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微生物燃料电池处理含酚及特殊废水的应用研究 摘要 微生物燃料电池( m f c ) 是微生物技术与电池技术相结合的产物，是一种利用 微生物为催化剂来催化燃料并使其转化为电能的装置，它在有效处理废水的同 时又能够产生电能。 本文介绍了m f c 的发展历程和最新研究进展、影响因素等。选取双酚a ( b p a ) 为典型的含酚类难处理物质作为主要处理对象，着重研究了在不同温度和浓度 条件下，利用分体式微生物燃料电池与普通厌氧法处理b p a 废水的b p a 去除率 和c o d 去除率的情况，同时记录阴阳极室室内o r p 、p h 的变化并观察电池电能 的输出特征。 研究发现浓度对m f c 法去除率的影响较大，而温度对去除率的影响不显 著；普通厌氧法在不同温度和浓度条件下去除率都较为低下；通过m f c 电压的 变化情况测得极化曲线，然后计算出电池内阻和功率密度，发现不同浓度底物 的电池内阻和功率都有所不同；文章还对其他两种特殊废水的处理效果作了分 析，发现处理效果主要与废水的水质成分和可生化性有关。 关键词：微生物燃料电池；普通厌氧法；去除率；输出电压 a p p l i e dr e s e a r c ho fp h e n o l i ca n ds p e c i a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n tb ym i c r o b i a lf u e lc e l l a b s t r a c t m i c r o b i a lf u e lc e l li st h ep r o d u c t i o no fm i c r o b i o l o g y t e c h n o l o g ya n db a t t e r y t e c h n o l o g y ，i ti st h es e tw h i c hu s e sm i c r o b i o l o g ya sc a t a l y z e rt oc a t a l y s ef u e li n t oe l e c t r i c i t y e n e r g y ，i tc a nd e a lw i t hw a s t e w a t e re f f e c t i v e l ya n da tt h es a m et i m ep r o d u c e se l e c t r i c i t y e n e r g y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fm f c ，a l s ot h el a t e s ti n v e s t i g a t i o na n dt h e i n f l u e n c ef a c t o r so nm f c ，e t c c h o o s i n gb i s p h e n o1 ( b p a ) a st h em a j o rd i s p o a lo b j e c t w h i c hc o n t a i n sh y d r o x y b e n z e n et h a th a r dt od i s p o s e ，i tm a i n l yi n v e s t i g a t e su s i n gf i s s i o n m i c r o b i a lf u e lc e l la n dc o m m o na n a e r o b i cm e t h o dt od e a lw i t hw a s t e w a t e rc o n t a i nb p a ， t h e ns t u d i e st h er e m o v a le f f i c i e n c yo fb p aa n dc o d ，n o t e st h ec h a n g eo fo r pa n dp hi n t h ec h a m b e ro fc a t h o d ea n da n o d e ，a l s oo b s e r v e st h eo u t p u tc h a r a c t e r i s t i c so ft h eb a r e r y p o w