u e mw e r e3 0 0ta 1 1 d2 0 0 0 0m gl ，r e s p e c t i v e l y ，t h ea n n u a lc o dr e d u c t i o nf o rt h i sp r o c e s s e sw o u l db el 。9 8 1 0 6k g k e y ) ，o r d s ：b a l l 】l b o ow a s t e w a t e r ；c i u ( i i ) ；e g s br e a c t o r ；m b rr e a c t o r ；o z o n e 致谢 时光如箭，岁月如梭。转眼已到硕士毕业，抓住大学生活的最后尾巴，谨在 此衷心的感谢对给予过我帮助的家人、老师、同学及朋友们。 本学位论文是在田光明和吴东雷两位导师悉心的关怀和指导下完成的。从论 文的选题、试验方案的设计与实施到论文修改与定稿整个过程都倾注了两位导师 大量的心血。两位老师严谨的治学态度，不断求索的科研精神，将永远激励我求 真务实；两位老师宽以待人，严于律已的处事态度使我受益匪浅；在平时的日常 交流上，更是让我有种宾至如归的感觉，远离故乡的我能够和两位老师一起愉快 的度过美妙的研究生生涯倍感感动。 感谢浙江大学环境与资源学院的郑平教授、傅柳松副教授胡勤海副教授、 胡宝兰副教授等在论文开题和成文过程中给予的细心指导和热情帮助。同时感谢 安吉逢春污水处理有限公司的金中华总经理及全体工作人员在研究过程中的帮 助。 感谢赵国智、彭桂群、刘俊稚、臧玲、保琦蓓、潘丹丹、葛亚明、张建华、 李霞、罗彦章、李灵香玉、周欲飞、何细军、程海翔、姚静华、徐强、周卉、王 炜，吴婧嘉、沈燕红、郭庆稳等同门兄弟姐妹，以及邹芳、龙志峰、邬文昊，易 资利、蔡传钰，余华东、何俊杰，周林强、朱建航等同窗和好友两年半来对我的 关心和帮助，我们一起度过的美好时光令我终身难忘。 感谢我的女友a l i n ax i o n g ，多年来对我的支持和理解，和我共同学习与进 步，让我在孤独的研究道路上没有感受到丝毫的寂寞，我今天和明天的成绩将都 离不开你的支持与鼓励! 最后，特别感谢我的父母与亲人。感谢你们多年来对我的支持与信任，你们 是我坚强的后盾，是我受挫后重整旗鼓的港湾，是你们给了我克服困难勇往直前 的勇气，我人生的每一步都离不开你们的呵护与鼓励! 再次诚挚的感谢所有关心我和帮助我的人们，有了你们，我的生活才会如此 的多姿多彩，如此的快乐幸福! 杨治中 二零一二年三月于浙大紫金港 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 竹制品废水污染现状及处理技术 1 1 1 竹制品废水的来源与性质 竹子是重要的森林资源之一，其在水土保持、保护环境、发展旅游方面均具 有重要意义。中国是竹子资源最丰富的国家，竹子种类、面积、蓄积量、产量均 居世界之首。竹林资源是我国森林资源的重要组成部分，据统计，我国现有木本 竹类植物3 1 属3 0 0 多种，竹林4 0 0 万公顷，占全世界竹林面积的l 4 左右。由 于各地气候、土壤、地形的变化和竹种本身种属特性的差异，中国竹子分布具有 明显的地带性和区域性。主要分布在华南、西南地区及华东的福建、浙江、江西、 台湾和华中的湖南、湖北等省。 浙江省作为中国主要竹产地之一，竹资源在安吉、德清、余杭、临安、建德、 龙泉等地均有分布，全省现有竹林面积8 0 万耐，其中毛竹林6 0 多万h i n 2 ，笋 用菜用林约1 3 3 3 万h m ? ，毛竹立竹1 3 1 7 亿株。全省几乎每个县( 市、区) 都有竹 林分布或栽培，竹林面积在1 3 3 万耐以上的有1 5 个县( 市、区) ，竹林总面积 4 1 7 万姘，占全省竹林总面积的一半以上。 