（环境工程专业论文）新型厌氧内循环反应器（ic）处理高浓度工业废水的研究.pdf

江苏夫掌程辍丸璺鞋研究垒毕盈蕊等攀力串涛壤圭学谴论文 摘要 奉谋糕逶过瓣l e 爱凌嚣疼三裙努离器翡辖褥貔佬，弦窦嚣蔫浓凌疆潮鑫工建震求麓 源求，磺巍7i c 反墩器鲍快遵照动过程，以及爨幼过联中及瘟嚣熬逡费状魏及污涅鬏粒 化的形成过穰，踊的悬为了提新嬲反应器在高浓臌工业废水方面的治理效果，扩大其应 用范围，同时降低i c 反应器的日常运行费用，减辙企监的f t 常维护工作。 对予澡题鼹聚曩鲮毫浓度驻嬲鑫王、盈壤杰( 平搀c o d 。= 1 4 0 0 0 m g j l ) ，营走考察了壤 求蕤曩氧哥生物黪纂瞧，结果袈秘：滚东孛爵被聂鬣微生耪簿辩黪溶熬愁c o d b d 这9 8 。2 1 ， c o d 。的盛除效率达到了9 0 。4 1 ，说明课题所采躐的废水采用厌氧处瑷是完金可行匏：毽 接种污泥的比产甲烷活性测定缡果表明，接种污泥比产甲烷活性较低，只有 o 16 2 9 c o d c h d ( g v s s m 。 反液嚣鹣庭翡过纛努受嚣个淤段，最秘采鼹0 s k g c o d j ( m 3 鸯受懿避行污嚣黎 纯耧臻 莠，连续逡行4 0 d 磊，在鐾一繁狳莰寒受精速弱1 5 融c 0 瑗蘸蠢固，c o d 。瓣去滁效率遮 到8 7 8 ；第二阶段在水力停辫时阍为2 3 ，5 h 的情况下，连续运行5 9 d 后，负荷达到 1 5 k g c o d 。r ，( m 3 d ) ；第三阶段邋避改变水力停留时间，在反应器连续遥行4 2 d 后，负荷达 蓟预期的2 0 k g c o d c r ( m 3 d ) ；张麓后静第瞪阶段，葳威器在2 0 k g c o d 。r ，( 】一d ) 的情况下正 豢运行了2 4 d ，c o d e r 戆去豫搴稳定褒8 0 左右，产气量嶷努。 逶遗痿渤j 妻疆中黯蔷影鹂灏素魏考察结象襄麓：涤嚣掰浚蠹魏三鞠分离嚣在淀承气分 离、污混回流、淀水混合方面的袭现罄本令人满意，泥水分离效率最大达到了9 4 ，从第 二酷流区回流的污泥浓度四个阶段的平均值为2 4 2 龇，和第一反戚区鞔接近。另外，反应 一嚣稻获反二区静污漏浓度魄较鞠近，整个反藤器从下副上镶持较搿鹃污濯浓废，滚水接 魅较为充分。接静静厌氧污淀糖径扶最褪0 。i q 2 5 r a m ，烈试骏结束辩达裂t0 。静i 2 m m ， 鬏粒筑簿逮麓壤麓鹫锚。5 3 m h 。海泥翁v s s f f s s 夔擅鹜实骏结寒辩运弱了e 。6 7 。滠囊瓣 反应器憔熊静影确不楚非常羁鼹。但反应瓣在耐i 申港负荷方磷的能力需黉进一步强化。 另外及磁器通过梳械搅拌采摊升在反应一蘸稀= 医产生的泥水气的溉合物，霄利于小 鬏粒污瀑较撩醣攥大帮部分絮敬浮辗黥颗粒 七。 综上所述，漂题骈设计的三糕分离器，在不影响i c 反应器处理散鬻豹麓提下，避邀 蠹熬双污滋嚣滚系统懿溪多嚣耀瓣淀零气努甍逶缓，大大捷褰了漉承气憝分壤效率，改善 了内部污漉的隧流效暴，实瑰了污淀的颗粒纯。 关键词：获裁内德潮= ，i c 反应嚣，三靼分蒜器，爨浓度工业凌承，规次感动，鬏粒污拢， 废水处璎，量制品废水 江苏夫学在职天员疆研究生毕盈彝等举力率请磺士学位论文 a b s t r a e t 强t h i sp a p e r , 诹缎t h es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o nt ot h es l u d g e * l i q u i d g a s ( s l g ) s e p a r a t o r , t h e e x p e r i m e n tu s e dh i g h - s t r e n g t hs o y h e a np r o d u c t sw a s t e g 洼t e r 曩st h es o u r c = ew a s t e w a t e r , s t u d i e do 髓 t h er a p i ds t a r t u pp r o c e s s e so fi cr e a c t o ra n dn m n i n gs i t u a t i o nw i t h i nt h es t a r t - u pp r o c e s s e s ，a t t h es a m et i m e ，i n v e s t i g a t e dt h es l u d g eg r a n u l a t i o np r o c e s s e s t h ea i mo ft h i sp a p e ri st oi m p r o v e t h et r e a t m e n te f f e c t ，e n l a r g et h ea p p l i e dr a n g eo fi cr e a c t o r , a n dd e c r e a s eu s u a l l yr u r m i n gc o s t s e f 撼r e a c t o ra n da l l e v i a t et h eu s u a l l ym a i n