（环境工程专业论文）abr法处理变性淀粉废水的试验研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：上蝉日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或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；本人授权山东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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：坦翌笪聱导师签名：兰薹堕空日期：礁黜 山东大学硕士学位论文 摘要 山东诸城兴贸玉米开发有限公司变性淀粉厂是亚洲最大的玉米深加工企业， 目前变性淀粉废水的产生量为7 0 - 8 0 m 3 d ，此废水c o d 含量高，可生化性好，但是 含盐量高，由予含有较高的盐分( 主要是氯化钠) ，一直没有找到较好的处理方 法，而且随着企业的进一步发展，变性淀粉的废水处理成为一项主要的制约因素。 本文在上述实际情况的基础上进行厌氧折流板反应器处理变性淀粉废水的 研究，主要内容有： l 、通过试验，考察a b r 反应器处理实际含盐变性淀粉废水的可行性。 2 、在a b r 的启动过程中，进行普通厌氧活性污泥处理含盐废水的驯化研究 在此试验过程中，监测c o d 的同时监测p h 的变化。 3 、启动阶段或污泥驯化阶段完成后，监测分析出水v f a ，各隔室出水v f a ， 出水c 0 d 、各隔室出水c o d 、碱度等反映处理效果的参数。观测了a b r 反应器内 颗粒污泥的形成及污泥床的变化情况。 4 、找出a b r 处理变性淀粉废水的最佳处理工况条件 5 、进行a b r 反应器处理含盐废水的运行性能研究 6 、进行了a b r 反应器处理变性淀粉废水的二次启动研究 7 、进行了工程模拟设计和经济技术分析，为进一步进行实际工程设计奠定 基础。 本文的研究结果表明： l 、利用普通厌氧活性污泥进行耐盐性的驯化具有可行性。驯化采用逐步提 高氯离子梯度或含盐量的方法，设置的氯离子浓度梯度不宜过高，一般为不超过 2 0 0 0 r a g 几较好，这样不会对厌氧污泥系统造成致命的冲击。氯离子浓度和容积 负荷提高梯度越小对系统冲击越小，提高梯度越大对系统冲击也越大，经过驯化 这种冲击造成的影响会变小 2 、通过驯化可知，普通厌氧活性污泥具有一定的耐盐能力，能够驯化出耐 低盐的污泥。在氯离子浓度8 5 0 0 m g l ，含盐量为1 6 ，经过驯化，污泥能够正 常降解废水中的有机物，系统出水稳定，c o d 去除率在8 5 以上。 3 、建议a b r 处理变性淀粉废水的最佳水力停留时间为4 8 h ，最佳p h 值范 山东大学硕士学位论文 围为6 8 7 5 ，最佳控制温度为3 4 ，c o d 去除率可达到8 5 9 以上。 4 、a b r 系统对一定浓度范围内的氯离子有一定的忍耐性，超出这个范围就 比较敏感。氯离子浓度的突然急剧降低比突然急剧增高对污泥微生物的影响更 大。系统具有一定的抗瞬时氯离子浓度或盐变化的能力，而且系统抗氯离子浓度 或盐突然升高的能力比突然降低的能力要强。 5 、电解和絮凝两种方法处理变性淀粉废水效果都不是很理想，且从经济上 考虑，不是很合适 6 、a b r 反应器在停止运行半个月后，进行二次启动的时间较短，仅用1 2 天多就完成了启动 关键词：变性淀粉废水i 厌氧折流板反应器；耐盐污泥；含盐废水 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h em e t a m o r p h i ca m y l u mf a c t o r yo f $ h a n d o n gz l m e h e n gx i n gm a oc o n l d e v e l o p i n gl t d i st h eb i g g e s to n ei na s i 乱a tp r e s e n t , t h eo u t p u to fm e t a m o r p h i c a m y l u mp r o d u c t i o nw a s t e w a t e rt h a th a sh i g hc o d a n db e t t e rb i o d e g r a d a b i l i t yi s 7 0 8 0m 3 d b u tt h i sw a s t e w a t c rh a s l a i g l ls a l i n i t y w h i d am o s t l yi ss o d i u n l c h l o r i d e b e c a u 船t h a t , t h em e t a m o r p h i ca m y l t m af a c t o r y d i dn o tf i n dab e t t e r t r e a t m e n ta l la l o n g a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ec o r