e r t h er e s e a r c hf i n d so u tt h a tc h r o m ah a v eac o m p a r a t i v e l yl a r g ee f f e c to nr e m o v a l r a t i oo fm f c ，b u ti n d i s t i n c t i v e l yt ot e m p e r a t u r e t h eo r d i n a r ya n a e r o b em e t h o dh a sa l o wr e m o v a lr a t i oi nd i f f e r e n ts i t u a t i o n so fc h r o m aa n dt e m p e r a t u r e d e t e c t i n gt h e p o l a r i z a t i o nc u r v eb yt h ev a r yo fm f cv o l t a g e ，a n dt h e nw o r ko u tt h ee s s e n t i a l r e s i s t a n c eo fb a t t e r ya n dp o w e rd e n s i t y i ti sf i n dt h a tt h ed i f f e r e n tc h r o m as u b s t r a t e c a u s e sd i f f e r e n te s s e n t i a lr e s i s t a n c eo fb a t t e r ya n dd e n s i t y t h ea r t i c l ee l s ea n a l y s i s t h et r e a t m e n te f f e c to fo t h e rt w os p e c i a lw a s t ew a t e r ，a n dt of i n do u tt h a tt h e t r e a t m e n te f f e c tm i a n l yh a v eb u s i n e s sw i t ht h ew a t e rq u a l i t ya n di n g r e d i e n to fw a s t e w a t e r ，w i t ht h et h eb i o c h e m i c a le f f i c i e n c y k e y w o r d s ：m i c r o b i a lf u e lc e l l ；g e n e r a la n a e r o b em e t h o d ；r e m o v i n gr a t e ；o u t p u t v o l t a g e 5 插图清单 图1 1m f c 原理图3 图2 1平板式微生物燃料电池结构1 0 图2 2 单室微生物燃料电池结构l o 图2 3分体式m f c 1 1 图3 1m f c 与普通厌氧的苯酚去除率1 5 图3 2m f c 和普通厌氧的b p a 去除率1 5 图3 3m f c 和普通厌氧的c o d 去除率1 6 图3 4o r p 变化情况1 7 图3 5p h 变化情况一1 7 图3 6m f c 处理b p a 的电压曲线图。1 8 图3 7m f c 的极化曲线1 9 图3 8m f c 的功率密度曲线1 9 图3 9 不同温度时普通厌氧的b p a 去除率2 0 图3 1 0 不同温度时普通厌氧的c o d 去除率2 1 图3 1 l 不同温度时m f c 的b p a 去除率2 l 图3 1 2 不同温度时m f c 的c o d 去除率2 2 图3 1 3m f c 和普通厌氧的b p a 去除率对比图2 2 图3 1 4m f c 和普通厌氧的c o d 去除率对比图2 3 图3 1 5m f c 和普通厌氧法o r p 变化曲线2 3 图3 1 6m f c 和普通厌氧的p h 变化曲线2 4 图3 1 71 5 时m f c 的电压曲线2 4 图3 1 82 5 时m f c 的电压曲线2 5 图3 1 93 5 时m f c 的电压曲线2 5 图3 2 0 不同底物浓度时普通厌氧的b p a 去除率2 6 图3 2 l 不同底物浓度时普通厌氧的c o d 去除率一2 6 图3 2 2 不同底物浓度时m f c 的b p