（环境工程专业论文）水解酸化sbbr工艺处理味精废水的研究.pdf

摘要 味精废水是一类极难处理高浓度有机废水。本试验针对此类废水的水质特点、处理 现状及存在的问题，研究了水解酸化s b b r 工艺处理该类废水的可行性，并进行了相关 探索性试验研究，确定了本工艺的运行工况及相关参数，为其能应用于工程实践提供了 一定的理论基础及科学依据。 本研究采用水解酸化作为前置处理工艺预处理味精废水，起到了稳定水质水量、提 高废水可生化性能的作用。本研究探讨了p h 值、温度、h r t 、有机负荷、硫酸盐等因 素对水解酸化工艺处理味精废水的影响，确定了水解酸化工艺处理味精废水的最佳参 数，具体为：温度2 5 c 、p h 值( 6 5 8 0 ) 、h r t 为1 2 h 、进水c o d c r 浓度 6 0 0 0 m g l 。 对经过水解酸化预处理后的味精废水，采用高效的s b b r 工艺作为后续处理工艺。 由于味精废水中的n h 3 n 含量较高，本研究采用高频交替的供氧方式，并探讨了曝气 时间及方式、d o 、沉淀时间等因素对s b b r 工艺处理味精废水的影响，确定了s b b r 工艺处理味精废水的最佳参数，具体为：温度2 5 c 、p h 值( 7 肚8 o ) 、非限制性曝气、 高频交替方式供氧( 一周期内曝气2 h 、厌氧1 h 循环3 次) 、沉淀1 h 、污泥负荷 0 15 k g c o d c r k g m l s s d o 4 5 k g c o d c r k g m l s s d 、 容积负荷1 s k g c o d c r m 3 d 9 0 k g c o d c r m 3 d 。 本研究考察了废水中硫酸盐含量对水解酸化反应器及s b b r 反应器处理效果的影 响，结果表明：废水中含有中低浓度的硫酸盐对水解酸化及s b b r 反应器的处理效果及 稳定性影响并不明显。 本研究认为，在本试验确定的最佳参数下运行，水解酸化s b b r 联合工艺对味精废 水中的污染物有良好的处理效果，出水水质基本达到了国家颁布的味精工业污染物排 放标准( g b1 9 4 3 1 2 0 0 4 ) 中的要求，且整个废水处理过程具有操作简单、运行稳定、 易于管理的优点。所以采用本工艺处理味精废水是切实可行的。 关键词：味精废水、水解酸化、序批式生物膜法( s b b r ) 、硫酸盐 a b s t r a c t t h em o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e ri so n ek i n do ft h eh i g h l yc o n c e n t r a t e do r g a n i cw a s t e w a t e r w h i c he x t r e m e l yd i f f i c u l tt op r o c e s s t h i se x p e r i m e n tc o n t r a p o s et h ec h a r a c t e r i s t i co ft h i sw a t e rq u a l i t y ， p r e s e n ts i t u a t i o no ft h ep r o c e s s i n ga n dt h ee x i s t e n tq u e s t i o n ， s t u d i e do nt h ef e a s i b i l i t yo ft h eh y d r o l i s i s a c i d i f i c a t i o n s b b rp r o c e s st r e a tw i t ht h i sk i n do fw a s t e w a t e r ，a n dh a sc o n d u c t e dt h er e l a t e de x p l o r a t o r y e x p e r i m e n t a ls t u d y ，h a dd e t e r m i n e dt h eo p e r a t i n gc o n d i t i o no ft h i sp r o c e s sa n d t h ei n t e r r e l a t e dp a r a m e t e r ， f o ri t sc o u l da p p l yi nt h ep r o j e c tp r a c t i c eh a v ep r o v i d e dc e r t a i nr a t i o n a l ea n dt h es c i e n t i f i cb a s i s t h i sr e s e a r c hu s e dt h eh y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o nw h i c hi st h ep r e - p r o c e s s i n gp r o c e s st op r e t r e a tt h e m o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e