（环境工程专业论文）混凝沉淀uasbbiofor工艺处理烟用香精综合废水.pdf

摘要 摘要 目前我国吸烟者数量庞大，香烟的社会需求量巨大，从而烟用香精的社会 需求量也非常巨大。但在烟用香精生产过程中，排放的废水严重污染了环境， 同时也困扰着企业的自身形象和可持续发展。所以在我国现阶段为此类具有浓 度高、成分复杂、色度大、毒性大、难生化降解等特点的废水探寻并优化出一 条实际可行的净化处理技术己迫在眉睫。 本论文以江西某香精香料企业所产生的烟用香精废水为研究对象，提出将 生产废水和生活污水相混合稀释形成综合废水，再运用混凝沉淀 + u a s b + b i o f o r 组合工艺来处理净化该类综合废水并成功达标排放。试验研究 和工程启动调试运行结果如下： ( 1 ) 通过烧杯混凝小试试验确定的最佳混凝剂p a c 投加量为9 m g l ，在此 实验条件下c o d 去除率约为2 0 、s s 约4 5 ，但在混凝沉淀池的启动调试运 行中，实际的混凝剂投加量应根据现场的水质水量情况做出相应调整，这样不 仅去除了部分c o d 和s s 而且还降低了能耗，更是为后续的生化处理工艺的启 动运行创造了良好条件。 ( 2 ) 在启动初期，u a s b 进水浓度和进水量要按调试思路进行，在初次进 水适应阶段浓度控制在1 0 0 0 m g l 左右，然后每次提升进水量是原有的2 0 左右， 每次提升浓度大约为4 0 0 m g l ，u a s b 厌氧反应器5 4 天后启动调试成功。并在 稳定运行期间，进水温度始终保持在3 0 左右，c o d 进水浓度约为2 5 0 0 m g l ， 出水浓度可保持在4 0 0 m g l 左右，去除率可达8 5 。 ( 3 ) b i o f o r 池采用闷曝法培养生物膜，该法经三周左右的时间就能完成 好氧微生物培养和驯化，正常稳定运行后出水c o d 和s s 均可达到污水综合 排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中一级排放要求。 ( 4 ) 对该类综合废水进行了2 1 d 的联合工艺运行处理后，贮水池出水清澈， c o d 平均进水浓度从6 1 7 4 m g l 降至8 6 m g l ，去除率为9 8 6 ；s s 平均进水浓 度从1 2 3 7 m g l 降至5 3 m g l ，去除率为9 5 7 。由分析可知：混凝沉淀池对s s 的 去除起主要作用，同时对c o d 的去除率也有一定的效果；u a s b 厌氧反应器在 c o d 的总体去除率中占7 2 2 ，这说明其运行的好坏将直接影响到整个处理工 艺的成败，因此它是本项工程调试运行的关键；b i o f o r 生物滤池虽然对c o d 摘要 的总去除率仅占1 0 ，但其也是整个处理工艺中必不可缺少的一环。 本课题来源于烟用香精综合废水处理的工程调试应用，实践性强。实践证 明：“混凝沉淀+ u a s b + b i o f o r 的组合工艺为同类废水的净化处理提供了一项 高效、价廉、易管理的废水处理技术方法和相关的调试：运行经验，具有一定的 指导意义和推广价值。 关键词：烟用香精、废水处理、u a s b 、b i o f o r i i a b s t r a c t a tp r e s e n to u rc o u n t r ys m o k e rq u a n t i t yi sh u g ea n dt h ec i g a r e t t es o c i a ld e m a n d i se n o n n o u s ， t l l u st 1 1 es m o k ef l a v o r sw i t ht h es o c i a ld e m a n di s a l s ov e r yh u g e h o w e v e r ，l ee m i s s i o n sw a s t e w a t e rf r o mt h et o b a c c of l a v o rp r o d u c t i o np r o c e s sh a s p o l l u t e dt h ee n v i r o n m e n ts e r i o u s l y ，t h ep r o b l e mi sn o to n l yb e s e tt h ee n t e r p r i s e so w n s e l f - i m a g e ，b u ta l s ot h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h e r e f o r e ，i no u r c o u n t r ya tt h i s s t a g ef o rs u c hah i g hc o n c e n t r a t i o n ，c o m p l e xc o m p o s i t i o n ，c o l o ra n d t o x i cr a c y ，a n d d i f f i c u l tt ob i o c h e m i c a ld e g r a d a t i o na n ds o o nc h a r a c t e r