p o r a t i o n , t h el l e a t l i l e n to f t h em e t a m o r p h i ca m y l u mp r o d u c t i o nw a s t e w a t e rb e c o m eam o s t l yr e s t r i c t e df a c t o r b a s e d0 1 1t h ef a c tt h a ti sr e c o u n t e d , i ti ss t u d i e di nt h i sp a p e rt h a tt h e m e t a m o r p h i ca m y l u mp r o d u c t i o nw a s t e w a t e r 髑t z e a t e db ya n a 盯o b i cb a f f l e d r e a e t o r ( a b r ) ，t h em a i ni d e a si n e l u d e s ： 1 a c c o r d i n g t ot h e e x p e r i r a e n t , t l 地f e a s i b i n t r w a sd i s e m s e dt h a tt h e m e t a m o r p l a i ea m y l u mp r o d u c t i o nw a s t e w a t e rw t r e a t e db ya b r 2 t h ec o da n dp hw a sd e t e c ta tt h es a m et i m ei nt h ep r o c e s s ，t h ec o l n n l o n a c t i v a t e ds l u d g ea c c l i m a t i o nt h a tt r e a t ss a l t e o n t a i n i n gw a s t e w a t e ri ss t u d i e di nt h e s t a r t u po f t h ea b r 3 a t t e rt h es t a r t u p ，e f f l u e n tv f a ，e f f l u e n tv f ao fd i f f e r e n t c 协r ，e t t l u c n tc o d ， e f f l u e n tc o do fd i f f e r e n ts e c t o l a n da l k a l i n i t yw h i c hr e f l e e te f f e c to fl r c a l m e n t 跚 d e t e c t e d i n s p e c ta n da n a l y z es o l n ep a r a m e t e r s ，s u c h 够v 1 2 a , c o d ，p h t h ef o r mo f t h eg r a n u l es l u d g ea n dc h a n g i n go f t l a es l u d g eb e da r co b s e r v e d 4 t h eo p t i m a lc o n d i t i o n so ft r e a t i n gt h em e t a m o r p h i ca m y l u mp r o d u c t i o n w a s t e w a t e rb ya b rw e 犯f o u n d 5 t h er t u m i n gp e r f o r m a n c eo ft r e a t i n gs a l t - c o n t a i n i n g 蝴a t e rb ya b rw 锄 s t u d i e d 6 t l a e s e c o n d a r ys t a r t u po fn b a t i n gt h em e t a m o r p h i ca m y l u mp r o d u c t i o n w a s t e w a t c rb ya b ri ss t u d i e d 7 e n g i n e e r i n gs i m u l a t i n gd e s i g na n de c o n o m i e st e e l a n o l o g ya n a l y s i sa 聪s t u d i e d w h i c he s t a b l i s haf o u n d a t i o nf o rf l l r t h c rp r a c t i c a le n g i n e e r i n gd e s i g n t h es t u d yr e s u l t so f t h i sp a p e ri n d i c a t e ： 1 1 ti sf e a s i b l et h a tu s i n gt h ec o m m o na n a e r o b i ca c t i v a t e ds l u d g et