r ， i tc o u l ds t e a d yt h eq u a l i t ya n dv o l u m eo ft h ew a s t e w a t e r ，e n h a n c e t h ew a s t e w a t e rt ob ep o s s i b l et h eb i o c h e m i s t r yp e r f o r m a n c er o l e t h i sr e s e a r c hh a sd i s c u s s e df a c t o r s ， s u c ha sp hv a l u e ，t e m p e r a t u r e ，h r t ，o r g a n i cl o a d ，s u l f a t et ot h eh y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o nc r a f t p r o c e s s i n gm o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e ri n f l u e n c e ，h a dd e t e r m i n e dt h eo p t i m u mp a r a m e t e ro ft h e h y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o np r o c e s st r e a t e dt h em o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e r ，t h eo p t i m u mp a r a m e t e r i s ： t = 2 5 。c ，p hv ( 6 5 8 0 ) ，h r t = 1 2 h ，t h ee n t e r sw a t e rc o d e r c o n c e n t r a t i o nl e s st h a n6 0 0 0 m e g l u s i n gt h eh i g h l ye f f e c t i v es b b rp r o c e s st ot r e a tw i t ht h em o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e rw h i c h p r e t r e a t e db yt h eh y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o np r o c e s s t h en h 3 - nc o n t e n ti nt h em o n o s o d i u mg l u t a m a t e w a s t e w a t e ri sh i 曲，t h i sr e s e a r c hs e l e c t st h eh i 【g hf r e q u e n c ya l t e r n a t ev e n t i l a t i o nm e t h o d ，a n dh a s d i s c u s s e df a c t o r s ，s u c ha sa e r a t i o nt i m ea n dw a y ，d o ，p r e c i l ； i t a t i o nt i m ea f f e c t e dt h es b b rp r o c e s s ， h a dd e t e r m i n e dt h eo p t i m u mp a r a m e t e ro ft h es b b rp r o c e s s ，t h eo p t i m u mp a r a m e t e ri s ：t = 2 5 c ，p h ( 7 0 - 8 0 ) ，t h en o n r e s t r i c t i v ea e r a t i o n ，t h eh i g hf r e q u e n c ya l t e r n a t ev e n t i l a t i o nm e t h o d ( i no n ec y c l e a e r a t i o n2 h ，a n a e r o b i cl h ，c i r c u l a t e3t i m e s ) ，p r e c i p i t a t el h ，t h es l u d g el o a d0 1 5k gc o d c r k g d - 4 ) 4 5 k g c o d c r k g m l s s d ，t h ev o l u m el o a d1 8 k g c o d c t 希d 9 0 k g c o d c r m s d t h i sr e s e a r c hs t u d yo nt h ee f f e c to ft h es u l f a t ec o n t e n ti nt h eh