近年来，随着竹材料从生产和生活用材向工业用材的转变，竹产品加工企业 犹如雨后春笋迅速发展，给浙江省含竹量丰富地区的经济发展带来了活力。然而， 随着竹产业的快速发展和竹制品加工企业的大量兴起，竹制品行业生产过程中所 产生的大量废水( 即竹制品废水) 给浙江省的生态环境带来了巨大的挑战。 在众多竹制品企业中，竹拉丝企业主要负责将原竹材料削剪成细小的丝状材 料，由于其投资小、产值高、资金周转快，是主要的竹制品企业。就浙江省安吉 县而言，全县共有近千家竹拉丝企业。其生产工艺及产污环节如图1 1 ： 浙江大学硕士学位论文 图卜1 竹拉丝企业生产工艺及产污环节 f i g 1 - 1p r o d u c t i o np r o c e s s e sa n dw a s t e w a t e i r e s o u e so fd m w i n gf a c t 0 巧 该工艺产生的固体废物可用作加热燃料，基本不会产生固废污染。但在双氧 水蒸煮段和染色段分别产生蒸煮废水和染色废水。其中，蒸煮废水含有大量以糖 为主的细胞浆液类物质、以乙酸和小分子直链腐植酸为主的有机酸类物质等竹细 胞内含物，是竹制品废水的主要来源；染色过程主要染料为硫酸铜及分散染料等 有机染料，虽然该工序产生的废水量小，但是这类废水污染物主要为含铜有毒难 降解的有机染料。 综合而言，竹拉丝企业产生的竹制品废水具有c o d 浓度高( 2 00 0 0 5 00 0 0 m gl 。) 、p h 低( 2 5 5 ) 、色度高和含高浓度铜离子( 8 0 0 - 20 0 0m gl - 1 ) 等特 点【1 1 。因此，直接将竹制品废水排入水体中会造成地表水的严重污染，这不仅威 胁到当地的生态和水体环境，甚至还将给当地居民的生活用水和饮用水带来严重 危害。 1 1 2 竹制品废水的污染现状 由于竹制品企业具有规模小、数量多、分布较分散、废水类型多样等特点， 目前几乎没有对竹产业废水较大规模或者是集中处理的报道。 以浙江省安吉县为例，目前该地区境内竹制品企业约6 0 0 余家，分别分散在 报福孝丰镇区、昆铜区、递铺区、杭垓区、天荒坪区等重要生态功能区，竹制 品企业废水的总排放量约1 0 万吨，除少数几家规模较大的竹地板、竹胶板生产 企业配套有废水处理设施外，其它产生废水的企业均无有效的废水处理设施，大 部分企业的生产废水直接排放至附近水体。 竹制品废水的无组织、无处理排放，已经严重威胁到了安吉县良好的生态环 浙江大学硕士学位论文 境；安吉县某些水系上游已发现受污现象，对饮用水水源造成威胁；在企业密集、 排污量大的天荒坪镇区地下水已开始受到污染。此外，安吉县属太湖水系，排出 的污染物可能进入太湖，为防治太湖水系受到污染，对竹制品废水进行有效的治 理势在必行。 1 1 3 竹制品废水处理技术国内外研究进展 传统竹产业在中国有着漫长的发展史，自上世纪八十年代开始竹产业进入了 蓬勃发展时期。由于加工工艺简单、设备投资小、技术含量低，易于家庭发展， 竹制品企业在产竹区内分布广泛。而这些企业往往由于规模偏小，对于产生的废 水缺乏相应的资金和治理技术。 由于原料和劳动密集型产业等原因，发达国家很少从事竹制品初级产品的生 产，查阅文献，没有针对竹制品废水处理的相关报道。国内在竹制品废水处理方 面的研究也十分有限，现有报道的处理方法包括： ( 1 ) 混凝沉淀法 混凝沉淀具有操作简便、易于管理的特点，因而在废水处理中得到广泛应用。 李松等人 2 1 以气浮法处理竹原纤维加工废水，反应池泵前加药p a c ，加药量在 0 8 1 o 时，停留1 5m i n 后进入气浮池。结果表明，c o d 、b o d 5 、s s 和色 度的平均去除率分别达到4 5 6 、3 0 2 、5 5 和3 8 7 。但是，单一的混凝法处 理竹制品废水，其出水c o d 不能满足达标排放的需要，同时，该方法处理成本 高、污泥产生量巨大，对实际运营具有极大的限制。 ( 2 ) 生物处理技术 由于竹制品废水中有机物浓度高，生物处理是其达标排放的必然选择。潘飞 强【3 】在研究有机物浓度较低( c o d = 22 5 0m gl 1 ) 的竹浆废水工艺达标可行性 表明，在活性污泥工序可以去除8 5 的c o d ，8 0 的b o d 以及6 5 4 的s s 。邓 喜红吲的研究表明，在以厌氧好氧处理稀释后的竹制品废水时，当稀释后c o d 浓度低于15 0 0m g l 时，出水c o d 方可小于1 0 0m gl 1 这些文献报道表明， 以常规厌氧好氧工艺处理竹制品废水，不能确保良好的出水水质。因此，后续 的深度处理措施必不可少。 总之，关于竹制品废水处理与处置技术的研究，目前还处于实验室阶段。研 浙江大学硕士学位论文 究技术也还主要着重于单一技术应用，仍以混凝沉淀法、活性污泥法为主，或者 是以各种技术简单的串联或并联组合搭配运用，对高浓度竹制品废水的处理难以 起到真正指导和借鉴作用。因此，有必要继续探究切实可行的竹制品废水处理技 术或组合工艺，这对解决竹产业的生态环境污染乃至整个竹产业的可持续发展都 具有重要意义。 1 2e g s b 反应器的结构、特点和应用 1 2 1e g s b 反应器的结构与特点 废水的厌氧生物处理是环境工程和能源工程领域的一项重要技术，是有机废 水强有力的处理方法之一，已被广泛应用于处理高、中浓度的农业和工业废水【5 6 1 与废水的好氧生物法相比，厌氧法具有负荷高、产泥少、能耗低、回收部分 生物能等优点阴。但是厌氧法存在启动周期长，随环境因素变化敏感，有臭味等 缺点【8 1 ，在一定程度上限制了其发展。 厌氧膨胀颗粒污泥床反应器( e x p a n d e d 咖l a rs l u d g eb e d ，简称e g s b ) 是 2 0 世纪9 0 年代初荷兰w a g e n i n g e n 农业大学l e t t i n g a 等在上流式厌氧污泥床反应 器p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d ，简称u a s b ) 的基础上开发的第三代高效反应 器。e g s b 反应器增加了出水回流，这样就提高了液体表面上升流速( 4mh d ) 使得颗粒污泥床层处于膨胀状态提高了颗粒污泥的传质效果【9 1 。 沼气 图l - 2e g s b 反应器结构示意图 f i g 1 - 2t h es 仃u c t u r eo fe g s br e a c t o r 4 浙江人学硕士学位论文 e g s b 反应器的基本结构如图1 2 所示。e g s b 反应器运行过程中，待处理 废水与被回流的出水混合经反应器底部的布水系统均匀进入反应器的反应区。反 应区内的泥水混合液及厌氧消化产生的沼气向上流动，部分沉降性能较好的污泥 经过膨胀区后自然回落到污泥床上，沼气及其余的泥水混合液继续向上流动，经 三相分离器后，沼气进入集气室，部分污泥经沉淀后返回反应区，液相夹带部分 沉降性极差的污泥排出反应器。 e g s b 反应器作为一种高效厌氧反应器，其主要特点如表1 1 所示。 表1 1e g s b 反应器的特点【7 】 1 阻b l el lt h ep r o p e r t i e so fe g s br e a c t o r 项目特点 结构方面高径比大，占地面积大大缩小； 操作方面 适用范围 均匀布水，污泥处于膨胀状态，不易产生沟流和死角： 三相分离器工作状态和条件稳定。 c o d 有机负荷率可高达4 0 埏m - 3d - 1 ，污泥截留能力强： 高的液体表面上升流速( 4 1 0mh 1 ) ，液固混合状态好； 0 反应器设有出水回流系统，更适合处理含有悬浮性固体和有毒物 质的废水； v 大，有利于污泥与废水间充分混合、接触，因而在低温、处 理低浓度有机废水时有明显优势； 颗粒污泥活性高，沉降性能好，颗粒大，强度较好。 