t a i n i n gw o r ko f e n t e r p r i s e s t ot r e a tt h eh i g h s t r e n g t hs o y b e a np r o d u c t sw a s t e w a t e rw h i c ht h ee x p e r i m e n tu s e d ，t h e e x p e r i m e n tf i r s t l yi n v e s t i g a t e dt h ea n a e r o b i cb i o d e g r a d a t i o no ft h ew a s t e w a t e r 赫ed a t as h o w e d t h a tt h ea n a e r o b i cb i o d e g r a d a b l ea n ds o l u b l ec o d b oi nw a s t e w a t e rw a s9 8 2 1 。a n dt h e r e m o v a lr a t eo fc o d c rr e a c h e d9 0 4 1 s ot l l ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h et r e a t m e n to f s o y b c a np r o d u c t s w a s t e w a t e rw a sf e a s i b l ew i 如a n a e r o b i c p r o c e s s 。b u t t h e s p e c i f i c m e t h a n o g e n i ca c t i v i t y o ft h ei n o c u l a t e d s l u d g e 燃a l i t t l el o wa n d o n l y 0 16 2 9 c o d c r d ( g v s s t 融 t h es t a r t u pp r o c e s s e so fi cr e a c t o rc a nb es e p a r a t e df o u rs t a g e s a tt h ef i r s ts t a g e ，t h e e x p e r i m e n tu s e dv o l u m el o a d i n gr a t e ( v l r ) o 5 k 略c o d 一( m + d ) t od o m e s t i c a t ea n dc u l t i v a t e s l u d g e a f t e r4 0 dc o n t i n u o u sr u n n i n g ，t h ev 濂r e a c h e dl 。5 k g c o d j ( m 3 爨a n dt h er e m o v a lr a t e o fc o d e r c a m et o8 7 s ；a tt h es e c o n ds t a g e ，u n d e rt h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt u - n e ( h r t ) 2 3 。5 h , t h ee x p e r i m e n tc o n t i n u o u s l yr a i l5 9 da n dt h ev l rr e a c h e d1 5 k g c o d j ( m 3 d ) ；a tt h et h i r ds t a g e 斌遗t h ec h a n g eo fh r t , t h ei cr e a c t o rc o n t i n u o u s l y 燃4 2 da n dt h ev l rr e a c h e d 2 0 k g c o d c 以m 3 d ) o ft h ee x p e r i m e n t a la n t i c i p a t i o n a tt l l e l a s ts t a g e ，a f t e rt h ei cr e a c t o r c o n t i n u o u s l ya n ds t e a d yr a n2 4 d ，t h er e m o v a lr a t eo f c o d c rh e l d8 0 t h em e t h a n eq u a n t i t yw a s m o r e ， w i t ht h er e s e a r c ho nt h ea f f e 蕊o nf a c t o ro fs t a r t - u pp r o c e s s e so ft h ei cr e a c t o r , t h e e x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a tt h es l 0s e p a r a t o rw h i c ht h i si s s u ed e s i g