y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o nr e a c t o ra n dt h e s b b rr e a c t o rp r o c e s s ， f i n a l l yi n d i c a t e d ：i nt h ew a s t e w a t e ri n c l u d e st h el o wc o n c e n t r a t i o ns u l f a t eh a dn o t o b v i o u se f f e c to ft h eh y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o na n dt h es b b rr e a c t o r sp r o c e s s i n gt r e a t m e n ta n dt h es t a b l e i n f l u e n c e t h i sr e s e a r c hb e l i e v e dt h a tm o v e su n d e rt h i se x p e r i m e n t a ld e f i n i t eo p t i m u mp a r a m e t e r ，t h e h y d r o l i s i sa c i d i f i c a t i o n s b b rp r o c e s si n t e g r a t i o nh a dt h eg o o dp r o c e s s i n ge f f e c tt ot h em o n o s o d i u m g l u t a m a t ew a s t e w a t e r sp o l l u t a n t ，t h eo u t l e tw a t e rq u a l i t yo ft h eo u t l e tw a t e rh a sa c h i e v e dt h en a t i o n a l p r o m u l g a t i o nb a s i c a l l y ”m o n o s o d i u mg l u t a m a t ei n d u s t r yp o l l u t a n td i s c h a r g es t a n d a r d ”( g b1 9 4 3 1 - 2 0 0 4 ) t h er e q u e s t ，a n dt h ee n t i r ew a s t e w a t e rd i s p o s a lp r o c e s sh a ds o m em e r i t ，s u c ha st h es i m p l eo p e r a t o r ， t h es t a b l em o v i n g ， e a s yt om a n a g e t h e r e f o r ei ti sp r a c t i c a la n df e a s i b l et h a tu s i n gt h i sp r o c e s s i n gt ot r e a t t h em o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e r k e yw o r d s ：m o n o s o d i u mg l u t a m a t ew a s t e w a t e r ；h y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o n ： s e q u e n c i n gb a t c hb i o f il mr e a c t e r ( s b b r ) ：s u l f a t e 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包 含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 矽复礓 7j vf 年9 月凡日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属 学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利 等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论 文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 硒 7移 戈z 移 z u ，多年厂月厂日 叼乎年6 月弓日 长安大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景 味精( 英文名m o n o s o d i u mg l u t a m a t e ) ，l 谷氨酸一钠的商品名，化学式为 n a o o c ( c h 2 ) 2 c h ( n h 2 ) c o o h 。含一分子结晶水，呈白色柱状结晶，加入蔬菜、肉类等 食品中可增加风味，食盐能诱发其鲜味。