i s t i c so fw a s t e w a t e rt o e x p l o r ea n do p t i m i z eap r a c t i c a lp u r i f i c a t i o nt e c h n o l o g yh a s b e e ni m m i n e n t t h i s p a p e r t a k e sj i a n g x is p i c ee n t e r p r i s ew h i c hp r o d u c e s t o b a c c of l a v o r w a s t e w a t e ra st l l er e s e a r c ho b j e c t ，m i x i n gt h ep r o d u c t i o nw a s t e w a t e ra n dd o m e s t i c s e w a g e d i l u t e dt oac o m p r e h e n s i v ew a s t e w a t e r , u s i n gi n t e g r a t e dp r o c e s s o t c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o n + u a s b + b i o f o rt o d e a lw i t hs u c hc o m p r e h e n s i v e w a s t e v ，乏r t e ra n ds u c c e s s f u ld i s c h a r g et h es t a n d a r d se m i s s i o n s p i l o ts t u d i e sa n dp r o j e c t t os t a r ta n dr u nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b yc o a g u l a t i o ns l i g h t l yt e s to fb e a k e r t od e t e r m i n et h eb e s tp a cd o s a g ei s 9 m g l u n d e rt h i se x p e r i m e n t a lc o n d i t i o nt h ec o da n d s se l i m i n a t i o nr a t ea r e a p p r o x i m a t e l y2 0 a n d4 5 b u td u r i n g t h ec o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o np o n ds t a r t i n g a n dr u n n i n gp e r i o d ，t h ea c t u a lq u a n t i t yo fc o a g u l a n td o s i n gs h o u l db ea d j u s t e d a c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y n o to n l yl i k e t h i sh a s r e m o v e dp a r tc o da n ds sb u ta l s or e d u c e dt h ee n e r g yc o n s u m p t i o na n da l s o t o r s u b s e q u e n tb i o c h e m i c a lt r e a t m e n tp r o c e s st oc r e a t eag o o d c o n d i t i o nt os t a r ta n d r u n ( 2 ) i nt h ee a r l ys t a r t ，u a s bi n f l u e n tc o n c e n t r a t i o na n dt h ea m o u n to fw a t e r s h o u l db ea c c o r d i n gt ot h ed e b u g g i n gm e n t a l i t y ，c o dc o n c e n t r a t i o n i sa b o u t 1 0 0 0 m g li nt h ea d a p t a t i o ns t a g ef o rt h ef i r s tt i m e ，t h e ne a c hu p g r a d i n g w a t e ri n t a k e i sa b o u t2 0 o ft h el a s tt i m e ，e a c he n h a n c i n gt h ec o n c e n t r a t i o ni sa b o u t 4 0 0m g l ， u a s ba n a e r o b i cr e a c t o rs t a r ts u c c e s s f u l