a 去除率2 7 图3 2 3 不同底物浓度时m f c 的c o d 去除率2 7 图3 2 4m f c 和普通厌氧的b p a 去除率对比图2 8 图3 2 5m f c 和普通厌氧的c o d 去除率对比图2 8 图3 2 6m f c 和普通厌氧在不同底物浓度时o r p 变化曲线2 9 图3 2 7m f c 和普通厌氧在不同底物浓度时p h 变化曲线：2 9 图3 2 8 0 m g l 时m f c 的电压曲线3 0 图3 2 93 0 m g l 时m f c 的电压曲线3 0 图3 3 05 0 m g l 时的m f c 的电压曲线3 0 图3 3l 1 0 0 m g l 时m f c 的电压曲线3 l 图3 3 2 不同浓度下的极化曲线。31 图3 3 3o m g l 的功率密度曲线图3 2 图3 3 55 0 m g l 的功率密度曲线3 2 图4 2m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液的氨氮浓度变化曲线3 5 图4 3 m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液时p h 变化曲线一3 5 图4 4m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液的o r p 变化曲线3 6 图4 5m f c 处理垃圾渗滤液的电压变化曲线。3 6 9 图4 图4 图4 图4 m f c 与普通厌氧处理中药废水时c o d 去除率变化。3 8 m f c 与普通厌氧处理中药废水时o r p 变化曲线3 8 m f c 与普通厌氧处理中药废水时p h 变化曲线3 9 m f c 处理中药废水时电压变化曲线3 9 l o 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目巴王些盍堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：纠袋 签字日期冲彳月f 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒旦曼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权金目曼王些太堂可以将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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者妣乡f 红 签字啉彳f 尸 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 名：分， 签字日期：沙7 年年月日 3 电话：l3 6 9 6 5 4 6 9 8 2 邮编： 致谢 硕士三年时光如白驹过隙，论文完成之际，首先衷心感谢汪家权和朱承驻 两位导师给与我宝贵的学习机会，在实验和学习中的悉心指导以及论文的顺利 完成倾注了他们大量的心血。 汪家权老师对科学事业的执着追求和对工作的高度热情，严谨务实的治学 态度，严于律己、宽以待人的高尚品格，使我倍受教益，也必将成为我在未来 工作中的榜样和奋斗目标。汪老师父辈般的关怀更使我时刻感受到家庭的温暖， 遭遇挫折时给予的鼓励成为我前进的动力，迷惘时给予的指引成为我人生前进 的方向。 感谢张发宇，叶瑞在学习和生活中的照顾，他们兄长般的友谊和细心的叮 咛使我备受鼓舞。 感谢丁巍巍，谭茜，夏雪兰等同志，感谢实验室的每一位师长和同学。 衷心感谢自己的同门兄弟姐妹对我的关心与帮助，研究生三年生涯令自己 难以忘怀。也留给了自己一笔宝贵的人生财富。 在紧张的工作和学习生活中，来自家人的亲情关爱总是无微不至、令人倍 感温暖。深深感谢我的父母、姐姐、妹妹，他们一直以来给予我激励和关怀； 在此向他们表示衷心的感谢1 6 作者：刘兵 2 0 0 9 年4 月 第一章绪论 1 1 引言 近年来，随着全球经济的快速发展，现代工业化的快速推进和能源日益短 缺以及环境恶化的矛盾也日趋明显，水体污染已经成为制约经济持续发展的一 个大问题，但是现有水处理技术大多需要高额的运行管理费用，消耗大量电能。 生物燃料电池( m f c ) 不仅能有效废水而且还能产电，很好地解决能源的综合利 用和环境污染这两大问题，经成为环境领域最热门的研究课题之一。 