我国生产味精的面筋水解法始于1 9 2 3 年，发 展至现在已有味精生产企业2 0 0 多家。2 0 0 3 年全国味精产量为1 1 9 万t ，2 0 0 5 年就达到 1 3 6 万t 。而生产1 t 味精将会产生2 5 3 0 m 3 的高浓度有机废水，因此每年排出的味精废 水总量高达4 0 8 0 万m 3 以上。味精废水水量大，有机物含量高，c o d 达2 0 8 0 9 l ，悬 浮物及氨氮含量高，p h 值低，处理难度极大，处理成本极高，因此很多的味精生产厂 未能有效地处理味精废水，对环境和社会发展带来了极大危害，味精工业生产废水对环 境造成的污染问题日趋严重，在众所周知的淮河流域污染问题中，它是仅次于造纸废水 的第二大污染源，味精废水的治理已经成为制约味精生产企业发展的重大难题【1 】。 针对味精废水难处理的现状，笔者认为：味精废水虽然有很高浓度的有机污染物及 氨氮，但其可生化性性良好，总体上应该优先选用生化方法处理该类废水，以降低其运 行处理的成本。但其含有的高浓度硫酸盐，却制约了生化处理特别是严格厌氧工艺的应 用。也有研究表明，当废水中的硫酸盐浓度高于5 0 0 0 m g l 时，会对好氧生物处理工艺 不利【2 】。所以，利用生化法处理味精废水之前，应当先将硫酸盐浓度降至生化工艺可以 承受的范围之内。本研究重点研究了利用厌氧好氧生化工艺处理味精废水( 不含硫酸 盐) 的效果及可行性，也初步探讨了中、低浓度硫酸盐对生化系统的影响。 1 2 味精废水的产生及水质特点 1 2 1 味精生产工艺及味精废水的产生 味精的生产工艺主要包括4 类，分别为水解法、发酵法、司蒂芬废液提取法和合成 法。水解法是以蛋白质原料加酸( 如盐酸) 水解，利用谷氨酸盐在盐酸中溶解度最小的 特点，经过滤、中和、脱色、结晶而制得。此法原料来源少，收率低，周期长，设备腐 蚀严重，劳动条件差，成本高，现已被淘汰；发酵法是首先以大米、淀粉和糖蜜为主要 原料，在酶的作用下水解为葡萄糖，然后谷氨酸菌以葡萄糖为碳源发酵而生产谷氨酸， 再用冷冻等电点法、等电点离子交换法、锌盐法等从发酵液中提取谷氨酸，最后用碱 中和生成谷氨酸钠结引3 1 。发酵法目前为世界各国生产味精普遍采用的方法；司蒂芬废 液提取法和合成法由于受到原料素或工艺等因素的限制，很少应用或未能推广。发酵法 第一章绪论 生产味精的工艺流程见图1 1 【4 1 。 浸泡液化、糖化压滤发酵 燃十糍t 燃f 黼撇n 躲液 碾磨酶制剂大米蛋黄渣菌种n h ， 烘干l 包装 成品大米蛋白粉 分离、烘干、球磨 成品粉体味精+ 一粉体谷氨酸钠 分离、烘干、球磨 成品晶体味精+ 一晶体谷氨酸钠 中和、脱色、除铁 流加 图1 1发酵法生产味精的工艺流程 味精废水是指味精加工生产过程中各工序所排放的废水混合而成的总称。由味精生 产工艺图1 1 可知，味精生产废水主要来源于提取味精后的发酵废母液，浓缩结晶遗弃 的结晶母液( 或离子交换尾液) 、生产过程中各种原料与设备的洗涤水以及消毒废水等。 味精生产过程中排放的低浓度及中等浓度的废水，如淘米水、洗布水、离交冲柱水及精 制冲洗水等，治理起来相对容易，对环境的污染也较小。通常所说的味精废水是指谷氨 酸发酵液等电点提取后的母液，或母液再经离子交换回收其中残留的谷氨酸后的离子交 换尾液。 1 2 2 昧精废水的水质特点 味精废水主要污染负荷和污染物来自谷氨酸的提取与分离工段，即发酵废母液或离 子交换尾液以及离子交换树脂洗涤与再生的废液。 根据资料介绍，发酵废液中含有2 5 的湿菌体及蛋白质等固形物，其中菌体中 富含蛋白质、脂肪、核酸等营养物；含有k + 、n a + 、n h 4 + 、m 9 2 + 、c a 2 + 、f e 2 + 、c 1 ( 用 盐酸调等电点的废水中含有) 、s 0 4 2 ( 用硫酸调等电点的废水中含有) 、p 0 4 3 - 等无机盐， 含有小于1 的氨基酸、残糖以及1 1 5 的味精；含有0 0 5 , - 4 ) 1 的核苷酸类降解物 以及消泡剂、色素、尿素、各种有机酸等。一般情况下，发酵的废液的c o d 浓度可高 达3 0 0 0 0 7 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 可达2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 m g l ，s s 可达1 5 0 0 0 2 0 0 0 0 m g l ，谷氨 2 长安大学硕j 二学位论文 酸1 1 5 。提取方法不同，发酵液的性质不同，废水水质也不同【5 1 。表1 1 列出国内 几个味精厂采用不同方法的味精浓废液的水质情况。 