l ya f t e r 5 4d a y s a n dd u r i n gt h es t a b l e p e r i o d ，e n t e r st 1 1 ew a t e rt e m p e r a t u r e t om a i n t a i na b o u t30 c ，c o dc o n c e n t r a t i o ni s a p p r o x i m a t e l y2 5 0 0 m g l ，t h ee f f l u e n tc o n c e n t r a t i o nc a n b em a i n t a i n e da ta r o u n d i i i a b s t r a c t 4 0 0 m y z ，t h er e m o v a lr a t eo fu pt o8 5 ( 3 ) t h eb i o f o rp o n du s e st h es t u f f yi n s o l a t i o nl a wt or a i s eb i o m e m b r a n e t l l i sl a wc a r lc o m p l e t et h eo x y g e nm i c r o o r g a n i s mr a i s e da n dt h ed o m e s t i c a t i o na f t e r a b o u tt h r e ew e e k s n o r m a lo p e r a t i o n ，w a t e rc o d e ra n ds sc a nr e a c ht h e “i n t e r g r a t e dw a s t e r w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ”( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) i nt h ef i r s tl e v e lo f e m i s s i o ns t a n d a r d s ( 4 ) t h o u g h21dd e b u g g i n gr a i lt ot h et y p e ro fw a s t e r w a t e rt r e a t m e n tc o m b i n i n g p r o c e s s ，t h es t o r a g ep o o lw a t e ri sc l e a r t h ea v e r a g ei n l e tc o dc o n c e n t r a t i o nr e d u c e d f r o m6 17 4 m g lt o8 6 m g l ，r e m o v a lr a t ei s9 8 6 ；s sw i t l la na v e r a g ec o n c e n t r a t i o n o fw a t e rf a l lf r o m1 2 3 7 m g lt o5 3 m g l ，r e m o v a lr a t ei s9 5 7 n ea n a l y s i ss u g g e s t s t h a tc o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o np o n dp l a yam a j o rr o l ei nt h er e m o v a lr a t eo fs sa n d h a sac e r t a i ne f f e c ti nt h ec o dr e m o v a lr a t e s u a s ba n a e r o b i cr e a c t o ri nt h eo v e r a l l r e m o v a le f f i c i e n c yo ft h ec o da c c o u n t e df o r7 2 2 ，i n d i c a t i n gt h a ti t so p e r a t i o nw i l l d i r e c t l ya f f e c tt h es u c c e s so rf a i l u r eo ft h ee n t i r et r e a t m e n tp r o c e s s ，s oi ti sk e yt ot h i s p r o j e c td e b u g g i n gr u n a l t h o u g ht h eb i o f o rb i o f l l t e ro n l ya c c o u n t sf o r10 t ot h e c o dt o t a le l i m i n a t i o nr a t e b u ti ti sa l s oap a r to ft h ew h o l ep r o c e s sw i l lb e i n d i s p e n s a b l e t h es u b j e c tc o m e sf r o ma c t u a l p r o