h a tw a s 3 山东大学硕士学位论文 a c c l i m a t e dt r e a t ss a l t - c o n t a h l i l l gw a s t e w a t e r i nt h ep r o c e s so fa c c l i m a t i o n , t h eg r a d so f c h l o r i d ew h i c hi si n c o n f o r m i t yl l i g h 盯i sg r a d u a l l yi n c r e a s e d i ti sb e t t e rt h a tt h eg r a d s c o m m o n l yd o e s n o tp r e p o n d e r a t eo v e r2 0 0 0 m g l ，w h i c hd o e s n o tc o m ei n t ob e i n gt h e i m p a c t o fd e a d l i n e s sf o ra n a e r o b i cs l u d g es y s t e m t h el i t t l e ri n c r e a s e dg r a d so f c h l o r i d ec o n c e n t r a t i o na n dc u b a g el o a d i n g , t h el i t t l e ri m p a c tf o rt h es y s t e m b u tb yt h e a c c l i m a t i o n , t h ei m p a c tb e c o m 髂l i t t l e r 2 a c c o r d i n gt ot h ea c c l i m a t i o n , t h ec o m m o na n a e r o b i ca c t i v a t e ds l u d g eh a s 5 0 m et o l e r a n c et ot h es a l t , a n dc a nb ea c c l i m a t e dt ot h es a i t y - t o l e m n c 宅s l u d g e b y a c c l i m a t i o n , t h ec h l o r i ci o ni s8 5 0 0 m g l ，s a l t - c o n t a i n i n gi s1 6 ，t h ea n a e r o b i c a c t i v a t e ds l u d g ec a nd e g r a d eo r g a n i cm a t t e ri nt h ew a s t c w a t e r , w h e nt h ec o dr e m o v a l i sb e y o n d8 5 9 3 i ti sa d v i c e dt h a tt h eo p t i m a lt e r m so fu e a t m gt h em e t a m o r p h i ca m y l u m p r o d u c t i o nw a s t e w a t e ri s ：h r t , 4 $ h ；p h , 6 8 7 5 ；t e m p e r a t u 鸭3 4 c ，w h e nt h ec o d r e m o v a li s8 5 9 4 t h ea b r s y s t e mh a ss o m ee a d u r a n c 圮t ot h ec h l o f i ci o ni nc e r t a i nc o n c e n l z a f i o n r a n g e b e y o n dt h er a n g e t h es y s t e mi s m o s e n s i t i v e i ti sw t os l u d g e m i c r o o r g a n i s mt h a tc l d o r i ci o nc o n c e n t r a t i o ni si r l d d c ns h a r pr e d u c e dt h a ni t i s s u d d e ns h a r pi n c r e a s e d t h es y s t e mh a s ) h l ee n d u r a n c et oi n s t m l t m l c o u sc h a n g i n go f c h l o r i ci o nc o n c e n w a t i o no rs a l i n i t y ，a n di th a sm o r ce n d u r a n c et os u d d e ni n c r e a s e t h a ns u d d e nr e d u c ef o rc h l o r i ci o nc o n c e n m a t i o n 5 ri sn o tag o o di d e at h a tm e t a m o r p h