表1 1 国内部分味精厂废水水质水量情况 上海天厨味精青岛味生产厂 杭州味精厂武汉周东味精厂邹平发酵场沈阳味精厂排放 厂精厂 浓废混合浓废淡废 浓废水 淡废 浓废水浓废水 淡废浓、淡废水 标准 项目 才( 废水 水水水水混合 水量8 0 04 0 0 04 0 06 0 07 5 03 5 03 0 0 01 0 2 2 0 c o d3 0 0 0 01 0 2 0 05 8 1 3 08 0 02 0 0 0 01 5 0 06 0 0 0 05 0 0 0 01 5 0 02 7 6 8 9 0 0 b o d1 4 0 0 04 5 0 03 9 2 0 04 7 0 1 0 0 0 0 7 5 03 0 0 0 0 2 5 0 0 0 7 5 08 0 0s 1 5 0 s s5 2 04 0 4 05 0 02 0 01 0 0 0 08 0 0 05 7 0 m 石5 0 0鳓 ( n h 3 邶 l l 0 0 03 3 0 04 8 5 07 01 0 0 0 02 0 01 0 0 0 01 5 0 0 02 0 0 5 2 5 s 0 4 2 4 1 6 7 2 0 0 0 0 3 5 0 0 0 7 0 0 0 0 3 0 0 0 3 2 0 0 p h 值 1 34 53 35 01 5 - 1 65 缶3 o o 21 5 1 65 , - - 63 o6 一母 味精生产时的洗涤水和冲洗水的放量水的排放量大，但污染物含量较少，其污染浓 度c o d 为1 0 0 0 - 2 0 0 0 m g l ，s s 为1 5 0 - 2 5 0 m g l 。一般情况下，发酵废母液虽占总废水 量比例不大，但c o d 浓度高，且p h 值小，酸性大。 1 3 国内外味精废水处理的现状综述 味精废水作为一种难处理的高浓度有机废水，直接排放会严重污染环境。寻求经济 有效的处理方法，是众多味精生产厂家所面临的重要课题。近年来，国内许多科研机构、 高校及味精生产厂家对味精废水的处理工艺及技术进行了大量的研究工作，取得了较为 明显的效果。现阶段大多数味精废水的处理技术大致为物化生化两阶段处理方式，以 期达到排放标准或用于工厂回用。其中第二阶段的处理及生化处理通常是味精废水处理 技术所面临的关键问题。 1 3 1 物化法 物化法主要包括絮凝沉淀、膜分离、离心等。在以前，物化处理方法一般局限于味 精废水的预处理，如提取谷氨酸菌体。随着水处理技术的进一步发展和工程实践经验的 增加，物化处理方法完全可以对味精废水进行彻底的分离处理，并完成资源化的目标。 絮凝是一种广泛使用的水处理技术，在给水、废水处理中均发挥着十分重要的作用。 一般是给废水中直接加入铝、铁系无机絮凝剂和高分子絮凝剂，使废水中的悬浮物及高 分子物体聚结为沉淀，通过重力作用沉降或气浮作用上浮并予以去除。影响絮凝效果的 因素有絮凝剂地选择、絮凝剂投加量、温度、p h 等因素。 第一章绪论 王丽娟在温度4 0 、p h 3 0 、1 0 0 m l 味精废水p a s ( 聚丙烯酸钠) 添加量为1 0 m l 、 浓度为4 o 的条件下，通过气浮作用，对进水水质为p h 3 o 4 0 、c o d 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 m g l 、 s s l 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0m g l 的味精废水的去除效果可分别达到c o d 去除率3 5 5 5 、s s 去除率8 5 9 4 之间【6 】；刘睿等以天然物质如城市草炭土、草甸土、火山灰、红壤等为 基础，加入适量的聚合硫化铁( p f s ) 和助凝剂( c a c l 2 ) 制成天然复配铁型絮凝剂，结 果表明，以红壤为基础原料配置而成的絮凝剂在无需调节p h 值的条件下，c o d c ，的去 除率可以达到5 5 o ，效果较好，符合味精废水预处理的要求有较大的应用潜力1 7 】；杨 晔等采用无机化合物活化膨润土对味精废水进行处理，结果表明：在p h 值为5 0 左右， 利用7 5 m g g 的改性剂n a 2 c 0 3 和k 2 h p 0 4 可合成具有较高改性效果的无机改性膨润土， 其与2 0 m g l 聚丙烯酸钠联合应用，可对c o d c ，和谷氨酸菌体的去除率可以达到5 8 2 和8 7 6 ，同时可以回收沉淀中4 6 8 的粗蛋白【8 】；丁忠浩、黄久贵等利用电凝聚法处 理味精废水，结果表明，电凝聚效果与电量( i ) 、通电时间( t ) 、进水中有机物的浓度 ( c ) 密切相关，利用数学模型得出r l ( i ，f ，c ) = r l c 2e x p ( 一c 恐) i t ( 1 + 恐i t ) 】，其中r 为 吸附常数【9 1 ；吴东雷等利用铁炭反应提高味精废水的p h 值，降低味精废水的酸性，并 且在反应过程有新的f e 2 + 产生，在碱性条件下形成氢氧化物沉淀，对废水中的有机物可 以表现出絮凝一吸附的作用，对c o d 的去除率可达到5 2 5 t l o l ；王永杰等人采用壳聚糖 处理味精废水【】，结果表明，壳聚糖处理味精废水最合适的p h 值在7 1 l 之间；壳聚 糖对温度变化不敏感，性质稳定，在5 3 5 温度范围内，壳聚糖絮凝沉降性能变化不大； 壳聚糖的絮凝效果随浓度的增加而提高。因此，在中性偏碱的条件下，采用壳聚糖作为 絮凝剂是合适的。同时，有些研究人员开发使用新型改进的絮凝剂，来处理味精废水。 孙振世等人利用膨润土的分散、吸附和胶体性能来回收废水中的谷氨酸生成菌和其他有 机物。普通膨润土效果较差，但经过合适的改性剂改性后，处理效果有明显的提高。而 且，改性膨润土对高浓度味精废水的处理有较普遍的适应性。将有机絮凝剂与无机絮凝 剂配合使用，对味精废水的絮凝效果要优于单独使用有机絮凝剂【l 引。