j e c to ft o b a c c of l a v o rc o m p r e h e n s i v e w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w h i c hh a sah i g h l yt a r g e t e d t h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c ep r o v e s t h a t “c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o n + u a s b + b 1 0 f o r ”c o m b i n e dp r o c e s si sa ne f f i c i e n t e c o n o m i c a lp r a c t i c a l ，e a s yt om a n a g et r e a t m e n tt e c h n o l o g yo ft h et y p e rw a s t e w a t e r t h er e s u l t sp r o p o s et h er e a s o n a b l et e c h n o l o g yl i n ea n dr u ne x p e r i e n c ef o rt h et y p eo f w a s t e w a t e r ，w h i c hh a si m p o r t a n tg u i d i n gs i g n i f i c a n c ea n dp r o m o t i o n a lv a l u e k e y w o r d s ：t o b a c c of l a v o r ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t 、u a s b ，b i o f o r i v 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 烟用香精产业概述 1 1 1 烟用香精生产现状 烟用香精生产是紧跟着我国烟草行业的高速发展，民族香烟品牌的形成和卷 烟市场烟草品种的进一步完善步伐而不断发展壮大起来的。在过去1 0 年我国对高 品质的烟用香精需求也实现在了跨越式的发展。目前，国内大型香精生产企业近 6 0 0 家，香料香精的年产量为1 4 万t ，其中香料的年产量大约为7 万吨【l j 。 1 1 2 烟用香精的组成及作用 ( 1 ) 烟用香精的组成 烟用香精是具有一定香型的，可由多种香料搭配而成并直接用于烟草降焦 加香的混合物。世界上合成香料的品种已有5 0 0 0 多种，常用4 0 0 余种，合成香料 工业已成为现代精细化工领域的一个重要组成部分【2 j 。目前，烟用香精的主要来 源有：烟草本身香料；非烟草的天然香料；人工合成香料。其中烟草香 精油是用多种不同溶剂在不同的温度下抽提的；非烟草天然香料是可从各种动 中精炼提取；人工合成香料是一种化工合成类产品。烟用香精香料的主体香是 其内含的多种化学成分的一种综合性表现【3 】。烟用香精因配方的多样性使得其产 品种类也多样、且组成成分也复杂。 ( 2 ) 烟用香精的作用 卷烟加香不仅可以补充优美的香气，赋予卷烟独特的特征香味，并能协调 香味，使不同类型、不同等级烟叶香气有机组合并相互协调，掩盖或冲淡杂气， 还可以增加甜润度，改善吸味，减轻烟气的刺激性，减弱一些杂气，从而改善 品质【4 1 。 1 2 烟用香精废水概述 1 2 1 烟用香精废水来源 烟用香精废水主要是由生产环节产生废水、设备清洗废水( 如清洗反应釜 第1 章文献综述 废水) 和地面冲洗污水等组成。本工程的综合废水来源除以上外，还有初期雨 水和生活污水的混合污水。 1 2 2 烟用香精废水的成分和特点 在烟用香精生产过程中产生的废水因企业生产品种的多样性而多样化，且 每一种废水的水质成分、浓度都因原料和工艺的不同而有所不同，其中主要的 污染物成分有香料、香料副产品、辅助原料、降解物和在清洗设备机器过程中 加入的清洗剂等，以使得产生的废水浓度相当高。废水中的有机成分含有大量 芳香烃、芳香化合物及其衍生物等，多达2 0 几种【5 】，其中还有油脂、无机盐和 有机酸等。 该类废水的排放特点是排放时间无规律、浓度高、色度大、毒性大、废水 中成分复杂、水量波动较大、难直接生化降解，少数还有强烈刺激性气味，属 于典型的高浓度难降解有机化工废水【】。 1 2 3 烟用香精废水的污染问题 ( 1 ) 感观性污染：高浓度的有机化工废水一但不经处理排放入水体，不仅 会使受纳水体失去其原有的使用价值，更可严重威胁到受纳水体附近人民的正 常起居生活： ( 2 ) 缺氧性危害：受纳水体自身的净化降解作用将因高浓度难降解的废水 排放使得水体出现缺氧甚至是厌氧状态从而下降甚至丧：失，进而导致大量的水 生动植物死亡，水体出现恶臭，严重影响到了水体周边居民的生存环境。 ( 3 ) 有毒性危害；因高浓度难降解的有机化工废水如不去除其中的有毒有 害物质直接流入水体，就会使得有毒物质在自然环境中：不断地富积、转存，最 终进入到人体体内，危害人们的身体健康。 