n e de x p r e s s e db e t t e ra t s l gs e p a r a t i o n , s l u d g eb a c k f l o wa n ds l u d g e l i q u i dm i x i n g t h es l gs e p a r a t i o ne f f i c i e n c y r e a c h 9 4 ，t h ea v e r a g es l u d g es t r e n g t ho ff o u rs t a g e sf r o mt h es e c o n ds l u d g eb a c k f l o w d i s t r i c tw a sm u c hc l o s et ot h ef i r s tr e a c td i s t r i c t 、m o r e o v e r , t h ea v e r a g es l u d g es t r e n g t hf r o mt h e f i r s ta n dt h es e c o n dr e a c td i s t r i c tw e r em o r ec l o s et oe a c ho t h e r 韵雠i cr e a c t o re x p r e s s e dw h o l e a n dm i x e ds i t u a t i o na n dt h ec o n t a c to fs l u d g ea n d l i q u i dw a sr a t h e rf u l l y 强es i z eo fa n a e r o b i cs l u d g ei n c r e a s e dt o0 。s 1 2 m ma t 濂l a s te x p e r i m e n t a ls t a g ef r o m i n i t i a lo 1 - 0 2 5 m m es l u d g es u b s i d i n gs p e e da n dt h er a t i oo f v s s t s si n c r e a s e dt o4 4 5 3 m h r e s p e c t i v e l ya t t h ee n do f e x p e r i m e n t 。 噩 溉苏大学在职人员辨研究生毕业同簿学力申请硬士学徒论文 t h ea f f e c t i o no ft e m p e r a t u r et oi cr e a c t o rw a sn o tv e r yc l e a r b u tt h ei cr e a c t o rw a s r a t h e rw e a k e rw h e ni tw a si n c r e a s e dl o a d i n ga n ds oi tn e e d e d 钯b es t r e n g t h e n e d 。 m o r e o v e aw h e nt h es l u d g e l i q u i dm i x t u r ef r o mt h ef i r s ta n dt h es e c o n dd i s t r i c tw a sl i f t e d b ym i x e r , t h es i z eo fg r a n u l a rs l u d g ew a si n c r e a s e da n dt h eg r a n u l a t i o no fs o m ef l o c c u l es l u d g e w a sa c c e l e r a t e d t h e r e f o r e ，t h es l gs e p a r a t o rd e s i g n e db yt h i sr e s e a r c hg r e a t l yi m p r o v e dt h es e p a r a t i o n e f f i c i e n c yo f t h es l g a n dt h eb a c k f l o we f f e c to fi n t e r n a ls l u d g e ，m e a n w h i l e ，r e a l i z e dt h es l u d g e g r a n u l a t i o nb ym e a n so fi n t e r n a ld o u b l es l u d g eb a c k f l o ws y s t e ma n dt w o s t e p - t w o - p h a s es l g s e p a r a t i o n0 1 1t h ep r e m i s eo f k e e p i n gt r e a l m e n te f f i c i e n c yo fl cr e a c t o r k e y w o r d s ：a n a e r o b i ci n t e m a lc i r c u l a t