（环境工程专业论文）吸附膜分离技术理论及应用技术研究.pdf

南开大学博士学位论文摘要 摘要 本论文利用粉煤灰制作的人造沸石为吸附剂，通过实验进行现有多级吸附理论的研究， 并在此基础上进行含高浓度氨氮的废水最佳处理工艺的研究，以确立吸附一膜分离技术处理 含高浓度氨氮废水的相关基础理论及应用技术。通过研究，本论文得出以r 结论： 1 新多级吸附理论 、 把单位吸附剂的平衡浓度引进现有的等温吸附曲线关系式，建立起等温吸附曲线与吸附 剂的添加量无关的关系，由此而得出的多级吸附理论，适用丁多级逆流吸附，多级升流吸附。 由单位吸附剂的平衡浓度和去除率的关系，可以选择出最佳的吸附剂，并且可以推断吸附剂 的性能和最佳的吸附工艺。 2 吸附一膜分离技术的处理工艺 当减小吸附剂的粒度，即采用粉末状吸附剂时，吸附速率会明显加快。但是，此时吸附 剂难以进行沉降分离，因此要考虑采用适当的方法来改善它的沉淀性。在应剧吸附一膜分离 技术时，还会出现粉末吸附剂浓度难于控制的问题，因此在考虑处理工艺时应避免采用多级 逆流吸附工艺。而建议采用多级串连的多点投加吸附剂的工艺( 以下称：并流吸附方法) 。 ， 3 多级逆流吸附一混凝技术 采用粉末吸附剂的多级逆流吸附工艺可以通过调整吸附反应槽中滞留的吸附荆量而使 其去除率达到最人并接近理论去除率。该工艺同时具有反应时间短、管理简便的优越性，非 常适用于含低浓度氨氮废水的处理。 4 高浓度废水处理 吸附一混凝一生物技术和吸附一混凝一气提技术比较适合于处理含有高浓度氨氨的废水。吸 附一混凝一气提法能够使大部分的氨态氨以氨气形式被回收，吸附剂使用量少，吸附反应槽只 用1 个槽就够了，使用后的吸附剂作为富含氨的优良肥料，还原到土壤中。而且，大部分的 白酒厂有锅炉设备，可利用锅炉排出的废弃物制造人造沸石。因此该方法用丁含有高浓度氨 。 ， 态氮废水的处理具有很好的应用前景。 关键词： 含有高浓度氨态氨的废水人造沸石多级吸附理论单位吸附剂的平衡浓度吸附一膜 分离技术吸附一混凝技术吸附一混凝一生物技术吸附一混凝一气提技术 南开大学博士学位论文摘要 a b s t r a c t i n ，t h i sp a p e r , t h em e t h o do fa d s o r p t i o no nt h ep l l r p o s et ou s et h ea r t i f i c i a lz e o l i t e ( c o a l f l y a s hb y a l k a l it r e a t m e n t ) a ；a d s o r b e n tw e r et r i e df o r t r e a th i g hc o n e e n t r a t i o n a m m o n i a n i t r o g e nw a s t e w a t e r i nt h es t u d y , io b t a i nt h en e w t h e o r yt h r o u g ht h eb a s i c r e s e a r c ht h et h e o r yo f m u l t s t a g ea d s o r p t i o n a n dt h e ni n v e s t i g a t eh i g hc o n c e n t r a t i o n a l r l m o m an i t r o g e nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tm e t h o d b yt h es t u d y , t h ef o l l o w i n gr e s u l t s a r ep r e s e n t e d ： 1 n e w t h e o r yo fm u l t - s t a g ea d s o r p t i o n t h eo r i g i n a l a d s o r p t i o ni s o t h e r mi sc h a n g e dw i t hs u p p l yq u a n t i t yo fa d s o r b e n t t h e r e f o r er e p l a c et h eu n i t q u a n t i t yo fe q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o ni n t ot h eo r i g i n a l a d s ，o r p t i o ni s o t h e r m t h e n e w a d s o r p t i o ni s o t h e r mi si n d e p e n d e n to f s u p p l yq u a n t i t y o f a d , s o r b e n t ，s h o w i n gn oc h a n g i n g + t h ed e f e c to ft h eo r i g i n a lf h e o r yo fm u l t s t a g e a d s o r p t i o nl i e si nu s i n gt h eo r i g i n a la d s o r p t i o ni s o t h e r m i nt h i sp a p e r ，ig e tt h en e w t h e o r yo fm u l t s t a g eb a c k w a r da n dp a r a l l e l a d s o r p t i o nb yu s e i n gn e wa d s o r p t i o n i s o t h e r m t h ep e r f o r m a n c eo fa d s o r b e n ta n dt h eb e s ta d s o r p t i o nm e t h o da r ea b l et oj u d g eb y c o n s i d e r i n gt h er e l a t i o no f t h e u n i tq u a n t i t yo f e q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o na n dr e m o v a l r a t i o ，a n dt h er e l a t i o no ft h eu n i tq u a n t i t yo f e q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o na n dg r a d i e n to f a d s o r p t i o ni s o t h e r m 2 a d s o r p t i o n 。