i ca m y l u mp r o d u c t i o nw a s t c w a t e ri s a e a t c dw i t ht h ee l e c l m l y s i sa n dt h ef l o c c u l a t i o nt w om e t h o d s ，a n dc o n s i d e r e df r o m t h e e c o n o m yi ti sn o ts u i t a b l e 6 a r e rs t o p p i n gr u n n i n gt w ow e e k s ，a b rj u s tt a k e s1 2d a y st of i n i s ht h e s e c o n d a r ys t a r m p k e yw o r d s ：m e t a m o r p h i ca m y l u m p r o d u c t i o nw a s t e w a t e r ；a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ；, s a l t - c o n t a i n i n gw a s t c w a t e r ；s a l t y - t o l e r a n c es l u d g e 山东大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 概述 水是自然界的基本要素，是一切生物赖以生存的重要条件当今世界，随着 社会经济的不断发展和人口的快速增长，对水的需求量越来越大，水成为农业的 命脉，工业的动力，城市转动的血液。2 l 世纪水资源将是人类争夺的最宝贵资 源之一水是人类社会赖以生存和发展的不可替代的资源，是人类社会可持续发 展的最基本条件之一但是，随着经济和社会的发展，淡水资源越来越少，废水 的排放量与日俱增，使人类面临越来越严重的水质型和水量型水资源不足的问 题。 地球上的水总量约有1 3 6 0 0 0 万k m 3 ，其中有9 7 以上分布在海洋中。淡水湖 的水量仅约1 2 6 0 0 0 k i n 3 ，这些水除大量蒸发外，只有3 7 5 0 0k m 3 左右可供生活及工 农业使用。人类社会为了满足生活和生产需要，要从各种天然水体中取用大量的 水生活用水和工业用水使用完后，就成为生活污水和工业废水。他们被排出后， 最终又流入天然水体，水在人类社会中构成了一个社会循环社会循环取用的水 量仅占总水量的数百分之一，然而就是这些在比例上似乎微不足道的水，却在社 会循环中表现出了人与自然在水量和水质方面存在着的巨大的矛盾。水体环境保 护和水治理的任务就是调查研究和控制解决这些矛盾，保证用水和废水的社会循 环能够顺利进行【” 我国水资源占有量较丰富，但是人均占有量却很低，仅列世界的第1 1 0 位， 约为世界人均占有量的l 4 ( 1 9 9 8 年中国水资源公报中的数据表明：中国谣 临的水资源形势依然严峻。水的问题已经成为制约我国绝大部分地区经济社会可 持续发展的重要因素。 工业废水是水体污染的重要来源，到2 0 0 2 年工业废水捧放量占全国总废水排 放量的4 7 1 ，工业废水处理率平均为7 2 ，排放达标率为5 4 。在我国工业生产 中，仍有许多沿用高消耗、低效率的粗放型方式，造成资源、能源利用率低，污 染物产生量大，结构型污染问题突出。我国水资源空间分布不均，水环境容量低， 工业污染源排放污染物达到水环境质量改善要求的任务是长期而艰巨的 2 1 。 目前，废水处理方法主要分为物理法、物理化学法和生物法。生物处理是实 山东大学硕士学位论文 现水污染防治和水资源可持续发展的重要的工程技术手段生物法主要是利用微 生物的生命活动过程，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物进行转移和转 化作用。现代水污染治理工程的基本原则是有效、经济、节能，由于生物法具有 消耗少、效率高、成本低、反应条件温和、无二次污染等优点，越来越多地得到 广泛应用用生物法进行污水处理主要具有以下优点【3 嘲：生物既具有很强的 吸附能力，又具有良好的沉降性能，处理废水的效果好；生物具有很强的降解 能力，处理效率高；可处理的水量大，方法成熟：成本低，无二次污染目 前，生物法的强化处理技术也取得了一定的进展，主要强化方法有1 5 l ：投加有 效降解的微生物：投加铁盐或活性炭之类的物质，可刺激微生物生长，提高处 理效果：投加遗传工程菌( g e i i ) 然而，一些重污染工业如造纸工业、农药工业、 医药工业以及淀粉加工工业等所捧放的废水中除了含有有机需氧物质、化学毒 物、无机固体悬浮物，酸、碱，热病原体之外，还含有大量的无机盐分，如n a + c a 2 + 、c 1 、s 旷滞，在废水处理过程中，这些盐分将对设备和管道产生一定的危 害，对处理效果产生很大影响，尤其对生物处理带来很大的难度 生物法主要有好氧生物处理和厌氧生物处理，好氧生物处理需要依靠消耗大 量的能量来改善水质，而厌氧生物处理具有可节约能耗并能够产生能源( 沼气) ， 剩余污泥产生量少、能够处理高浓度废水和生物难降解有机物的特点，因此厌氧 生物处理是一种较经济的污水治理技术 与传统的好氧处理工艺相比，厌氧处理工艺具有以下优点恻： ( 1 ) 厌氧废水处理可把环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综 合系统的核心技术，具有良好环境与经济效益 ( 2 ) 厌氧水处理是非常经济的技术，在废水处理成本上比好氧处理要便宜 得多，特别是对中等以上浓度( c o d 1 5 0 0 m g i ) 的废水更是如此 ( 3 ) 厌氧处理不但能源需求很少而且能产生大量的能源 ( 4 ) 废水厌氧处理设备负荷高，占地少。 ( 5 ) 厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法少得多，且剩余污泥脱水性良好， 浓缩时可不使用脱水剂，因此剩余污泥处理要容易得多 ( 6 ) 厌氧方法对营养物的需求量小 ( 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。 6 山东大学硕士学位论文 ( 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物 的情况下保留其生物活性与良好沉淀性能至少一年以上。它的这一特性为其间断 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。 1 2 厌氧反应器的发展过程 厌氧处理技术发展至今己有1 0 0 多年的历史厌氧反应器是将去除废水中的 有机物和沼气能源回收相结合的一种有效、经济的废水处理装置。最初，厌氧处 理技术主要用于污泥的消化处理，近3 0 年来，随着人们对厌氧技术原理认识的深 入和生物科学技术的发展，厌氧生物反应器技术得以飞速发展，为高浓度工业有 机废水和生活污水的工业化处理提供了重要的手段厌氧反应器的发展经历了三 个阶段：第一代厌氧反应器、第二代厌氧反应器和第三代厌氧反应器 ( 1 ) 第一代厌氧反应器 第一代厌氧反应器以厌氧消化池为代表，属于低负荷系统【2 】1 8 6 0 年法国工 程师m o u r a s 采用厌氧方法处理经沉淀的固体物质；1 8 9 6 年，英国出现了第一座用 于处理生活污水的厌氧消化池，所产生的沼气用于照明川。随后的几十年中，厌 氧处理技术迅速发展并得到广泛应用，至1 9 1 4 年美国有1 4 座城市建立了厌氧消 化池1 9 0 4 年德国的i m h o f f 将其发展成为i m h o f f 双层沉淀池( 即腐化池) ，这一 工艺至今仍然在有效地利用【羽；在1 9 1 0 年至1 9 5 0 年，高效的、可加温和搅拌的消 化池得到了发展；2 0 世纪4 0 年代在澳大利亚出现了连续搅拌的厌氧消化池，厌氧 反应器采用污泥与废水完全混合的模式，污泥停留时间( s l u d g er e t e n t i o n t u n e ， 简称s r t ) 与水力停留时间( h y d r a u l i c r e t e n t i o n t u n e ，简称h r t ) 相同，厌氧 微生物浓度低，处理效果差，此时的厌氧消化技术还不能经济的用于工业废水的 处理s c h r o e p f e r 在2 0 世纪5 0 年代开发了厌氧接触反应器。这种反应器是在 出水沉淀池中增设了污泥回流装置，增大了厌氧反应器中的污泥浓度，处理负荷 和效率显著提高。1 9 5 5 年s c h r o d e r 等提出了厌氧接触法( a c p ) ，标志着现代废水 厌氧处理技术的诞生这种方法第一次将水力停留时间和污泥停留时间的分离， 使得s r t 大于h r t ，增大了消化池中的污泥浓度，提高了消化池的容积负荷，这 7 山东大学硕士学位论文 是厌氧处理技术的一个重要发展 ( 2 ) 第二代厌氧反应器 第二代反应器可以将固体停留时间与水力停留时间分离，能够保持大量的活 性污泥和足够长的污泥龄，属于高负荷系统 2 1 。第二代厌氧反应器的共同特点是 厌氧污泥的停留时间( s r t ) 很长，反应器内能维持足够多的生物量，同时反应器 的容积负荷率很高，水力停留时间( h r t ) 较短，从而使反应器具有很高的效能唧 第二代反应器主要有厌氧滤器( a f ) 、厌氧流化床( a f b ) 、厌氧生物转盘 锄l b c p ) 、上流式厌氧污泥床( u a s b ) 、厌氧附着膨胀床( a a f e l 3 ) 等 2 0 世纪6 0 年代末，m c c a r t y 和y o u n g 推出了第一个基于微生物固定化原理的 高速厌氧反应器一厌氧滤池开创了常温下对中等浓度有机废水的厌氧处理 它采用生物固定化技术延长s r t ，把s r t 和h r t 分别对待，这种思想是厌氧反应 器发展史上的一个里程碑。其结构和原理类似于好氧生物滤床，厌氧菌在填充材 料上附着生长形成生物膜。厌氧滤器一般采用上流式，在负荷较低时，能够取得 良好的处理效果，但易发生堵塞。a f b 依靠在惰性填料微粒表面形成的生物膜来 保留厌氧污泥。填料在较高的上升流速下处于流化状态，克服了a f 中易发生的堵 塞，且能使厌氧污泥与废水充分混合，提高了处理效率。但a f b 内部稳定的流化 态难以保证，且反应器需大量回流水来取得高的上升流速其次，一些较新的 研究认为还需设单独的预酸化装置至今很少有生产规模的厌氧流化床反应器， 原因还在于其工艺控制较难，投资和运行成本高。