适合处理中低浓度有机废水； 0 对难降解有机废水、大分子脂肪酸类化合物、低温、低基质浓度、 高含盐量、高悬浮性固体的废水有相当好的适应性。 1 2 2e g s b 反应器处理工业废水的应用 ( 1 ) e g s b 工艺处理高浓度有机废水 c o d 的生物降解效率主要取决于反应器内的水力混合条件【1 0 】，e s g b 反应 器内颗粒污泥床处于“膨胀状态”，而且在高的上流速度和产气的搅拌作用下，废 水与颗粒污泥间的接触更充分，水力停留时间更短，从而可大大提高反应器的有 机负荷和处理效率。e g s b 反应器的机负荷可高达3 0 蚝c o dm - 3d 1 ，远高于 u a s b 的1 0 蜒c o d i n 3d 1 左右【1 1 】实践证明，对于高浓度废水，e g s b 反应器 能获得良好的效果。 5 浙江大学硕士学位论文 j e i s o n 等【1 2 】对e g s b 反应器和u a s b 反应器处理高浓度有机废水进行了对比 实验。当以人工配制的乙醇废水为进水时( c o d 浓度约为l o0 0 0m gl 1 ) ，e g s b 反应器和u a s b 反应器的去除率均在8 0 左右；当处理速溶咖啡废水时( c o d 浓度为60 0 0 1 00 0 0m gl d ) ，e g s b 反应器的c o d 去除率为6 0 ，略高于u a s b 反应器的5 5 ；当处理稀释后的啤酒废水( c o d 约为3 0o o om gl 。1 ) 时，e g s b 反应器的优越性进一步得到体现。z h a n g 等【1 3 】采用e g s b 反应器在中温条件下( 3 5 ) 对高浓度棕榈油废水的处理进行了研究，结果表明，在h i 汀为2 d ，有机负 荷( o l r ) 为1 7 5 埏c o d m 。3 d d 的条件下，c o d 去除率为9 1 ，远高于u a s b 反应器的1 0 6k gc o dm 3d 1 14 1 厌氧法处理高浓度有机废水时，可生物降解的有机物少部分用于生长繁殖， 因此产污泥量少，大部分生物降解的有机物转化成生物能。但是，传统的厌氧池 由于效率低，水力停留时间长，在处理高浓度有机废时占地面积大、投资高。 e g s b 反应器的高有机负荷使其能够在较短时间内完成高浓度废水的净化，从而 克服传统厌氧池的不足。目前，e g s b 反应器已被广泛应用于处理高浓度废水的 实际工程中【1 5 - 1 7 】； ( 2 ) e g s b 工艺处理有毒、难降解废水 当废水中含有对微生物有毒害作用或某些难降解的物质时，采用传统的厌氧 反应器包括u a s b 反应器都很难获得良好的处理效果。e g s b 反应器由于具有较 高的出水循环比，可以将原水中毒性物质进行稀释，降低其对微生物的抑制和毒 性【1 8 1 ，从而保证反应器中的微生物具有良好的生长环境；同时，由于反应器内 水力上升流速大，废水与微生物之间能够充分接触，可以促进微生物降解基质 【1 9 】。因此，与传统的厌氧反应器相比，采用e g s b 反应器处理毒性废水能够获 得良好的效果【2 0 】。 c o l ms c u l l y 等川对e g s b 反应器在低温( 1 0 1 5 ) 条件下处理苯酚废水 进行了试验。反应器成功启动后，在反应温度为1 5 ，进水c o d 浓度为5gl 1 ， 苯酚浓度为1gl 以( 负荷为2 埏苯酚m 3d 1 ，h r t 为1 2h 的条件下，苯酚的去除 率为8 3 9 9 ，c o d 的去除率为6 0 9 6 ；当反应温度降到9 5 ，进水苯酚浓 度变为o 5gl 。时，反应器对苯酚的去除率为8 8 9 4 ，c o d 的去除率为