微生物燃料电池是通过微生物代谢活动，获得电能的一种装置，具有原料 广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。其鲜明的特点和多功能特性已引起了 人们广泛的关注，将成为在微生物传感器、生物修复、污水处理等方面具有广泛 应用前景的技术。该领域在处理污水及产能方面尚处于研究的初级阶段，许多方 面的研究仍需要深入的探索，研究仍处于实验阶段，用于污水处理的m f c 的性能 及其影响因素，对其实际应用有重要的指导意义l lj 。但是目前的研究大多在如 何提高产电效率上，而它的去污降解功能则被忽视，以难降解有机物为燃料的 m f c 产电性能的研究还不多见，目前仅有纤维素可被m f c 降解并产电的报道，而难 降解的有毒化合物能否作为燃料被m f c 禾i j 用产电目前还未见报道c h e n g 等1 2 j 利 用m f c 反应器进行酸矿水中重金属的回收并实现了产电，但整个过程中并没有微 生物的作用，所以并不是真正意义上的m f c 研究。当前的研究多是采用人工合成 污水或者生化性能良好的生活污水作为基质，但是，实际废水中往往含有大量 的难降解有机物，如芳香类化合物、酚类化合物等，这些难降解有机物能否被 m f c 矛i j 用并产电，是决定m f c 未来能否应用于废水处理的重要问题之一【j j 。对于 微生物燃料电池处理难降解有机废水的能力以及抗毒性物质的能力还有待作进 一步研究。 目前，微生物燃料电池还无法进入实用领域的最主要原因在于输出功率密 度太低。随着m f c 产能理论的完善；高活性微生物的选用；膜技术的进步以及反 应器结构的优化等1 4 】，有理由相信m f c 将会实现产能效率的突破，随之处理污水 的能力也将大增。作为同步废水处理发电技术，m f c 已逐步显现出它独有的社 会价值和市场潜力，随着生物和化学学科交叉研究的深入，特别是生物电化学 的不断进步，m f c 将逐渐发展成为污水资源化的核心技术之一。 1 2 微生物燃料电池技术 1 2 1 燃料电池简介 根据燃料电池的类型有不同分类方法：( 1 ) 按燃料来源分类：有直接型、间 接型；( 2 ) 按温度分类有低温型( 6 0 0 4 0 0 2 0 0 o 00 10 2i m0 30 4 00 2 i f l 0 4 图3 3 2 不同浓度下的极化曲线 f i g u r e3 3 2 p o l a r i z a t i o nc u r v ei nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n + 9 0 3 4 x + 9 7 6 8 4 3 0 2 5 2 0 事 目 世1 5 聱 碍1 0 雷 5 o 0l o2 03 04 05 0 电流密度( m a m 2 ) 图3 3 30 m g l 的功率密度曲线图 f i g u r e3 3 3p o w e rd e n s i t yc u r v ei no m g l 8 0 7 0 贫6 0 窀5 0 世4 0 舞3 0 雷2 0 1 0 0 6 0 o5 01 0 0 电流密度( a m 2 ) o5 01 0 0 电流密度( m a m 2 ) 3 3 43 0 m g l 的功率密度曲线 f i g u r e3 3 4p o w e rd e n s i t yc u r v ei n3 0 m g l 5 01 0 01 5 0 电流密度( i a m 2 ) 图3 3 55 0 m g l 的功率密度曲线图3 3 61 0 0 m g l 的功率密度曲线 f i g u r e3 3 5p o w e rd e n s i t yc u r v ei n5 0 m g lf i g u r e3 3 6p o w e rd e n s i t yc u r v ei n1 0 0 m g l 由图可计算得，浓度为0 、3 0 、5 0 、1 0 0 m g 1 时实验开始第二天的内阻分别为5 7 4 7 1 1 ， 2 0 6 1 f 1 ，1 8 4 6 f l ，1 5 7 8 f l ，通过功率密度曲线计算得最大功率依次为1 3m w m 2 ，3 3 m w m 2 ，3 4m w m 2 ，4 6 m w m 2 。底物浓度的增大虽然使去除率下降但有利于电池的 初始内阻的降低从而提高电池功率输出。可以看出m f c 启动时期内阻大而因为接入时 电压高所以一定程度上抵消了高内阻对功率的影响，但是由于b p a 为复杂大分子化合 物，阳极室溶液离子浓度低导电性弱，传质阻力大，所以内阻过于偏大。 