1 9 7 4 年，荷兰w a g n i n g e n 农业 大学的l e t t i n g a 教授领导的研究小组研究和开发了上流式厌氧污泥反应床 ( u p - f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t ，简称u a s b ) 反应器技术，其最大特点是反 应器内颗粒污泥保证了高浓度的厌氧污泥，提高了厌氧生物反应器的有机负荷， 极大的推动了厌氧生物处理技术的工业应用。标志着厌氧反应器的研究进入了新 的时代 这一时期还开发出一些其它类型的厌氧反应器，如2 0 世纪7 0 年代中期， p r e t o e r i o u s 和m c c a r t y 开发的厌氧生物转盘；1 9 8 1 年m c c a 啊改进开发的厌氧 折流板反应器( a n a e r o b i cb a m e dr e a c t o r ，简称a b r ) 等。 ( 3 ) 第三代厌氧反应器 第三代反应器在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下，使固液两 相充分接触，从而既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触， s 山东大学硕士学位论文 以达到真正高效的目的脚。第三代厌氧反应器的技术特点是强的生物固体截留能 力和良好的水力混合条件。它们通过构造上的改进，使反应器中的水流大多呈推 流与完全混合流结合的复合型流态，延长了水流在反应器内的流径，使污泥和废 水接触良好，在获得较高的处理能力的同时，在一个反应器内微生物在不同的区 域内生长，与不同阶段的进水相接触，在一定程度上实现了生物相的分离，从而 稳定提高了反应器的处理效果唧。 第三代厌氧反应器主要有厌氧颗粒污泥膨胀床( e g s b ) 、厌氧内循环( i c ) 、 厌氧升流式流化床( u f b ) 、厌氧序批反应器( a s b r ) 、厌氧膜生物系统( a m b s ) 、厌 氧迁移式污泥床反应器( a m b r ) 、上流式分段污泥床( u s s b ) 等。 第三代厌氧反应器是在u a s b 的基础上开发出来的e g s b 反应器是荷兰 w a g e n i n g e n 大学环境系l e t i n g a 教授领导的研究小组在2 0 世纪8 0 年代开始研究 的新型厌氧反应器e g s b 反应器实际上是改进的u a s b ，仅是与u a s b 的运行方 式不同。e g s b 采用更大的高径比和出水回流，上流速度一般可达2 5 - - 6 m h ，这 样颗粒污泥床处于部分或全部悬浮状态，然后加上产气的搅拌作用，保持了迸 水与颗粒污泥的充分接触，取得了更好的传质效果。 厌氧内循环反应器是荷兰p a q u e s 公司于2 0 世纪8 0 年代中期开发的i c 反应 器在结构上由2 个u a s b 反应器单元上下重叠串连而成，底部是高负荷单元区， 通过三相分离器实现内循环；上部是低负荷单元区，对废水进行进一步的处理 i c 内部能够形成流体循环，这样有机物与颗粒污泥之间的传质过程就被加强 厌氧升流式流化床反应器是由美荷b i o t h a n e 系统国际公司所开发的，介于 流化床和u a s b 之间，可以不用采用载体物质，就能够使得进水和污泥之间实现 良好混合 厌氧序批反应器( a s 腿) 即厌氧序列式反应器，是美国i o w a 州立大学d a g u e 等 人于2 0 世纪9 0 年代通过将好氧生物处理的s b r t 艺应用于厌氧生物处理，开发的 新型高速厌氧反应器。它不需要单设沉淀池及布水和回流系统，固液分离效果好， 也不会出现短流现象，运行操作灵活，处理效果稳定，还具有耐冲击负荷能力强： 受温度影响小，适应范围广；污泥性能好，处理能力强等特点 从上述厌氧反应器发展的过程可以看出，在厌氧反应器发展的不同阶段，对 反应器改进的重点有所不同。在第一代厌氧反应器发展过程中，重点是为了分离 污泥停留时间s r t 和水力停留时间 珏盯；第二代厌氧反应器发展过程中，重点 9 山东大学硕士学位论文 是为了提高反应器的负荷，提高处理效果，通过改进使反应器内能够保持有大量 的活性污泥，使反应器具有很高的效能：第三代厌氧反应器发展过程中，重点是 为了提高生物固体截留能力和良好的水力混合条件，从而达到提高处理效果的日 的。李刚1 1 0 l 对这一过程做了总结，如图l 一1 所示。 污泥浓度低污泥浓度高 有机负荷低有机负荷高 图1 1厌氧反应器发展中的实质性变化 总之，随着厌氧反应器的发展，其处理效率不断提高，适用范围也由原来的 污泥、粪肥消化扩展到对各种浓度的生活污水和工业废水的处理。 