上海大学研究表明， 聚丙烯酸钠中加入木质素作助凝剂，c o d 去除率能达到4 6 8 ，比单独使用聚丙烯酸钠 提高约1 0 。而在壳聚糖中加入c a c l 2 ，可明显提高壳聚糖的絮凝活性，在合适的条件 下，对味精废水c o d 去除率可稳定在7 0 左右【l 习；毛美洲等人通过正交试验确定了壳 聚糖和其他助凝剂的合适配比，采用合适的反应条件，对谷氨酸菌体的去除率达 9 8 5 t 14 1 。 膜分离法近几年来在废水处理中发展较快。超滤、反渗透和电渗析等方法已在味精 4 长安大学硕上学位论文 废水的处理中得到应用。膜分离方法有常温操作、能耗低、占地少和操作方便等优点， 也符合味精废水资源再生的要求。郑宗坤等利用超滤法净化谷氨酸发酵废水，首先采用 絮凝并离心的方法，接着采用超滤法去除，结果表明，谷氨酸废水经c g a 和碱式氯化 铝混合絮凝配合2 7 1 0 3 3 5 1 0 3 r m i n 离心，可以得到c o d c r 去除率8 3 、o d 5 7 0 = o 1 6 上清液，再经截留分子量低于1 0 4 的d d s 膜超滤，可得到c o d c ，= 1 2 3 ，b o d 5 = 4 2 的清 液，接近第二类污染的排放标准1 1 5 1 ；广州味精厂拟引进国外的超滤处理技术，发酵液经 超滤处理，可有利于提高谷氨酸提取率( 可达9 0 以上) ，而味精废水经超滤后，菌体去 除率达9 9 以上【l6 1 。韩式荆等人利用超滤法分离味精废水中的菌体，废水中菌体去除率 达9 9 以上；将超滤和萃取工艺相结合，可使废水中c o d 降低3 4 ，b o d 5 降低2 0 。 该工艺对日处理2 5 t 味精废水进行了长期运行试验，效果良好【1 7 】；钱学龄等采用电渗析 一b a r 厌氧生物反应器处理味精废水，结果表明：用电渗析法能有效去除经预处理后的 味精废水中的氯离子。通过能耗和脱除率的综合比较，选定电渗析的隔离流速为3 4 c m s ， 当脱盐率大于7 0 ( 即p ( c l ) 6 9 l ) 时，每处理1 t 废水耗电约1 8 3 k w h 。脱氯后的废水， 用b a r 厌氧生物反应器在中温( 3 5 ) 条件下处理。当反应器的c o d c r 容积负荷小于 1 4 k g ( m 3 d ) 时，c o d 的去除率可达9 0 以上【1 8 】；张梅玲等采用离子膜电解的方法对味 精废水进行脱氨预处理，在电压6 v 、温度6 0 的条件下，氨氮的去除率在7 5 以上， 并可通过有效途径进行回收。该法对废水中的c o d c r 也有一定的去除率【1 9 】；崔文科采 用膜装置对味精废水进行预处理，结果表明：当p h 值为4 0 ，膜装置对c o d c r 和二s 0 4 2 的去除效果较好。通过膜分离，5 0 0 m 3 的絮凝尾液可分成( 3 0 0 - - 5 0 0 ) m 3 较低浓度的透过液 和( 1 5 0 - - - 2 0 0 ) m 3 高浓度的浓缩液，透过液的c o d c r 由( 1 8 0 0 0 - - , 2 5 0 0 0 ) m g l 降至 ( 6 0 0 0 7 0 0 0 ) m g l ，s 0 4 2 。由( 4 0 0 0 0 - - - 4 5 0 0 0 ) m g l 降至( 4 0 0 0 5 0 0 0 ) m g l ，对后续的生化处 理创造了良好的条件 2 0 1 。 反渗透用于去除大小与溶媒同一数量级的颗粒物，分子量在1 0 , - , 1 0 0 0 范围内。该法 也被广泛应用于废水处理之中，但在味精废水处理中，尚无成熟的技术推出。 离心分离、吸附方法也常用于味精废水的处理，或与其他方法联合使用，提高处理 效率。离心主要用于谷氨酸菌体的分离。周国忠等人将发酵液进入离心分离机进行除菌， 离心机的转速为6 6 0 0 r m i n ，分离后的清液由轻相排出口离开分离机，进入等电罐。将 吸附作为絮凝的后续手段，对味精废水的处理也有较好的效果【2 1 1 。黄民生等人的研究表 明，采用天然沸石对絮凝后的上清液进行净化，c o d 、s s 和5 0 4 2 - 的去除率分别达到6 9 、 9 1 和4 3 ，为后续处理创造了良好的条件【l3 】；黄国林等采用颗粒活性炭动态吸附处理 第一章绪论 味精废水，其最佳运行条件为进水p h 值4 5 5 0 、c o d 1 7 0 0 m g l ，吸附等温方程式为 q = 1 9 6 c o 4 6 8 ，每千克活性炭可以吸附6 0 - - 8 0 l 的废水，对c o d 的去除率在5 0 - - 6 0 之 间，之后可采用2 0 硫酸与2 0 氢氧化钠溶液对活性炭进行再生【2 2 】；叶忠等人以活性炭 为催化剂，利用空气在恒温槽中连续搅拌下氧化味精废水，在p h = 1 5 左右、温度5 0 。c 、 活性炭加入量为1 0 0 9 l 、反应时间3 h 的条件，对c o d 的去除效率可以达到9 7 5 ，达 到国家一级排放标准【2 3 1 。 张艳等利用近年来兴起的一种新型高效的废水处理技术超临界水氧化法处理味精 废水2 4 1 。