m e m b r a n es e p a r a t i o nh y b r i dt e c h n o l o g y i n t h e a d s o r p t i o n m e m b r a n es e p a r a t i 。o nh y b r i dt e c h n o l o g y ，t h ec o r p u s c l et y p eo f a d s o r b e n ti si n e v i t a b l yn e e d e d t h ec o r p u s c l et y p eo f a d s o r b e n tr e a c t i o nr a t ei sh i g h ， b u ti t ss e t t l ev e r o c i t yi sq u i t es l o w t h e r e f o r et h i st e c h n o l o g y n e e d st or e v i s et h es e t t l e v e l o c i t yo f a d s o r b e n ti nt h er e a c t o r b e c a u s eo f a b o v er e a s o n ，t h i st e c h n o l o g yd i f f i c u l t t oc o n t r o lt h e q u a n t i t y o fa d s o r b e n ti nt h e r e a c t o r ，s ow eh a v et os t u d v a d s o r p t i o n 。m e m b r a n es e p a r a t i o nh y b r i dt e c h n o l o g ya sm u l t s t a g ep a r a l l e la d s o r p t i o n m e t h o d 3 m u l t - s t a g eb a c k w a r da d s o r p t i o n c o a g u l a t i o nt e c h n o l o g y m u l t 。s t a g e b a c k w a r d a d s o r p t i o n c o a g u l a t i o nt e c h n o l o g yc a l l e a s i l y c o n t r o lt h e 南开大学博士学位论文 ，摘要 q u a n t i t yo fc o r p u s c l ea d s o r b e n ti nt h er e a c t o r b yt h es e r i a lo p e r a t i o n ，w eg u t t h e r e s u l t so ft h er e m o v a lr a t i ot h a ti sa p p r o x i m a t ew i t ht h a to ft h et h e o r yo f m u l t s t a g e b a c k w a r da d s o r p t i o n t h i sm e t h o dn e e d sas h o r tr e a c t i o nt i m e ，a n di se a s yt oo p e r a t e ， b u tn e e d sa l a r g eq u a n t i t yo f a d s o r b e n tw h e n t r e a t i n gh i 曲c o n c e n t r a t i o nw a s t e w a t e r t h i sm e t h o di sg o o df o rl o wc o n c e n t r a t i o na m m o n i a n i t r o g e nw a s t e w a t e r t r e a t m e n t 4 t r e a t m e n to fh i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i an i t r o g e nw a s t e w a t e r t h e r ea r e p o s s i b i l i t i e sb y t h e a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o nb i o l o g yt r i p l eh y b r i d t e c h n o l o g y , o ra d s o r p t i o nc o a g u l a t i o na i rs t r i p p i n gt r i p l eh y b r i dt e c h n o l o g yt r e a t i n g h i g hc o r , , c e n t r a t i o na m m o n i an i t r o g e nw a s t e w a t e r b e c a u s eo fd i l u t i n gw a s t e w a t e r , t h e l a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o nb i o l o g yt r i p l eh y b r i dt e c h n o l o g y n e e d sl a r g e s c a l ef a c i l i t y a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o