1 3 香精香料废水处理技术的研究进展 目前国内外处理合成香料废水的主要方法有物化法、化学法、生物法和各 种组合工艺。 1 3 1 物化法 ( 1 ) 吸附法 2 第1 章文献综述 吸附法【1 0 】是运用了多孔吸附剂的表面吸附废水中一种或多种污染物，从而 达到废水净化目的一种废水净化手段，该法只是一种作用于两个相的界面现象。 吸附法可分为3 类：物理吸附；化学吸附；离子吸附。此种方法常用于 去除一些较难或不能有机难降解的杂环化合物中如烷基苯磺酸( a b s ) ，它正是运 用了固体吸附的活性表面作用来得以去除。目前活性炭是最常见于废水净化处 理中，除此之外还有活性白土、沸石、碳纤维、高分子聚合物和吸附树脂等。 在化工行业废水的末端浓度处理中此法已广泛被采用，只是受限制于其再生成 本问题。 ( 2 ) 萃取法 萃取法【1 1 】是采用与水互不相溶但能溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分 混合接触后，利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物的一 种废水净化方法。目前液液相萃取是在废水处理领域中采用最多的一种形式， 在工程实例中常用于含酚废水的预处理和回收运用中，而且它也广泛用于含胺、 含芳等废水中。 ( 3 ) 膜分离法 膜分离法【1 2 】是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推 动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种过程。膜分离法含有渗透、反渗透、 电渗析、超滤和纳滤等种类。在废水处理中，反渗透法常用于废水的深度处理； 电渗析法可有效回收废水中的无机酸、碱、金属盐和有机电解质等物质，并使 得废水得以有效净化；超滤和纳滤则多应用于染色废水、含油废水等的净化处 理中。使用膜分离法，因其设备占地面积小，去除率高，因此越来越受到广泛 重视，但同时也因为膜孔易堵塞，清洗更换较复杂，操作费用也较高，目前还 不适合于大规模处理运用中。 1 3 2 化学法 主要是向废水中投加化学试剂以进行化学反应，从而消除有机污染物的一 种手段方法。通过化学氧化可将废水部分有毒有害难降解物转化成微毒、无毒、 易降解的物质，另外还可起到杀菌消毒作用，是比较适合该类废水的处理方法 ( 1 ) 催化氧化法 催化氧化法是指在催化剂作用下氧化剂( 如h 2 0 2 ) 产生极强氧化能力 的o h ，它可不加选择的氧化和降解大多数有机污染物。同时该法具有反应迅 3 第1 章文献综述 速、温度、压力条件缓和等特点。 石芳，杨玉旺，李凯荣等 ”j 用双氧水( h 2 0 2 ) 催化氧化法处理合成香料生产中 生成的高浓度白水有机废水，并实验筛选出了最佳的催化氧化条件，最终c o d c r 去除率为9 5 ，出水水质达到国家二级排放标准，且出水可循环使用，这不仅提高 了水的综合利用率，更是节约了水资源。徐锡彪，褚宏伟，许海忠等【1 4 】利用催 化氧化法对浙江嘉兴市中华化工集团的香兰素生产废水进行了处理，c o d 、色 度、s s 、挥发酚去除率分别达到9 9 7 ，9 9 5 ，9 9 0 和9 9 7 ，取得了满意效 果。 催化氧化法是一种高效先进的氧化技术，其实质就是利用催化剂与氧化剂 分解产生的o h 加快高浓度废水中的有机污染物和氧化剂之间进行的化学反 应。但在实际应用中因为一些工艺处理成本和操作要求高的原因，使得该方法在 实际推广中遇到了困难。 ( 2 ) 湿式空气氧化法 湿式空气氧化( w e ta i ro x i d a t i o n ，w a o ) 法是1 9 5 8 年z i m m e n i l a l l l l 5 j 首次应 用于污水处理的，该工艺是利用湿式燃烧原理，在高温高压下向密闭的容器中 通入空气或纯度很高的氧将需处理的污水中的有机物得以降解该方法现已应用 于高浓度、且有毒有害的有机废水处理中，并取得了理想效果【1 6 1 7 】。 董岳刚，严莲荷，周申范等【l8 j 对催化湿式氧化法中的动力学规律做了研究， 它的净化废水是以碱性荧光黄纯染料为模拟的，表征浓度的量用吸光度表示， 最终得出f e n t o n 试剂体系反应可以发生0 6 o 9 级反应。杨琦，钱易，陆雍森 等【19 】在中温1 6 0 。c 、中压2 8 m p a 的条件下，首次采用w a o 法处理香料厂排放 的高浓度有机香料废水，废水经3 0 m i n 湿式氧化处理，c o d 去除率4 8 、t o c 去除率5 1 、色度的为9 5 ，并在可生化性讨论中发现其难以进一步被氧化， 因为经w a o 处理后生成的中间产物主要为低级醇、酮和：有机酸等，且p h 由6 8 0 降至5 9 3 ，但它们可被微生物轻易降解。这说明可利用该法作为提高此类废水 可生化性的强有力的预处理手段。杨琦，赵建夫，汪立忠等【2 0 】应用催化湿式氧 化( c w a o ) t 艺处理香料废水，实验证明了废水经c w a o 处理后其可生化性能 得以明显改善，并对催化反应机理和催化剂对反应的影响做了分析，得到了苯 环上有供电和吸电两种取代基，其中前者强化氧化过程中的取代基、后者对于 延缓氧化过程中的氧化起到关键作用，这个发现对于指导氧化香料废水中的芳 香族化合物和芳烃的具有重要实践意义。