该法以水为介质，利用水在超临界状态下所具有的特殊的溶解度，易改变的密 度、介电常数，较低的粘度，较大的离子积，氢键几乎消失等特殊的性质使它可与其所 含的有机污染物以任意比例溶解，通过改变压力和温度等反应条件，使有机污染物氧化 分解而达到去除的目的。结果表明：超临界水中的氧化反应能有效去除水中的才c o d c r ， 反应温度、反应时间是重要的影响因素。当反应温度3 8 0 、反应压力2 4 m p a 、停留时 间3 m i n 、h 2 0 2 浓度为0 5 时，c o d c r 的去除率为9 9 9 ，出水可达到相应排放标准。 1 3 2 生物处理方法 生物方法已经被广泛应用于生活污水及工业废水的净化处理，而且在很多方面取得 了较为好的运行效果，积累了丰富的经验。一般情况下，好氧法是废水处理的优先选择 对象，但随着有机废水的大量增加，尤其是高浓度废水的增加，厌氧处理方法也更多地 被使用，并取得了不少成功的经验。对于味精废水，由于其水质复杂，c o d 含量高， 浓度大，一般选用的处理方法是开始厌氧处理，再使用好氧处理工艺后续处理，最后达 到相应排放标准。同时，由于味精废水中含有丰富的营养物质，如还原糖、有机酸、氨 基酸、腺嘌呤及无机盐等，可以用做生物发酵的营养基质生产生物产品，从资源化的目 的出发，人们探讨了一些综合利用方法( 生产饲料酵母) ，下面分别加以讨论。 1 、生物发酵技术 味精废水含有丰富的营养物质，如还原糖、有机酸、氨基酸、腺嘌呤及无机盐等， 可用作生物发酵的营养基质生产生物产品，实现以废治废，变废为宝。 2 0 世纪8 0 年代轻工部食品发酵工业研究所利用谷氨酸发酵废母液生产饲料酵母， 并应用于生产，该工艺特别适合于味精生产中采用冷冻提取工艺的谷氨酸发酵废母液： 尹华等考察了微生物絮凝剂产生菌a z o t o b a c t e r j 2 5 在味精废水中发酵产生絮凝剂的絮 凝特性。试验表明：味精废水经预处理后，加入有机碳源对絮凝剂产生菌a z o t o b a c t e r j 2 5 进行培养，菌体在生长过程中产生絮凝剂，并将其分泌到细胞外，培养液的絮凝活性最 6 长安大学硕十学位论文 高达9 8 以上。该絮凝剂在偏碱性的条件下，对高岭土悬浊液的絮凝效果最好。实际废 水的净化试验表明，该微生物絮凝剂对多种废水具有良好的净化效果，尤其对石化废水 处理效果最好，c o d c ，s s ，色度的去除率分别为6 6 7 、9 8 3 、9 3 7 【2 5 】；张乃弟等 对味精废水的酵母发酵工艺技术进行研究，酵母菌属于单细胞真菌，新陈代谢旺盛，繁 殖速度快，可大量利用和降解味精废水中的各种有机物质，去除c o d ，同时其菌体作 饲料。结果表明：发酵废母液c o d 去除率最佳可达6 0 以上，残糖去除率大于7 0 ， 酵母粉的平均回收量为3 5 9 l t 2 6 】；郭晨等利用从味精废水中筛选出的一株高活性假丝酵 母y - 1 0 进行味精废水处理。在p h 5 4 ，温度3 0 ，接种量1 0 的条件下，应用新型气 升式双向内环流动态反应器培养假丝酵母y - 1 0 处理味精废水，废水c o d 去除率达 9 5 1 ，菌体干重达2 2 6 2 9 l 2 7 】；林剑等利用味精废水深层培养苏云金杆菌，苏云金杆 菌在生长过程中会产生芽孢和伴胞晶体( 6 内毒素) ，它们能有效地杀死鳞翅目昆虫的幼 虫，是一种无毒、无公害、不易产生抗药性的高效生物农药，该种方法了废物的资源回 用【2 8 】；黑亮等利用批量试验对从高浓度味精废水中筛选出的一组酵母菌混合菌群进行了 脱氢酶活性( d h a ) 测试。结果表明高浓度氨氮和硫酸盐对酵母菌活性的影响不显著。利 用接种了该酵母菌群的生物接触氧化反应器对味精废水进行的连续小试处理结果表明， c o d 容积负荷2 1 0 - - 1 4 1 3 k g ( m 3 - d ) 时，c o d 去除率稳定在8 0 以上；利用酵母菌处理味 精废水，出水s s 约为4 0 0 0 7 0 0 0 m g l ，大部分为酵母菌菌体，含有较高浓度的蛋白质， 可以作为单细胞蛋白加以回收，达到了废物回收利用的目的 2 9 1 ；李红光等以除盐昧精母 液为原料，并与棉籽粕、菜籽粕混合，经适当处理后制成固体发酵培养基，采用多菌种 混合发酵制得优质蛋白饲料。该方法既消除了环境污染，又开发了蛋白质饲料资源，具 有较大的应用价值【3 0 】。 2 、厌氧生物处理 厌氧生物处理的优点是能耗低，污泥产量少，具有较高的有机物负荷的潜力，并且 可以产生能回收利用生物能源( 沼气) 。缺点是对有机物的降解不彻底，处理后出水的 c o d 值较高，水力停留时间较长，并会产生恶臭【3 1 】。由于味精废水的有机物含量高， 一级厌氧工艺处理的效果一般情况下达不到国家规定的出水标准。所以，现阶段味精废 水的处理首先采用厌氧工艺作为预处理工艺，处理后的出水可再进一步厌氧处理( 如 u a s b ) ，也可以直接进行好氧处理( 如s b r ) 。周口味精厂1 9 9 2 年与河南省能源研究所 合作建成了1 1 7 m 3 u a s b 厌氧水处理中型示范工程，经过2 年多的运行，厌氧污泥充分 颗粒化，c o d 去除率达9 0 左右，处理淀粉、制糖混合废水出水水质基本达到国家排 7 第一章绪论 放标准f 3 2 1 。