1 3a b r 反应器的简介 1 3 1 眼反应器的工作原理及工艺性能特点 u a s b 是一种高效厌氧反应器，目前已经广泛的应用于生产实践u a s b 的成 功极大的促进了其它高效厌氧反应器的发展，折流式厌氧反应器( a n a e r o b i c b a f f l e dr e a c t o r ，简称a b r ) 正是在u a s b 基础上开发出的一种新型高效厌氧反 应器【儿h 1 2 1 c a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ) 反应器是由美国s t a n f o r d 大学的m c c a r t y 等人 于八十年代初提出的一种高效新型厌氧反应器如图1 2 所示，a b r 反应器内 设置若干竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看 作一个相对独立的上流式污泥床系统( u pf l o w ss l u d g eb e d ，简称u s b ) 。废水进入 反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机 基质通过与微生物充分的接触而得到去除。借助于废水流动和沼气上升的作用， 反应室中的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能，污泥 在水平方向的流速极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中。由此可见， 虽然在构造上a b r 可以看作是多个u a s b 的简单串联，但在工艺上与单个u a s b 有着显著的不同，a b r 更接近于推流式工艺 1 0 山东大学硕士学位论文 图1 2 厌氧折流板反应器示意图 a b r 反应器独特的分格式结构及推流式流态使得每个反应室中可以驯化培 养出与流至该反应室中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落，从而导致厌 氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到分离，使a b r 反应器在整体性能上相当于一 个两相厌氧处理系统一般认为，两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的分离， 两大类厌氧菌群可以各自生长在最适宜的环境条件下，有利于充分发挥厌氧菌群 的活性，提高系统的处理效果和运行的稳定性 厌氧折流板反应器具有如下特点【1 3 】： ( 1 ) 与厌氡生物转盘相比，可省去转盘装置；与升流式厌氧污泥床相比， 可不设三相分离器并可截留大量厌氧污泥，其污泥流失量少； ( 2 ) 反应器内水流多次上下折流作用，提高了污泥生物体与被处理废水问 的混合接触，处理效果稳定，促进颗粒污泥的形成与生长； ( 3 ) 反应器内微生物相有明显的种群搭配和良好的沿程分别； ( 4 ) 不需设置气固液三相分离器，工艺构造简单，管理方便： ( 5 ) 不需设置搅拌设备，反应器启动时间短，运行也较稳定； ( 6 ) 可长期运行而不需排泥，不存在污泥堵塞问题。 a b r 反应器自从8 0 年代初诞生以来，科研人员为了进一步提高它的性能或 者处理某些特别难降解的废水，对它进行了不同形式的优化改造 实验室、中试和生产规模的研究表明，a ir 反应器在一个较大的负荷范围 ( o 4 2 8 k g m - 3 d - 1 ) 内能够处理各种浓度( 0 4 5 1 0 0 0 9 l 1 ) 的各种废水， 对高固体浓度都能有满意的结果。a b r 具有几个其它发展良好的系统所不具有 的优点。 1 、结构优点：( 1 ) 结构简单，没有移动部分，不需要搅拌设备；在容积不 山东大学硕士学位论文 变的条件下增大了废水的流程：( 2 ) 水力条件好，有效容积高；( 3 ) 沿反应器的 纵向将产酸过程和产甲烷过程分离，反应器以两相系统方式运行；( 4 ) 减少堵塞 和污泥床膨胀；( 5 ) 无特殊的气固分离系统；( 6 ) 低的投资和运行费用 2 、活性污泥：( 1 ) 颗粒污泥不是a b r 良好运行的必要条件：( 2 ) 活性污泥 截留能力强且不需要固定媒体或污泥沉降室，具有高的s r t ，污泥产量低；( 3 ) 各隔室的微生物随流程逐级递交，递变规律与基质的降解过程协调一致，确保相 应的微生物相拥有最佳的工作活性 3 、运行：( 1 ) 低的水力停留时间h r t ；( 2 ) 可长时间运行而无剩余污泥； ( 3 ) 可以在较广的温度和浓度范围内运行；( 4 ) 推流式特性确保系统对水力和 有机冲击负荷具有很高的稳定性；( 5 ) 对有毒物质和抑制性化合物具有更好的缓 冲适应能力；( 6 ) 系统拥有更优的出水水质 1 3 2 隙反应器的国内外研究进展 根据国外的研究，a b r 对处理高浓度和低浓度的废水都有较好的运行性能 v o s s o u g h i l l 4 】等人用a b r 处理人工合成废水，当废水c o d3 0 0 0 m g l ，温度为3 5 时，研究了c o d 与s 0 4 2 的不同比率对处理效果的影响结果表明：随着进水 中s 0 4 2 浓度从1 8 0 m g l 增加到5 0 0 m g l ，c o d 与s 0 4 2 的比率从1 6 7 到6 时， c 0 d 的去除率不但没有减少，反而还有一点提高这表明，除盐细菌能够较好 的在a b r 反应器中生长。