d i o n i s s i o sm a n t z a v i n o s 等【2 l 】提出了将 4 第1 章文献综述 w a o 和化学氧化生物法相结合的处理工艺，该法不仅在去除效果上取得了一定 突破，更从处理成本上比单一使用化学法降低了3 1 0 倍，因为使用了更具效 果的催化剂从而起到了增加氧化效果、缩短反应时间、缓和反应条件的作用。 这对w a o 法具有重要的推广意义。 ( 3 ) 超临界水氧化法( s c w o 法) 超临界水氧化( s u p e r c r i t i c a lw a t e ro x i d a t i o n ，s c w o ) 法是美国麻省理工学者 m e d o l1 教授【7 】在1 9 8 2 年提出的一种深度氧化污水处理技术，该法反应非常迅速， 且能完全、彻底地将有机物污染物的结构加以破坏以提高其可生化性。目前此 项技术在国外许多发达国家已展开综合治理难降解的有机物废水了【2 2 1 。而且我 国也加紧对含有酚、醇、苯、含氮和含硫类等有机化工废水的超临界水氧化的 实验研究，并取得了令人满意的效果【2 3 2 4 1 。廖传华等用此法应用于处理高浓 度的合成香料废水，并全方位的阐述( 如超临界水的性质、动力学、原理、工 艺和优越性等角度) 超临界水氧化法作为一种新型的废水净化技术应用于高浓 度难降解合成香料方面所具有的优势前景。 ( 4 ) 铁碳微电解 微电解氧化还原f 2 6 】是指将含有大量导电杂质的高价金属放在酸性条件下， 在其发生电蚀反应时与杂质问形成微电极电解产生大量的活性h ，并利用其极强 地还原性来降解消化高分子量的有机物污染物。该法具体作用主要有：在酸 性条件下，废水中的有机物因断链、开环而改变其结构和特性进而降低了毒性。 这都利益于反应生成的f e 2 + 和活性h ，它们都具有极高的还原性，这为进一步生 化处理创造了条件；随着溶液p h 值的上升生成的f e 3 + 可逐渐水解生成 f e ( o h ) 3 絮体，因絮凝作用可大量地吸附和凝聚废水中的悬浮物、胶体和油类等 物质2 7 1 。 重庆某香料公司产生的洋茉莉醛香料废水的c o d c r 浓度可达4 0 0 0 0 m g l ， 用常规方法较难处理，因为废水当中含有大量油类物质( 香樟油) ，为此该公司 长期探索实践铁屑微电解法进行处理，结果表明该法对c o d 的去除率可达 3 0 - - 一4 0 之间。其中采用隔油沉淀和混凝气浮对多数油类和部分有机物具有很 好的去除效果，经上述方法预处理后再经u a s b s b r 生化组合工艺处理，出水 c o d 最终可降至1 5 0 m g l 左右【2 j 。 ( 5 ) f e n t o n 法 f e n t o n 氧化法【28 】是近年来兴起的一种高级氧化技术，其本质反应是具有还 5 第1 章文献综述 原性的f e 2 + 和具有很强氧化性的h 2 0 2 的反应生成具有极强氧化性的o h 自由基。 此法既可以作为废水处理的预处理，也可作为最终深度处理，它己被广泛应用 于焦化废水、印染废水、农药【2 粥1 1 等高浓度、难降解、有毒有害等有机化工废 水中，并且处理效果显著。 刘环宇，杨春平，陈宏等1 3 2 j 用f e n t o n 试剂处理香精香料废水的试验研究， 并深入分析了在不同p h 下，h 2 0 2 ( 3 0 ) 和f e s 0 47 h 2 0 的投加量以及反应时间等 因素对c o d c r 去除率的影响，结果表明：在p h 为3 、h 2 0 2 投加量为4 0 m l l 、 f e s 0 47 h 2 0 投加量为4 9 l 、反应时间为3 h 时，c o d c ，去除率为7 5 ，色度去 除率可达8 2 ，这说明用此试剂处理香精香料生产产生的废水去除是令人满意 的。熊燕苹【3 3 】等采用f e n t o n 试剂法做处理较高浓度的洋茉莉醛香料废水的实验 研究，并通过色谱质谱分析仪证明该法可将大分子的洋茉莉醛分解成较小的烷 烃分子，说明此法对其具有很好的降解作用，且有利于废水的后续生化处理。 王拯【4 j 用铁碳微电解法对香料废水做预处理实验研究，再采用f e n t o n 试剂主要 的深度处理手段。实验证明：过多因素正交实验在最佳实验条件下，此法对t o c 的去除率最高可达9 0 ，去除效果非常明显。黄益宏【3 5 】运用u v f e n t o n 法处理 高浓度的香料废水的技术和相关影响因素研究，试验表明：p h 在27 4 ，c o d h 2 0 2 = 1 ：1 5 ，f e 2 + 浓度为1 7 l 的条件下，反应9 0 m i n ，c o d 去除率可 达9 9 6 ，并且采用u v f e n t o n 处理方法比单独使用f e n t o n 方法不仅效果更好， 同时可以节约药剂利于推广。 1 3 3 生物法 生物法是利用微生物的新陈代谢作用来降解消化废水中的有机污染物使其 稳定无害化( 如c 0 2 和h 2 0 等) 的一种常见污水处理技术。生物法按微生物的 处理条件分可有好氧和厌氧处理两大类，其中好氧处理法又可分为活性污泥法、 生物膜法、氧化塘等，好氧法广泛应用于中低浓度有机废水处理中，而厌氧法 多应用于高浓度有机废水中。