郝晓刚等人采用屠宰废水中培养的颗粒污泥接种启动中温u a s b 反应器， 处理味精卡那霉素混合废水，在进水c o d 浓度1 0 0 肚6 0 0 0 m # l 之间，p h 值7 7 5 ， 较高浓度的硫酸盐、氨氮和氯化物，h r t 为2 3 h ，容积负荷率3 5 4 0 k g c o d ( m 3 d ) 的条件下，c o d 去除率为7 5 0 0 - 8 0 3 3 1 。 另外，除u a s b 反应器在处理味精废水应用外，水解酸化反应器也作为一种有效的 预处理工艺被广泛应用与味精废水的处理当中。沈连峰等结合江苏南通天字味精厂废水 处理的工程实例，研究了水解酸化工艺处理味精废水的工艺原理、运行特点及处理中的 一些问题。结果表明：水解酸化工艺在治理味精废水方面具有较佳的耐冲击性能，出水 稳定达标，操作运行管理方便，投资成本和运行费用均较低，具有良好的应用前景【3 4 】； 程凯英等对水解酸化在工程中的应用前景进行了研究与展望，分析了水解酸化工艺对不 同种类的工艺废水的处理效果，研究影响水解酸化反应器正常运行的影响因素，得出了 水解酸化反应器的设计要点，并认为水解酸化工艺尚有很大的潜力可以挖掘。同时提出 现阶段水解酸化反应器开发过程中有待解决的课题，如应进一步研究影响反应器效能的 过程参数，掌握反应器的水力条件、状态分布和传质特性。应进一步研究水解酸化细菌 的组成及生长规律，确定优势颗粒菌种的形成机制，以进一步优化反应器的结构和性能， 提高反应器的处理效掣3 5 】。 3 、好氧生物处理 好氧生物处理一般不直接处理发酵废液，只是作为整个处理流程的后续处理手段， 使废水最终达到排放标准。目前研究较多的是s b r 法，有人也采用a b 法、活性污泥法、 藻菌共生系统来处理。 s b r 工艺是一种间歇式的生化处理方法，具有造价低、运行方式灵活、耐冲击负荷 和处理效果好等优点。杨琦等采用s b r 工艺处理味精废水。废水先经厌氧u b f 处理后， c o d 降至2 8 5 0 m g l 。再利用s b r 进行后续处理，在进水( 2 h ) ，搅拌( o 5 h ) ，然后依次曝 气( 3 0 h ) 厌氧( 2 5 h ) 曝气( 3 5 h ) 一厌氧( 3 0 h ) 排水( 0 5 h ) 的i 况下。出水c o d 浓度达到了行业 排放标准3 5 0 m g l 以下【3 6 】；邓靖等采用s b r 工艺处理人工配置的味精废水，结果表明： 废水浓度在2 0 0 0 - 4 0 0 0 m g l ，温度为2 5 。c 时连续曝气6 h ，污泥浓度在4 0 0 0 - 7 0 0 0 m g l 的条件下对人工味精废水中的具有较好的降解能力，的去除率可达8 0 t 3 7 l ；张鸿华等研 究s b r 法降解味精废水中的有机质，结果表明：m l s s 在5 0 0 0 6 0 0 0 m g l 、有机负荷在 o 3 0 4 k g c o d c r ( k g m l s s d ) 。1 时有机质降解效果最好 3 8 j 。 刘艳等利用活性污泥法处理中浓度味精废水，结果表明：在温度2 5 c ，p h 值为7 0 ， 长安大学硕士学位论文 曝气1 2 h ，搅拌1 5 r a i n ，污泥体积为8 0 ，污泥指数为4 2 的工艺条件下，对生化处理 浓度为2 0 0 0 4 0 0 0 m g l 的味精废水的主要污染指标c o d c r 和氨氮都具有较好的降解能 力，出水能达到排放标准的要求3 9 1 。 白晓慧等采用两段活性污泥法处理味精废水，先利用石灰中和、空气吹脱等方法对 废水进行预处理后，当生物处理总停留时间5 0 h 左右，综合配水c o d o 最高达7 0 3 0 m g l ， n h 3 n 达1 9 9 9 m g l 的情况下，可保证出水c o d c r 1 0 0 0 m g l 的标准。实际平均出水 c o d c ，7 0 0 m g l ，总去除率大于9 0 。平均出水氨氮3 5 0 m g l 以下，总去除率可达8 0 以上i 加1 。 刘庆余等人对预处理后的味精废水采用藻菌共生系统进行生物处理，效果较好【4 1 1 。 但此系统的处理效果受预处理的影响较大，进水c o d 浓度越高，处理效果越差。他们 进一步将超滤技术用于截留藻菌共生系统处理液中的藻和菌体，从而避免了二次污染 4 2 1 0 目前国外对味精废水的处理多采用生化法。加拿大环保研究所对该类废水的处理在 国际上较为领先。美国、意大利、日本等国在对工业及城市污水处理利用生物滤池的同 时，采用了加拿大环保研究所培养的新型e p i c i n 及e p i z y m 微生物对其进行处理，收 到了良好的效果【4 3 】。我国则由于缺乏良好的微生物菌种，使生物滤池法的推广应用受到 限制，与国外的差距较大。 超临界氧化系统技术( s c w o ) 则是一种处理废水的新型的很有前途的技术，是美 国学者m o d e l l 于2 0 世纪8 0 年代提出，目前在欧美许多国家得到大量的研究和应用4 4 1 。 其对高浓度废水的处理有着较好的效果。近年来国内也有部分单位及高校对该技术进行 了研究发展较快，有着广阔的应用前景。在超临界水氧化时，高浓度废水中的有机物在 临界点以上的压力和温度( 3 7 4 。c 、2 1 7 6 k g f c m 2 ) 下迅