3 6本章小节 1 m f c 法与普通厌氧法处理b p a 对比情况下，前者在第六天去处率达到了 最高值4 1 ，比普通厌氧法高2 0 。m f c 法一直表现出比厌氧法高的去除率，在 实验结束时高出1 2 个百分点。 2 处理b p a 时温度对m f c 的影响不同与厌氧法，2 5 。c 时去除率最好，最 高达到4 7 ，15 和2 5 c 时去处率分别为2 6 ，3 0 。普通厌氧处理3 5 时去处 率最好，但温度变化对b p a 去处率影响不大，这是因为普通厌氧法对b p a 去除 率低，很难降解b p a 。 3 底物浓度对两种处理方法的去处率影响大体相同，浓度越低去处率越 3 2 加们加加0 翁目3越船讲督 即 加印 翮 仰 加加 。 一譬3世雠爵督 高，b p a 浓度为3 0 m g 1 时去处率最好。此时m f c 法去处率达到6 7 5 、c o d 去 处率为5 0 ；普通厌氧法b p a 去处率为3 5 ，c o d 去处率为3 3 。b p a 在降解 的同时c o d 也降低，但由于降解不完全中间产物的产生导致c o d 去处率不是很 稳定。 4 、电压随浓度的变化比较显著，浓度越低去处率越高降解越完全的情况 下电压没有明显的波峰极大值。o m g l 时微生物利用完缓冲液营养在17 0 h 时电 压就降到了1 0 0 m y 以下；0 m g 和5 0 m g l 时电压情况大体相同电压接入电压为 5 3 0 m y 左右，稳定后电压从3 9 0 m v 缓慢下降到2 2 0 m y ，3 7 5 h 以后电压处于稳定 状态；10 0 m g l 时电压曲线出现2 个波峰值和许多不稳定点，这可能是由于去 除率低降解不完全中间产物复杂，某些中间产物可能比b p a 更易降解被利用电 子多，电压下增大。电池启动时内阻随浓度的增大而减小，因而功率密度逐渐 变大。 。 5 c o d 去处率变化情况比b p a 的去处更为复杂，从实验中可知b p a 去处的 同时c o d 也得到了部分的去处。 6 电压在3 5 时最高，最高电压为4 0 0 m v 尽管此时不是最高去处率温度。 在1 8 0 h ( 1 8 0 0 6 6 0 = 1 8 0 h ) 电压达到4 0 0 m v 。三种温度下持续产电电压都维持在 l5 0 m v 左右，2 5 时产电最稳定但经计算平均电压是最低的，电压出现的波峰 段也和15 、3 5 不相同，这可能是由于b p a 去除率低降解不完全，温度不同 时降解途径不同导致中间产物的复杂多样，能被微生物利用的电子或多或少， 输出电压就不同。可以看出由于2 5 去除率最高实验后期能被利用的底物少， 实验末期输出电压最小几乎没有。 7 浓度为o 、3 0 、5 0 、l0 0 m g l 时试验开始第二天的内阻分别为5 7 4 7 q ， 2 0 6 1 q ，1 8 4 6 q ，1 5 7 8 q ，通过功率密度曲线计算得最大功率依次为1 3m w m 2 ， 3 3m w m 2 。3 4m w m 2 ，4 6 m w m 2 。 第四章微生物燃料电池处理特殊废水研究 4 1m f c 法处理垃圾渗滤液废水 随着我国城市的发展，垃圾的排放量迅速增加，随之而来的垃圾渗滤液严 重污染了当地的地下水、河流。根据我国垃圾处理“无害化、减量化、资源化 的指导原则，近年来我国的许多城市已建造了不同规模的垃圾卫生填埋场1 6 1 j 。 垃圾场渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度有机 废水，具有b o d 和c o d 浓度高，金属含量、氨氮含量高，有毒有害物质多，水质水 量变化大，且变化无规律性，化学性质不稳定，微生物营养比例失调等特点 6 2 j o 由于垃圾的种类、性质及处理方式、填埋时间、气候条件等诸多因素影响，渗 滤液组分相当复杂，且在一个相对大的范围内变动，给处理造成了很大的障碍。 同一垃圾卫生填埋场渗滤液的性质随着填埋场的使用时间而变化，新填埋场渗 滤液呈弱酸性，p h 值约为6 5 ，b o o c o d 值较高，可生化性较好，氨氮浓度较高； 老填埋场渗滤液的p h 值约为8 0 ，b o d c o d 值较低，可生化性极差，而氨氮浓度 依然较高，而且渗滤液水中的营养比例( c ：n ：p ) 一般严重失调，其突出表现为氮 高磷低。 目前，渗滤液的主要处理技术有，生物处理法、物化处理法、土地处理法 以及上述方法的综合。