而a l e t t e 【l 习等人研究了用a b r 处理低浓度( c o d 5 0 0 r a g l ) 的溶解性胶质废水当水力停留时间从8 0 1 1 到砸时，c o d 的去除率大于 8 0 ，当水力停留时间从2 h 到1 3 h ，上流速度很高，在此情况下c o d 的去除率 仍可达4 0 说明a b r 反应器有很好的抗水力冲击负荷的能力a l e t t e 【1 6 】等人 还研究了a b r 处理低浓度废水时温度的影响研究结果表明：当温度从3 5 1 2 降 到2 0 时，c o d 去除率降到7 0 ：当温度降到1 0 1 2 时，c o d 去除率降到6 0 a b 默亍处理高浓度有机废水能够取得较好的效果。沈耀良，赵丹等【1 7 】进行 了a b r 反应器处理高浓度有机废水运行特性的研究对不同条件下a b r 反应器 的处理效能、反应器的相分离特征、混合特征及污染特性等进行了研究分析，提 出了a b r 反应器处理高浓度有机废水时的优化工艺运行条件结果表明：a b r 对高浓度淀粉制品加工废水具有稳定高效的处理效果在中温( 3 5 士o 5 1 2 ) ，进水 c o d 负荷为1 0 - 2 0 k g c m 3 d ) ，h r t = 1 2 - 2 4 h 时，c o d 去除率均高于9 0 0 , 4 ，并高达 9 8 5 。h r t = 8 h 时，进水c o d 负荷为7 0 1 2k g c m 3 d ) ，c o d 去除率稳定在9 l ： 山东大学硕士学位论文 h r t = 6 h ，进水c o d 负荷为6 5 - 1 5k # ( m 3 d ) 时，c o d 去除率可稳定在7 5 。 孙剑辉【1 习等人用a b r 对玉米秆纤维浆粕废水进行了处理研究。结果表明： 在h r t 为2 4 h ，有机负荷( o l r ) 为6 5 6k g c o d ( m 3 d ) 条件下，a b r 能有效 的处理浓度为6 5 6 0 m g c o d l 的玉米秆纤维浆粕废水，c o d 去除率为7 5 1 ： a b r 对冲击负荷有良好的适应性，且具有推流式和两相反应器的双重特点。 徐金兰，王志盈等1 1 9 1 研究了a b r 反应器的启动过程和颗粒污泥培养技术特 征。试验得出低负荷是a b r 反应器成功启动的关键。水流特性、适宜菌群、水力 负荷、适宜碱度等是颗粒污泥形成的重要条件。有机负荷为0 8 5k g ( c o d ) ( m 3 d ) 到1 5 0 k g ( c o d ) ( m 3 d ) ，水力负荷是o 1 9 8 m 2 ( m 3 h ) ，出水碱度控制在c a c o j 5 0 0 m g l 以上，运行6 0 d 左右能实现稳定的启动，并培养出颗粒污泥 邱波【2 伽等人用a b r 处理制药废水。研究表明：经过三个月的调试，当温度 在3 0 - 4 0 ( 3 范围内变化，容积负荷为5 6 2 5 k g c o d ( m 3 d ) ，h r t 为5 3 3 h 时，a b r 反应器对c o d 的去除率可达7 5 以上 沈耀良，赵丹叫等进行了a b r 反应器的水力特征研究。采用l i c l 示踪法对厌氧 折流板反应器( a b r ) 在不同条件下的水力特征进行了研究。结果表明；a b r 是一种 各隔室趋于c s t r 流态而整体趋于推流流态的复合流态反应器。进水有机物浓度 及水力停留时间对水力流态均有影响，而前者为主要因素。进水有机物浓度越高 则各隔室的混合流态越好，a b r 可在较低的上升流速下运行当各隔室去除有机 物量相同时，h r t 越长则其混合流态越趋于c s t r 流态进水底物浓度较低时，反 应器的分格数宜控制在3 4 格；进水底物浓度较高时，宜将分格数控制在6 8 格 李清雪，华玉芝吲进行了a b r 处理高浓度有机废水运行特点的试验研究。结果 表明：在温度为2 5 2 8 ，水力停留时间为2 2 8 2 9 5 小时，容积负荷4 7 4 1 9 1 k g c o d m * d u 寸。c o d 的去除率达到8 0 以上。 1 4 变性淀粉废水研究概述 变性淀粉在国外已有一百多年的历史。1 8 2 1 年英国一家纺织工厂发生火灾， 储存的一些马铃薯淀粉受热变棕色，结果变色的淀粉不仅能溶于水成粘稠胶体 状，而且其粘合力很强。从此后，工业上便开始生产这种变色的淀粉作为胶粘剂， 得英国胶之名。这个意外的发现便是变性淀粉的开始。自2 0 世纪7 0 年代起，变性 山东大学硕士学位论文 淀粉的生产和应用在国外大为发展，产品种类不断增加，在食品、造纸、纺织、 粘合剂、化工、医药和其他工业中的应用愈来愈广泛近年来，在国内变性淀粉 的生产和应用发展迅速。 变性淀粉是相对于原淀粉而言的。原淀粉是指以谷物和薯类作为原材科，采 用水磨法等工艺，将非淀粉杂质去除，提取得到的淀粉变性淀粉则是以原淀粉 为加工对象，采用物理或化学的方法，使其化学结构发生变化，从而改变其性质 ( 去除其中所含的非淀粉杂质、调节粘力和水溶性、增加透明性等) 得到的淀粉， 故又称为淀粉衍生物 2 4 - 2 s 。 交性淀粉废水的主要特点是有机物含量高，另外由于变性淀粉的生产工艺不 同，某些变性淀粉废水还含有高的盐度或其他难降解的物质，因此给废水处理带 来了较大难度 目前，变性淀粉废水的处理国内外研究报道较少，国内研究主要应用生化法 主要方法有膨胀颗粒污泥床( b g s b ) 、厌氧序批式反应器、上向流厌氧生物法 (