i o n 鼢，s l u d g e - l i q u i d - g a s ( s l g ) s e p a r a t o r , h i g h - s t r e n g t hi n d u s t r yw a s t e w a t e r , f i r s ts t a r t - u p ，g r a n u l a rs l u d g e ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，s o y b e a n p r o d u c t sw a s t e w a t e r i l l 学位论文版权使用授权书 本学经论文作者完全了髂学校有关操蜜、馒孀学建论文鲍觏定，露 意学校保留并向匿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。本人授权激苏大学可以将本学位论文的全部内容或 部分内容编入寄关数据库进行梭索，可以采用影印、缩印或扫攒筹复制 学段保存释汇缡本学位论文。 本学位论文属子 学位论文作者签名 带2 要j 泸 保密口，在年解密厝适用本授权书。 不保密 指导教师签名：彳游露，当 嬲多车多胄，五蜀 独创性声明 y1 0 1 3 9 2 8 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 进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：彬年 ) 勇i 厂b 疆苏大学在职人员l ；l 研究生毕撞磷蒋学力率请硕士掌证论文 第1 章序言 1 1 高浓度有机工监废水豹来源及蔻害 1 1 1 高浓度有机工业废水的来源和分类 目前，工业废水和城市生活废水墨经成为我圜求环境污染的重要污染源之一。2 0 0 4 年， 全国废承撵旋憨量4 8 2 。4 亿噫，磁上肇增撵4 9 。嫠孛工鼗废水捧放量2 2 1 1 亿噫，占废承 排放总量的4 5 8 ，比上年增加4 1 ，工业废水申化学需氧量( c o d 。，) 排放量5 0 9 7 万吨， 占化学需绒量排放总量的3 8 1 ：工姚废水排放达标率为9 0 7 ，比上年增加1 5 t ”。 其串食鑫、发酵、纯工、炼焦、医药、农嚣、造纸、裁孳警矛韭蓑 基浆鸯掇兹，不双 数量多、泼水量大，浓度高，而且有些还含有有害、有毒杨质，对环境和人类造成极大的 危害。而鼠随着工业生产规模的不断扩大及工业技术的飞速发展，工厂生产过程中排放的 废水量尽澈增多，许多工厂排放的泼水有机物浓度较高且尽憨复杂。 颤食菇工监力镶。始滔精废承，每生产l t 潘精约孺旅c o d = 浓度高达5 7 万m g l e 的液液 1 3 1 6 m 3 ，假设全国旃罐酒精产量为3 0 0 万t ，则全国年排放酒精废水总量达3 0 亿m 3 以上， 年排放c o d 。约2 2 0 万t ，生化需氧量( b o d 5 ) 约1 1 5 万t 。再如味精废水，每生产1 t 味精产嫩 c o d 。浓爱3 8 8 7 0 0 m 啦懿蹇浓度霄程废承1 5 2 e m 3 ，稷竣每年嚷穗产爨必6 0 万t ，裂全 国年排放睐精废水总爨达1 0 0 0 万t 以上，c o d c 。约3 0 7 0 万t ，丽石油、化工、制药等行业排 出的废水，则是更加惊人。如石油化纤排出的高浓度有机废水c o d 。r 平均使简达1 3 1 0 4 m g l ，露量成癸十分复杂。菜些农蕊滚本c o d 。霹蹇达4 5 0 0 0 0m g 甩，并含露大量生物鼹酶 解有祝铹，对环境污染楚极其严重瓣。 某些工业行业及其排放的有机污染物见表1 1 【2 】。 表1 1 某些= i = 妲行业及其排放鲍有机污染物一览表 t a b l e t 一1o r g a n i cp o l l u t a n t sd i s c h a r g e db ys o m ei n d 璐栏i e s 工业行业有机污染物 石油加工 塑辩翻造 农药制造 医药制造 染瓣话经 化学试剂制造 有机化工艨料制造 发鼙 遗纸 有色金属冶炼加工 苯、甲苯、乙苯、多环芳烃、苯鼢等 苯、警苯、二甲苯、= 氯甲靛、歉骏、臻类。 苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷、苯胺、苯酚、间甲酪、对硝基甲笨、对硝基酚、 对硫磷、甲基对硫磷 苯、蘩、甲苯、兰载苯、苯酚、苯胺、硝基苯、二硝基苯氯、对硝基氯苯等 苯、蘩、甲苯、三鬟苯、苯酚、苯胺、磅基苯、= 硝基苯睾 、对稽基氯苯等 甲苯、乙苯、苯酚、二氯甲烷、溴甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、硝基苯等 苯、氯苯、二甲苯、苯酚、苯胺、氯仿、四氯化碳等 苯、荦苯、套搬氯等 苯酚、氯酚、有机氟等 苯鼢、甲酚、苯、甲苯、乙苯、多环芳烃等 江苏大学在职人员以研究生毕业同等学力申请硕士学位论文 通常根据高浓度有机废水的性质和来源可以将其分为三大类【3 j ： 第一类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水。这类废水主要以食品发酵 等行业为主。