生化处理具有处理效果好、成本低等优点，它是目前应 用最广泛的处理方法，当渗滤液的b o d 5 c o d c ，值大于0 3 时可采用生化法处理。 由于垃圾渗滤液中有机物含量高，而且其中多数为生物可利用物质，用厌氧 生物处理既可有效降解有机物，又可以承受较大的冲击负荷。厌氧生物处理最主 要的特点是能耗低，产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也较少。目前，厌氧生 物处理方法有上流式厌氧污泥床反应器、厌氧生物滤池、厌氧接触池等。厌氧 生物滤池处理垃圾渗滤液，其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。 但厌氧处理出水中的c o o 浓度和氨氮浓度仍较高，溶解氧很低，不宜直接排放， 仍进行后续的好氧处理，所以垃圾渗滤液处理的主体工艺多采用厌氧加好氧方 式【6 3 1 。 郑金伟等m 】用u a s b f - s b r 工艺处理垃圾渗滤液，上流式厌氧污泥床过滤器 对c o d 的平均去除率约能达到为8 3 。本试垃圾渗滤液取自王小鄞污水处理厂 4 1 1m f c 与普通厌氧法对垃圾渗滤液去除比较 图4 1 所示的是m f c 与普通厌氧法降解垃圾渗滤液时氨氮去除情况。 一 g 凹 e 型 鲢 聪 撅 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 0 t h 图4 2m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液的氨氮浓度变化曲线 f i g u r e4 2 a m m o n i a - nc o n c e t r a t i o nc h a n g ec u r v eo fl e a c h a t et r e a t m e n tb ym f ca n dg e n e r a la n a e r o b i c 由图4 - 2 知，m f c 法和厌氧法都不能够有效的去除氨氮，去除率在2 0 8 h 时达 到最高，最高去除率为1 5 ，比厌氧法高两个百分点。一般来说， p ( b o d 5 ) p ( n h 4 + - n ) 4 是满足生物脱氮对污水的比值要求1 6 引。2 0 0 h 后氨氮浓度没 什么变化，究其原因可能是废水的厌氧消化是一个降解有机物的过程，随着反 应的进行碳源被消耗减少，废水b o d 5 n h 4 + - n 值不可避免地降低，污水的c n 必然 会逐渐降低，而c n 恰恰是生物脱氮过程中一个至关重要的因素，过低的c n 必 然会阻碍反硝化过程，从而将会导致系统脱氮能力的低下。 4 1 2 m f c 与普通厌氧法处理垃圾渗滤液时o r p 和p h 的变化 图4 3 和图4 4 是m f c 和普通厌氧法处理垃圾渗滤液时o r p 和p h 的变化情况。 图4 3m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液时p h 变化曲线 f i g u r e4 3p hc h a n g ec h iv eo fl e a c h a t et r e a t m e n tb ym f ca n dg e n e r a la n a e r o b i c 3 5 2 0 0 1 0 0 0 ， 一1 0 0 臣一2 0 0 o 一3 0 0 4 0 0 - 5 0 0 一p放乳 。厂弋t h 一 莎之天缸 图4 4m f c 与普通厌氧处理垃圾渗滤液的o r p 变化曲线 f i g u r e4 4 o r pc h a n g ec u r v eo fl e a c h a t et r e a t m e n tb ym f ca n dg e n e r a la n a e r o b i c 从图4 3 可看出两种反应器体系p h 都比较稳定但略微下降，p h 在8 6 8 1 之 间，是因为厌氧后期开始生成有机酸造成p h 下降。由图4 4 知m f c 体系比厌氧 体系稳定，0 r p 一直处在19 0 以下较低水平，说明m f c 能更有效的维持阳极室 环境。 4 1 3m f c 法处理垃圾渗滤液时产电情况 图为m f c 法处理垃圾渗滤液时的电压变化。 