生物法相比与物化法具有以下优点：去除有机物效 率较高，运转费用较低，其污泥的沉降性与脱水性能较好，利于污泥处置。所 以生物法现在己成为除需特殊治理废水外的主要处理净化手段。 1 3 4 各种工艺组合 ( 1 ) d a f a s b r 工艺 6 第1 章文献综述 郑一新，何跃，沈平等3 6 钾】采用d a f - a s b r 工艺( 即混凝、水解与好氧 相结合) 处理某合成香料厂产生的高浓度有机废水，c o d 和油类的去除率分别 可达到9 8 和9 9 以上，实际工程运行证明了该套组合工艺的可行性和稳定性， 不仅去除率高而且运行费用也较低，取得了令人满意的处理效果。该方法针对 高浓度有机废水、水质水量波动较大且排放废水当中含有较高油类的相似废水 具有借鉴和指导意义。 ( 2 ) 兼氧好氧工艺 牛樱、陈季华【3 8 】采用兼氧好氧工艺处理香料废水进行研究，并探讨了进水 浓度、水力停留时间( h i h ) 、有机负荷等因素对去除效果的影响。在常温下， 试验结果表明：经兼氧一好氧处理后的出水c o d c r 浓度约为1 5 0 m g l ，b o d 5 为 2 5 m g l ，色度降解到6 4 倍，去除率分别达到9 7 ，9 9 2 和9 9 7 。 ( 3 ) 生物接触氧化臭氧氧化工艺 曹卫华【3 9 】采用生物接触氧化臭氧氧化工艺处理某香料厂排放的香料废水， 实践证明：有机物的臭氧氧化效率经前期的低浓度冷凝和冷却水可达9 9 ，有 机物去除效率高并能清除异味。后期采用生物接触氧化工艺治理含高浓度工艺 废水的混合废水后，c o d c r 的去除率可达8 5 以上，出水水质可达标排放。 ( 4 ) 加压生物氧化法 闫广平，谷风，赵文生等【4 0 】采用加压生物氧化设备法对处理香兰素生产废 进行了研究，设备的曝气槽加压至2 0 0 k p a 条件下，进水c o d 浓度为1 5 0 0 - - - - 2 0 0 0 m g l ，曝气时间为6 8 h ，处理后出水c o d 1 0 0 m g l ，可达到污水综合 排放标准中的一级标准，且此法还具有反应速度快，去除率高，能耗低等特点， 针对因某些因素影响而无法采用生物法其但可生化性还较高时的中高浓度有机 废水处理，此法就特别适用。 ( 5 ) 催化化学氧化生物法 g o r o n s z y ，m c 【4 l j 则采用催化氧化结合生物法处理香料废水，进水 c o d 2 3 0 0 0 m g l ，出水c o d 弋 3 0 0 m g l ，b o d 一 17 5 m g l ，s s 一 2 5 0 m g l ，运行 效果良好。 ( 6 ) 气浮一水解s b r 工艺 黄益宏，杨文兵【4 2 】用气浮一水解一s b r 工艺处理高浓度香料废水效果进行 了试验研究，研究表明的：厌氧水解2 d ，s b r 曝气时间1 0 h ( 进水后期曝气1 h ， 曝气共计1l h ) ，污泥负荷0 0 8 k g ( k g m l s s d ) ，在上述最佳试验条件下，该 7 第1 章文献综述 工艺c o d 去除率约为9 9 8 ( 出水c o d 7 0 m g l ) ，而且他们还发现为提高厌 氧消化效率，通过投加生活污水后对厌氧水解处理效果确实起到了很大改善， 这对于生活污水的治理提供了一个新启示。 ( 7 ) 铁屑内电解u a s b s b r - 膜工艺 林衍、刘立恒等【4 3 】采用铁屑内电解u a s b s b r 膜工艺处理高浓度香料废水 进行了实验和工程实践。一切结果都证明：该套组合工艺对有机物的处理效果 比单用u a s b 和s b r 的组合工艺来得好，而且还具有较强的抗冲击负荷能力， 最终出水水质标准达到了中水回用，具有很高的推广价值和再研究意义。 1 4 混凝沉淀+ u a s b + b i o f o r 工艺简介 1 4 1 混凝沉淀工艺概述 ( 1 ) 混凝沉淀技术简述 混凝脚4 6 1 是一种常见的水预处理技术，它主要是预先向废水中投加化学药 剂以此来破坏水中物质的稳定性，最终得以去除废水中的悬浮物、胶体和有机 物等物质。 ( 2 ) 混凝沉淀的基本原理 混凝有着一个非常复杂的过程，其作用机理至今仍未完全清楚。因为它的 影响因素很多，如水中杂质成分、水温、p h 值、浓度、碱度、混凝剂的性质和 混凝条件等【4 7 4 8 1 。但大致是以下四种作用机理为主： 压缩双电子层作用【4 别 压缩双电子层理论是d l v o 理论所提出的，它因基于颗粒间的相互作用， 故着重强调凝聚的物理作用。当向废水中投加混凝剂时，胶体粒子的电位将 会降低或消除，同时水中反离子浓度也增加，这样一来胶体粒子的扩散层得以 压缩，排斥势能也降低，尤其当电位逐步降低最终达到临界状态时，胶体粒 子就会失稳，则胶粒之间就能发生相撞凝聚了。凝聚作用主要是由高价金属离 子( 如a l ”和f e 3 + ) 的压缩双电子层作用所引起的。 电中和作用【5 叫 该理论强调发生在胶体颗粒与絮凝剂水解产物之间的一种专属化学作用， 即胶体颗粒表面上的负电荷被絮凝剂水解时产生的某离子化合态吸附中和，从 而使得胶体颗粒表面脱稳发生絮凝。天然或合成的高价电解质无论其所带电荷 8 第1 章文献综述 和吸附胶体所带电荷是否一样，几乎都可吸附在胶体粒子上，只是吸附效果不 同而矣。