如冰激凌综合废水( c o d 。，高达8 0 0 0 1 1 0 0 0 m g l ) 、豆制品综合废水( c o d 。 高达2 0 0 0 0 m g l ) 、柠檬酸综合废水( c o d 。高达1 5 0 0 0 - - 2 0 0 0 0 m g l ) 、油脂综合废水( c o d 。 高达5 0 0 0 1 5 0 0 0 m g l ) 以及酒精废水( c o d 。高达5 0 0 0 0 - - 7 0 0 0 0 m g l ) 等。 第二类为含有害物质但易于生物降解的高浓度有机废水。这类废水主要来自轻工业和 电子、冶金工业等。如电路板废水、电镀废水、汽车配件废水、半导体废水等，部分工厂 废水综合c o d 。，高达8 0 0 0 1 2 0 0 0 m g l 。 第三类为含有害物质且不易于生物降解的高浓度有机废水。这类废水主要来自有机化 学合成工业和农药生产工艺等。如生物制药废水( 综合c o d 。，高达5 0 0 0 0 8 0 0 0 0 m g l ) 。 1 1 2 高浓度有机工业废水的特点 高浓度有机废水主要具有以下特点： ( 1 ) 有机物浓度高：c o d 。，一般在几千至几万m 班甚至几十万m g l 之间，相对而言，b o d 5 较低，很多废水b o d 5 与c o d 。，的比值小于0 3 。 ( 2 ) 成分复杂，含有毒性物质：废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，往往还含 有生产原料、半成品、副反应产物和多种无机盐，成分复杂。废水中还多含有硫化物、氮 化物、重金属和有毒有机物。 ( 3 ) 色度高，有异味：一般来说，高浓度有机废水色度在几百倍以上，有的甚至达到几万倍。 有些废水散发出刺鼻的恶臭，给周围环境造成不良影响。 ( 4 ) 具有强酸强碱性：工业产生的高浓度有机废水、酸、碱、盐类众多，往往具有强酸或强 碱性。 ( 5 ) 危害性大：排入水体中的高浓度有机废水，会使受纳水体严重缺氧甚至厌氧，大多数水 生物将死亡，不但使水体失去使用价值，更严重的是废水中含有大量有毒有机物，会在水 体、土壤等自然环境中不断累积、储存，然后通过食物链作用进入生物体并逐渐富集，最 后进入人体，危害人体健康。 1 2 高浓度有机废水处理技术的研究现状与发展趋势 1 2 1 高浓度有机废水处理技术的研究现状 高浓度有机废水的处理技术粗略分为三大类：生物处理技术、化学处理技术和物化处 理技术h 。 1 2 1 1 生物处理技术 主要是利用微生物( 细菌) 的代谢作用，氧化、分解、吸附水中可溶性的有机物以及部 分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水体得到净化。生物处理技术由于 经济可行、无二次污染等特点，长期以来受到人们的广泛关注，主要用于处理农药、印染、 制药以及化工行业的有机废水。高浓度有机废水生物处理技术主要有好氧法、厌氧法、生 2 汪苏丈学在瑗太员鞋辑毙生毕盈霪等学力串请磷士学位论文 物膜法、酶生物处璎技术以及发酵工稷。 如：据王浙明镰报道，用厌氧一刖o 接触氧化工艺处联丝绸生产过程中摊放的c o d 。 谯1 7 0 0 0 2 5 0 0 0 m g l ，氨氮在8 0 1 0 0 m g l 的工业废水取得了良好的效果，c o d 。和氨氮 的去除率分别达到9 9 + 2 和9 5 以上，出水完全达到了国家摊放标准。 霉魏：露者本入纛罄采磊厌氧u a s b 法麓好搴e 接融羲纯浚怼拧豢酸瘴水避纾浚理，在 滋水c o d 。，= 1 6 0 0 0 - - 1 8 0 0 0 m g l ，总氮1 0 0 1 2 0 m g l 时，u a s b 反应器静处理效率达到了 9 s ，总工艺出水c o d 。，低于1 0 0 m g l t ”。 但是，生物处瑷技术也存在一些问躐，如对于浓度很离的焦化废水，在进入生化处理 设施前需要稀释。丽对于含有油、氨、辩等物质的有机废水，由于油、氨、酚辩微生物的 熏长存蘩裁终蘑，鞭数在进行生纯楚毽戆必须竞遴行驻黔、蒸鬣等疆处理。 l 2 12 化学处理技术 化学处理技术怒应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使 废水得到净化，其方法主要有：化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、焚烧法、光催化法等。 如谯学氧化法，邋常是署! | 用臭氧、裁及箕含氧纯合物等鼠讫裁将废水中的稳梳污染豹 逡霉氧纯去藤酶方法。舞f e n t o n 搴c 诧法、寞襞氧豫法、毫徽攀錾住法等。 其中f e t i ) n 试制舆有很强的氧忧髓力，在处理废水有机物过程中发挥具有缀好的处理 效果。如：杨润昌瓣，在研究f e n t o n 试荆对酚的催化降解作用时，采用在f e n t o n 试剂中加 入硫酸的方法来处瑕c o d e r _ _ 1 4 0 0 0 m g l 的含酚废水，结果表明：c o d = 去除率可迭8 5 ，处 溅效果较好倒。 毒魏潼式镬弦鬣玩技术，是墓本大蔽漾气公霉经过卡多年戆努杰手筠毽缎8 年姣孛麓 研究开发成功的一种离浓度工业废水处邂按术。