8 0 6 0 昌 j 4 0 2 0 0 o1 0 02 0 0 t h 3 0 04 0 0 5 0 0 图4 5m f c 处理垃圾渗滤液的电压变化曲线 f i g u r e4 5v o l t a g ec h a n g ec u r v eo fl e a c h a t et r e a t m e n tb ym f c 从图4 5 可看出m f c 启动时电压低，最高电压也只有8 0 m v ，这是可能是因为 垃圾渗滤成分复杂营养比例失调微生物生长缓慢，抑制了底物的氧化，有机质降 解时可被微生物利用的电子少，其中可能含有众多无机质作为电子受体吸收电 子，表现在电压输出低。有研究表明：在阳极电势降低，且存在硫酸盐等其他电 子受体时，电子则会在其上累积，而不使用阳极：而当不存在硫酸盐、硝酸盐和其 他电子受体时，微生物则主要进行发酵，代谢过程也会释放少量电能。 4 2m f c 法处理中药废水 中药在世界医学上占有重要的地位，随着科学和社会的发展，我国中药制药 生产得到长足发展，现在国内中药生产厂家达到2 0 0 0 多家，而中药废水产生的 污染也凸现出来。中药生产废水主要来自生产车间，在洗泡蒸煮药材、冲洗、 3 6 制剂等过程中产生【6 6 】。大部分中药生产企业会产生含有机污染物的高浓度生产 废水，其主要成分为糖类、有机酸、木质素、蛋白质、淀粉及有关水解产物等。 另外，生产过程中所使用的有机溶剂也会大量流失到废水中。中药废水属于较 难处理的高浓度有机污水之一，因药物产品不同、生产工艺不同而差异较大， 通常具有组成复杂、有机污染物种类多、浓度高、c o d 值和b o d 5 值高且波动性大。 其中c o d 最高可达2 0 0 0 0 m g l ，b o d 。最高达8 0 0 0 m g l 6 7 】。其废水的废水的可生化性 较好，b o d 5 c o d c r 值差异也较大，n h 3 - n 浓度高，色度深，毒性大，固体悬浮物 s s 浓度高等特点，所以对其进行达标处理通常有一定难度。 中药废水的水质特点使得多数中药废水单独采用生化法处理根本无法达 标，所以在生化处理前必须进行必要的预处理，调节水质水量和p h ，且根据实 际情况采用某种物化或化学法作为预处理工序，以降低水中的s s 、盐度及部分 c o d ，减少废水中的生物抑制性物质，并提高废水的可降解性，一般应通过预处 理以提高废水的可生化性并初步去除污染物，再结合生化处理。目前国内外处 理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，厌氧生物法是中药废水最常用的处理 工艺，能够去除有机废水中的大部分污染物。利用两相厌氧消化中的产酸相将 大分子有机物分解成小分子物质，改善中药废水的可生物降解性。因此，如何 使中药废水中难以降解的大分子有机物迅速转化成易于被后续微生物群降解的 底物，尽可能地提高废水的可生化性，是中药废水处理工艺成功的关键。研究 表明从运行稳定性方面考虑，采用两相厌氧生物处理工艺处理易酸化的有机废 水是适宜的，但欲发挥其优越性，处理复杂的大分子有机污染物，甚至难降解 的有机污染物似乎更为有效。两相厌氧生物处理工艺中，通过产酸相微生物的 作用，可使难降解的有机物质较快地转化为易生化分解的物质。经过单独的厌 氧方法处理后出水c o d 仍较高，一般需要进行再好氧处理。 国内对中药废水的治理，主要以生化为主、物化为辅的组合工艺，要取得比 较好的处理效果，必须要将生化工艺的厌氧段和好氧段结合起来。水解 一u a s b s b r 好氧工艺一混凝气浮”的组合工艺，应用于高浓度中药生产废水处 理的实践表明【6 8 】：该组合工艺对有机物和氨氮去除效率高，确保出水水质稳定 达到g b 8 9 7 8 9 6 三级标准。李斌等在进行厌氧一好氧组合工艺处理制药废水的试 验研究时发现：采用上流式厌氧污泥床反应器一移动床生物膜反应器串联装置， 处理含有大量氨基酸和皂素的制药废水，总c o d 去除率平均在8 6 9 6 左右，厌氧反 应器的c o d 去除率平均为7 0 左右。 4 2 1m f c 与普通厌氧法对中药废水的c o d 去除比较 图4 5 所示的是m f c 与普通厌氧法降解中药废水时c o d 去除率情况。 3 7 拿 、 褂 篮 稍 o o u m f c 法 厌氧法 o 51 01 5z u t d 图4 6m f c 与普通厌氧处理中药废水时c o d 去除率变化 f i g u r 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