例如水中粘土胶体是带负电荷，但它仍然与加入的阴离子型高分子混 凝剂发生凝聚作用。当带所带相反电荷的高分子或高聚合混凝剂与胶体粒子吸 附后，就能发生电性中和反应，进而使得胶体粒子表面的电位降低，胶体粒 了得以凝聚。 吸附一架桥作用【5 u 吸附架桥理论是指有机高分子或高聚合聚合物与水中的胶体粒子发生絮凝 作用，该理论的提出是基于电中和作用理论基础之上。其原理是溶液中的胶体 颗粒表面的上的一个或多个吸附位被散布伸展的长链状聚合物上的众多活性基 因所占据，因此一个长链分子聚合物可结合多个胶体颗粒，正是通过这样颗粒 物间的先吸附再架桥的方式将水中分散的颗粒物形成粗大的絮状物进而去除。 网捕作用【5 2 】 当高价金属离子( 如a 1 3 + 、f e 3 + 等) 作絮凝剂经水解缩聚后形成大量的氢氧 化物将胶体粒子和悬浮物从水中网捕析出。这些氢氧化物的网捕作用基本上就 是一种机械作用，因此当废水中的胶体颗粒杂质较少时，所需此类混凝剂的投 加量反而很大，反之所需的投加量则较少。即所需投加的絮凝剂量与被需去除 物质的浓度成反比。 1 4 2u a s b 工艺概述 ( 1 ) u a s b 工艺的作用原理 u a s b 工艺作为一种厌氧消化技术( 工程中也称厌氧消化) ，其作用原理是 在无氧条件下，利用厌氧微生物的新陈代谢作用使废水中的有机物最终被分解 转化成稳定的甲烷和二氧化碳的一种废水处理净化方法，它的实质就是一个生 物化学的转化过程。该工艺不仅能处理高浓度的有机废水，而且还具有能耗低、 去除率高和能够回收沼气能源等特点。 早在上世纪3 0 年代，人们己认识到厌氧微生物降解废水中的有机物过程主 要为酸化阶段和甲烷化阶段。1 9 6 7 年b r y a n t 5 3 】的研究证明，厌氧的两阶段模式 过于简单，不能说明实际情况，所以提出厌氧消化过程的四个阶段( 或三个阶段) 理论【5 4 _ 5 5 】： 第一阶段为水解阶段：即复杂的大分子或不溶性的有机物在厌氧微生物的胞 外酶作用下水解为小分子或溶解性的有机物。然后水解性或发酵性细菌将淀粉、 9 第1 章文献综述 纤维素等碳水化合物水解为糖类，蛋白质水解为氨基酸等。 第二阶段为酸化阶段：即将渗入兼性或专性厌氧细菌胞体内的可溶性有机物 分解转化成有机酸、醇类、醛类和c 0 2 、h 2 等。有时一、二阶段也被称为水解 酸化阶段。 第三阶段产氢乙酸阶段：即前二阶段产生的各种有机酸在产氢产乙酸菌作用 下被分解转化为乙酸和h 2 ，并在分解奇数碳有机酸时生成c 0 2 。 第四阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌利用前几段产生的乙酸、c 0 2 、h 2 和其它 碳水化合物转化生成甲烷。以上过程可由图1 1 表示。 i 水解酸化 产氢产乙醪严甲烷 图1 1 四阶段厌氧消化过程示意图 f i 9 1 1s t a g e4a n a e r o b i cd i g e s t i o np r o c e s sd i a g r a m 其实通过上述的简单论述，我们可以发现针对厌氧微生物的反应机理无论 是最初的两阶段理论，还是到后来所认识到的三阶段或四阶段理论，都是人们 对厌氧消化有机物不断深化了解认识的过程。 ( 2 ) u a s b 工艺的工作原理 上流式厌氧污泥床( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t ，u a s b ) 反应器是荷兰 w a g e n i n g e n 农业大学的l e t t i n g a 5 6 等在1 9 7 3 1 9 7 7 年研制成功的。u a s b 反应 器形状一般为圆形或矩形，常用钢结构或钢筋混凝土结构，主要包含进水和配 水系统、反应器主体、三相分离器及沼气收集利用系统，其中三相分离器是核 心部件。其结构及工作原理如图1 2 所示。 废水由厌氧反应器的底部通过进水系统向上经过含：有颗粒化或絮状污泥的 污泥床。厌氧反应就发生在与颗粒化污泥接触过程中。池体内微生物在厌氧状 态下产生沼气( 甲烷和二氧化碳) 形成内部循环搅拌作用，使得废水与污泥可 以进行充分混合，且生成的沼气经由顶部的三相分离器脱气排出，同时含有悬 浮污泥的废水分离进入沉淀区，因气水己分离，沉降区的沼气搅拌作用影响也 1 0 第1 章文献综述 消失，进而沉降区内沉淀性能良好的颗粒污泥会重返反应器的反应区主体部分， 净化后的废水经由反应器上方排出。 分 离 区 反 应 区 图1 2u a s b 反应器工作原理不慈图 f i g l 一2w o r k i n gp r i n c i p l es k e t c ho fu a s b r e a c t o r ( 3 ) u a s b 工艺特点 从u a s b 反应器的工作原理可知，其本质特点是在池体内用污泥颗粒化来 固定厌氧微生物细胞，以使得污泥龄延长，并保持较高浓度的污泥，分离了水 力停留时间和污泥停留时间，因此u a s b 工艺的负荷和处理效率都较高。该工 艺主要特点有： 反应器顶部设置的三相分离器，避免了附属污泥沉淀分离器、脱气设备 和污泥回流装置的设置，技术简单并简化了工艺，节省了投资和运行费用支出； 厌氧微生物细菌分解无机物是在无分子氧状态下进行的，因此不必给整 个工艺提供氧气，这样