可用于疑联蕉化、染料、农蓊、印染及皮 革等工业废水。目前，日本及其它发达圊家把该技术视为筒二代工业废水处理商新技术， 专用于解决第一代常舰技术( 如生物处理、化学处理等) 难以解决或无法解决的简浓度生化 飕蹲瓣工业废水的净化处理问题。孙佩石等利用自行研制的圈体催化荆，采髑激式催化氧 纯疆零褥滚隶孛褰浓发懿c o d 。l e 0 0 如3 0 e 接船) 、t o c 、鬣及鬟等污染蘩逡行壤纯楚理， 经检测，处理盾的承可这至4 饮用水标准 7 l 。 又如焚烧法，烧将含有高浓度有机物的废水在高温下进行氧化分解的技术，其中的有 机物生成水、二氧化碳、碳酸盐等直接排放或作为副产品，c o d 。，的去除率可达9 9 9 9 。 德通常以油和燃气为辅助燃料，运行费用离，且局部温度较离，可达1 4 0 0 1 6 5 0 ，易产 蘩较多懿n 暖，逢戏黟壤污染。 1 2 1 3 物他处理技术 物理化学处理技术是指废水中的污染物在处理过程中邋过相转移的变化而选到去除 霸的的处理技术，常用的单元操作有翠敷、吸附、膜技术、离子交换等。 翔萃取，是剃髑浮染物质在水中或与承不互溶的溶裁中游解度鹃不同进行分离浆方 嵌苏大学在职人塌以研究生毕业耐簿学力申请硕士学靛论文 法，通常称为物理萃取；但若溶剂和废水中的某燃组分形成络食物而进行分离，常称为化 学萃取或络合萃取。萃敬法处理褰浓痰毒援凌承，不纹具有设蓊没资多、攥撂筵霞等爨点， 而且主要汾染物能有效阿收幂用，终台萃取对予极性有机物的分离具有离效性和选择健。 陆嘉昂等采用2 0 - - 烷熬胺+ 8 0 n 魍煤油作为萃淑剂，进行四级萃取实验，探讨络合萃取 按术处理苯胺一磷基苯废水工业化的可能性。实骏结果表明，泼水经萃取后，c o i b 去除攀 这9 6 敷上，鑫承蕨惫燹淡，虽无气昧，帮囊承c o d 。- - 4 1 9 5 0 m g l 相跑发垒缀丈交证，滋 水达到预期效果【引。 膜技术是一种高效、低能耗和易操作的液体分离技术，一般多采用压力为驱动力，当 废零滚经簇表嚣爱，凌零孛鹃污染躲羧藏蜜，瑟零透过貘，麸惩实嚣褒拳熬楚理。袋嚣疆 等，采用水解+ 加压m b r 处理中等鼹降解淀粉废水，在操作压力为0 4 5 m p a ，进水c o d 。= 1 0 4 3 0 m g l ，容积负荷5 2 2 k g c o d 。“耐d ) 时，膜滤出水c o d 。，仅为2 0 2 m g l ，c o d 。，去除率 高达9 9 8 1 n 。 1 2 2 高浓度有机废水处理技术的发震趋势 随着社会和经济的发展，高浓度有机废水污染物的种类和污水的数量不断增加，而目 黄搜媛熬謦一戆污瘩处毽技术均存褒定数局限憔，往往不熊敬褥涛意豹效果。今后，裁 工艺静开发秘探索将楚离浓度有机液永处理盼一个重要闻题。一般谈兔，下述三个方向将 在今后的污水处理中越到重要的作用【4 】【1 0 砌 ： c h 4 + c d 2 发酵细菌 图4 - 1 厌氧发酵过程不意图 f i g u r e 4 1s k e t c hm 印o f a n a e r o b i cf e r m e n t a t i o n 其中：( 1 ) 为利用h 2 和c 0 2 的产甲烷菌：( 2 ) 为分解乙酸的产甲烷菌 4 2 3 甲烷发酵速度限制因素 在甲烷发酵过程中，人们归纳出可能存在如下5 个速度限制步骤： 1 ) 胞外酶对聚合物的水解； 2 ) 细胞对溶解基质的摄取； 3 ) 挥发酸的形成； 4 ) 挥发酸转化成甲烷和二氧化碳； 5 ) 溶解产物从液相转移到气相。 一般认为第四步，即挥发酸转化成甲烷和二氧化碳是整个厌氧消化过程的速率限制步 骤。而控制此步的细菌产甲烷菌对周围的环境比较敏感，尤其对外界条件引起的极小 变化比好氧菌表现得更加敏感【l 剐。 除此之外，厌氧消化的反应速度还取决于下列两个因素： 3 0 江苏大学在职人员以研究生毕业同等学力申请硕士学位论文 1 ) 微生物( 污泥) 的浓度和基质( 有机底物) 的浓度： 2 ) 微生物和基质之间的接触程度。 因此，新型厌氧反应器的研究开发，应着眼于在反应器内保留足够的污泥量和使污泥 与废水之间充分的混合接触，在此基础之上，考虑环境因素对甲烷菌的影响，这种反应器 应具备以下特点【4 5 l ： 1 ) 生物固体停留时间长； 2 ) 废水和生物能充分的混合接触： 3 ) 反应器内能形成一个稠密的生物固体区； 4 ) 整个反应器内布水均匀； 5 ) 尽量减少上升气体的浮力所引起的污泥流失； 6 ) 在不增加上升流速的情况下提高液体的循环量： 7 ) 反应器液体表面更新迅速，并能去除反应器内的浮渣。 这种情况下，如何在短期内快速启动反应器，并加速甲烷菌把挥发酸转化成甲烷和二 氧化碳的过程，已成为整个废水处理工程中的关键。 4 2 4 厌氧过程的影响因素 在工程实践上，如何控制厌氧反应器，根据有关报道及研究实践，可以归纳出以下应 该考虑的因素【4 6 ： 1 ) 原水的水质状况：包括有机物浓度、p h 值、温度、氧化还原电位、碱度、碳氮比、有 毒物质的含量等： 2 ) 厌氧处理过程的有机负荷( 包括固体物质含量) ； 3 ) 单位基质( 底物) 的甲烷产气率； 4 ) 基质( 底物) 的去除率，特别要注意难降解有机物质及固体有机物的降解程度； 5 ) 厌氧反应器的水力条件，包括搅拌、污泥回流量、污泥和基质之间的接触方式、布水 方式等； 6 ) 反应器的挥发酸分布状况及组成： 7 ) 所产气体( 沼气) 的组分； 8 ) 反应器的容积、个数、并联、串联运行方式； 9 ) 接种污泥的性质与接种量； 1 0 ) 厌氧处理系统中污泥的流失； 1 1 ) 厌氧处理出水中残存的有机酸浓度； 1 2 ) 厌氧反应器污泥的产甲烷活性及主要微生物类群； 1 3 ) 控制各种有毒物质的进入量； 厌氧处理装置在实际运行中，主要控制条件包括：原水的水质状况、厌氧过程挥发酸 的浓度、氮磷营养、沼气组分、有毒物质、有机物的去处率等。并根据反应器的发酵进程 与反应器的缓冲能力来控制投料负荷。 江苏大学在职人员以研究生毕业同等学力申请硕士学位论文 4 3 试验方案 4 3 1 试验材料 1 ) 废水：试验所采用的水源来自苏州科技学院豆制品加工厂所产生的豆制品废水，主要 是压制豆腐时所产生的黄浆水，黄豆浸泡清洗时的污水，另外尚有清洗地坪及容器清洗水， 综合水质见表2 1 。 2 ) 污泥：接种污泥一部分采用柠檬酸废水絮状厌氧污泥，一部分取自苏州新区污水厂的 污泥浓缩池中的污泥，污泥具体性质见2 2 2 节所述。 4 3 2 试验工艺流程( 1 4 ) 图4 2 试验工艺流程图 f i g u r e 4 - 2s c h e m a t i cd i a g r a mo f e x p e r i m e n t a ls y s t e m ( 1 ，一配水池；( 2 广一直流泵；( 3 ) 进水；( 4 卜一导流筒：( 5 ) 提升叶轮：( 6 卜一转轴：( 7 卜一 一固定螺杆：( 8 卜一电动机；( 9 ) 隔板：( 1 0 ) 导流扳；( 1 1 ) 集气罩：( 1 2 卜一集气管；0 3 ) 水封；( 1 4 卜气体流量计：( 1 5 卜一出水：( 1 6 卜一出水槽：( 1 7 卜一沉降室：( 1 8 卜一第一污泥 回流区；( t 9 卜一第二污泥回流区：( 2 0 卜一第一反应区：( 2 1 y 一第二反应区：( 2 2 ，一回流缝：( 2 3 ) 导流窗i ( 2 4 卜一矩形溢流堰；( 2 5 卜一取样管；( 2 6 卜观测孔1 ；( 2 7 卜一观测孔2 ：( z 8 卜一支 撑： 废水储存在配水池( 1 ) 中，配水池兼作初沉池，去掉豆制品制作过程中产生的大颗粒悬 浮物。i c 反应器由底部进水，通过恒流泵( 2 ) 提升并控制水量。原水由底部进入第一反应室 ( 2 0 ) 后与由第一污泥回流系统( 1 8 ) 和第二污泥回流系统( 1 9 ) 回流的污泥充分混合后，进行有 机物的初步降解，并产生沼气，然后泥水气的混合物在叶轮( 5 ) 的搅拌( 转速采用1 4 5 r m i n ) 提升作用下随即进入第二反应室( 2 1 ) 内，在第二反应室( 2 1 ) 内继续进行有机物降解反应，并 继续产生沼气。在第一反应室( 2 0 ) 和第二反应室( 2 1 ) 内产生的气体，随着水流的上升到达反 应器的顶部，在这里进行泥水和气的分离，逸出水面的气体通过集气管( 1 2 ) 排出反应器。 江苏大学在职人员以研究生毕业同等学力申、腐硕士学位论文 释气后的泥水混合物接着进入污泥回流系统( 1 8 ) 和( 1 9 ) ，含大部分污泥的泥水混合物会 进入第二污泥回流系统( 1 9 ) ，含少部分污泥的泥水混合物则通过导流窗( 2 3 ) 进入第一污泥回 流系统( 1 8 ) ，进入第一污泥回流系统的泥水混合物随即进入了沉降室( 1 7 ) ，在沉降室( 1 7 ) 进 行泥水两相的分离，分离后的上清液通过矩形溢流堰( 2 4 ) 排到反应器壁外侧的出水槽( 1 6 ) 内。而污泥则借助重力作用通过回流缝( 2 2 ) 返回到反应器底部的第一反应室( 2 0 ) 与进水( 3 ) 充分混合后重新进行有机物降解。 由第二污泥回流系统( 1 9 ) 返回的污泥直接进入第一反应室( 2 0 ) 与进水( 3 ) 充分混合后重 新参与有机物的降解过程。 在整个有机物降解过程中，沼气由两个反应区( 2 0 ) 、( 2 1 ) 共同产生后，由设在集气罩( 1 1 ) 上的集气管( 1 2 ) 收集后，通过水封( 1 3 ) 并由气体流量计( 1 4 ) 计量。 4 3 - 3 试验分析指标及检测方法 测试项目有口h 值、c o d c r 、m l s s 、s s 、水温、v f a 、产气量、s v 3 0 、s v i 、沉降速 度及污泥性能与外观等。其中： p h 采用玻璃电极法( p h s - 2 s 型酸度计) ； c o d e r 采用重铬酸钾滴定法： 水温采用温度计计量； s s 采用标准重量法； s v 3 0 和s v i 采用体积法； m l s s 测定采用重量法； v f a 测试采用碳酸氢盐碱度和v f a 分析的联合滴定法 18 j ； 产气量由湿式气体流量计计量； 进液量由恒流泵计量； 沉降速度采用内径1 4 c m 的玻璃管记时测定( 玻璃管高1 2 m ) h l j ； 污泥外观采用电子显微镜观测，放大倍数为1 0 x 4 0 。 4 4l c 反应器的初次启动理论研究 i c 反应器的初次启动通常指对一个新建的i c 系统以未经驯化的非颗粒污泥( 例如污 水厂污泥消化池的消化污) 接种，使反应器达到设计负荷和有机物去除效率的过程，通常 这一过程伴随着颗粒化的完成，因此也称之为污泥的颗粒化。 污泥颗粒化是大多数厌氧反应器启动的目标和启动成功的标志。颗粒污泥的形成可使 反应器内保留高浓度的厌氧污泥。颗粒污泥良好的沉降性能，能在很高的产气量和高上流 速度下保留在厌氧反应器内。因此，污泥的颗粒化可以使厌氧反应器允许有更高的有机容 积负荷和水力负荷。 根据h u l s h o f f p o l 颗粒污泥化还具有以下的优点1 1 8 】： 1 ) 细菌形成颗粒状的聚集体是一个微生态系统，其中不同类型的种群组成了共生或互生 江苏大学在职人员班研究生毕业同等学力申请硕士学位论文 体系，有利于形成细菌生长的生理生化条件并利于有机物的降解； 2 ) 颗粒的形成有利于其中的细菌对营养的吸收； 3 ) 颗粒使发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短，这对复杂有机物的降解是重要的； 4 ) 在废水性质突然变化时( 例如p h 值、毒性物的浓度等) ，颗粒污泥能维持一个相对稳 定的微环境，使代谢过程继续进行。 4 4 1 污泥接种 厌氧反应器在废水处理中所使用的菌种大多数是严格厌氧菌，但启动时不需要追求严 格厌氧条件，因为水中的溶解氧会很快被种泥中的兼性厌氧菌消耗并形成严格的厌氧条 件。 接种污泥的选择，应首先考虑选用处理同类废水的反应器排出的新鲜颗粒污泥，此外， 还可采用其它类型的厌氧反应器内的颗粒污泥作为种泥。当采用颗粒污泥作为种泥时，种 泥的浓度一般控制在1 5 3 5 9 v s s l 。应用研究表明：采用颗粒污泥作为种泥接种时可以大 大加快厌氧反应器的启动过程。 但是当没有现成的颗粒污泥时，应用最多的种泥是污水处理厂污泥消化池的消化污 泥。稠的消化污泥对于颗粒化的形成有利，从而可加快初次启动的速度。但种泥的比产甲 烷活性对启动影响不大。根据u a s b 反应器的启动运行规律，尽管浓度大于6 0 9 t s s l 稠 消化污泥的比产甲烷活性小于较稀的消化污泥的比产甲烷活性，但前者更有利于u a s b 反 应器的初次启动，此经验对于i c 反应器的初次启动应该是适用的1 1 8 】。污泥接种量见表4 1 。 表4 - 1i ( 2 反应器内污泥接种量 t a b l e 4 - 1q u a n t i t yo f i n o c u l a t e ds l u d g ei ni cr e a c t o r 废水类型 c 叩m 。r l 薯度p h 值祟簇接种量 备注 l伺娥符职 * g 啤酒废t j ( 1 4 7 1 0 0 0 3 0 0 04 , 一1 04 0 2m 32 0 0m 3 进口荷兰市售污泥 + 啤酒废水1 4 8 l2 0 0 0 - q 5 0 0 04 5 - q 5 57 0m 3 3 6m 3 进口荷兰市售污泥 + 柠檬酸废水f 4 9 】 7 0 0 0 1 2 0 0 05 5 左右1 5 6 0m 37 4 0m 3 进口荷兰市售污泥 柠檬酸废水f 5 0 1 1 6 0 0 04 - - - 68 0 0m 31 0 t 消化污泥 + + 味淋酒废水 5 1 2 5 316 33 5m 37m 3 厌氧活性污泥 猪粪废水1 4 7 0 0 6 9 0 06 9 - 7 81 0 0 l6 0 lu a s b 颗粒污泥 ：全三鑫产葡萄 1 8 0 0 , - - 2 5 0 06 l 1 8 9 v s s l u a s b 颗粒污泥 糖废水【2 2 1 8 05 0 01 8 颗粒污泥 注：表示i c 反应器为荷兰帕克公司生产，”表示试验研究。 除了消化污泥之外，可用作接种的物料很多，例如牛粪和各类粪肥、下水道污泥等。 一些污水沟的污泥和沉淀物或富含微生物的河泥也可以被用于接种。但不应当有太多的砂 子。采用消化污泥接种时污泥的浓度一般控制在8 - 2 0 9 v s s l ，通常应该大于1 0 9 v s s l 。 接种污泥的填充量应不超过反应器容积的6 0 。 当用非颗粒污泥接种时，则应当注意反应器的操作。如前所述，为避免絮状污泥在反 扛苏大学在职人员班研究生毕业同等学力申请硕士学位论文 成器里大量生长从而妨碍颗粒污泥的形成，必须将絮状污泥和分散的细小污漉由反应器 “浚凄”，这楚爱瘟器完藏粳粒纯戆先凌条箨。毽是浚滋戆过程馥警是缓授茨葶舞逐步进露 的，过快和邈波的洗出会使反应器肉污混量减少太快耐导致启动必簸。洗出的程度可根据 浮泥停留时间( s r t ) 为依据。 由鼹f = 毒霎茎亮耄舞 霹戮诗算窭蔽虚器中盛浚邂豹污嚣壁秘毽东含混 的大致浓度，从而可调节。上流速度和反缎器负荷。因为启动初期污沉洗出主要由一e 流速度 控制。 4 。4 2i c 反癍器静癌动 由于厌氧微生物，特别鼹甲烷菌增魈较慢，反应器的启动需要较长的时间，一般在2 撕 个月不等，这是高速厌氧反应器的一个不足之处。但髓，一旦启动究成并形成鬏粒污泥之 菇，在箨壹运行囊魏再次囊淤霉疆逐逮宠藏。 本试验研究表明：i c 反应器的运行可以分为三个阶段：污泥