n a i r s t r i p p i n gt r i p l eh y b r i dt e c h n o l o g yc a ns e p a r a t e t o r e c l a i ml a r g ep a r to ft h ea m m o n i an i t r o g e na sa m m o n i ag a s i tn e e daf e wq u a n t i t y a d s o r b e n t ，a n do n l yo n er e a c t o r t h eu s e da d s o r b e n tc a nb er e u s e da sh i g hq u a l i t y f e r t i l i z e r ，a n dr e t u r n e dt ot h es o i l f u r t h e rm o r e ，t h el a r g ep a r to f t h eb a i j i ub r e w e ri n c h i n ah a v eb o i l e r ( c a nm a k ea r t i f i c i a lz e o l i t e ( c o a lf l ya s hb ya l k a l it r e a t m e n t ) ) o n t h eo n eh a n d ，t h i sm e t h o dc a nb eu s e di nt h eh i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i an i t r o g e n w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，o nt h eo t h e rh a n d ，i ts e t t l et h ei n d u s t r i a lw a s t ea sc o a la s h t h e r e f o r e t h i sm e t h o du s e d f o r ，t r e a t i n gh i g hc o n c e n t r a t i o n a m m o n i an i t r o g e n w a s t e w a t e rt oh a v et h eg o o da n d a p p l i e df o r e g r o u n d k e y w o r d s ： h i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i an i t r o g e nw a s t ew a t e r ，a r t i f i c i a lz e o l i t e ( c o a lf l ya s h b ya l k a l i t r e a t m e n t ) ，t h e o r y o fm u l t s t a g ea d s o r p t i o n ，n n i tq ua n t i t y 0 f e q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o n ，a d s o r p t i o nm e m b r a n es e p a r a t i o nh y b r i dt e c h n o l o g y ， a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o nh y b r i dt e c h n o l o g y ，a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o nb i o l o g yt r i p l e h y b r i dt e c h n o l o g y ，a d s o r p t i o nc o a g u l a t i o na i rs t r i p p i n gt r i p l eh y b r i dt e c h n o l o g y 南开大学博出学位论文前言 前言 膜工葱是班一种鲜为人知的特殊生产方法发展起来的一种有效的 工艺，。膜分离过程魑一个高效的分离过程。例如，在按物质颗粒大小 分离豹领域，以重力为基础戆分离技术蛉最，l 、极限蹩| | 瑶，两貘分离 技术中却可以做到将分子量为几百，甚至几十的物质进行分离。目前 已有多种商品化的聚合物膜和秃机膜能提供于不同的殿用目的，如海 本淡化，滚采处理以及化学工数孛有瓿混食物料的分褰等。睫若貘分 离技术越来越广泛地应用于废水处理过程中，膜工艺的研究成为研究 热点之。膜工艺就爆广泛的意义来说，每种膜都是一类过滤单元。 与逶豢戆进滤分离邀程一样，要求棱分离戆混合戆中至少有一种缀分 可以无阻碍地通过膜，而其他的组分则不同程度地受到阻滞。而鬻去 除废水中的离子，叫须采用反渗透膜。因此被分离物的颗粒越小，需 要酶努郝攘动力越大。 i 吸附一膜分离技术鼹一种减低能耗的技术，以吸附剂除去小分子量 的物质( 溶解盐类) ，微滤膜来除去微粒子吸附剂的处理方法。目前 污承矮域的一个难题是发簿工蹙静废母滚与废籍浆处疆与处置。这类 废液具有以下特点：c o d 浓度高、色度高、含高浓度有机氮，有时有 机氮含量2 0 0 0 m g l 。传统的生物法难以处理。处理上的难题主要是 永孛的氨态氮。 本论文研究从发酵工业废水处理需要出发，从粉煤灰制作的人造沸 聂作为吸附测，以确悫对含高浓度氨态氮的废液的吸黔处理方法为霹 的，通过察验结采进行现有多级吸附理论的研讨，塞予新多级吸附理 论对含高浓度氨态氮的废液最邋合的吸附处理方法进行研究。而通过 该研究缝采整理各耪吸附法的最适合应用菠围和既存靛课题。 南开大学博士学位论文第一章 第一章综述 卜l 研究目的与意义 由于经济的持续快速发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出，缺 水范围不断扩大，缺水程度日趋严重。水资源的短缺和水污染的加剧已成为社会 和经济发展的主要制约因素。近年来，对污水中含氮和磷物质的有效脱除已成为 广为关注的重要研究课题。废水处理中的除氮的技术，一般是以生物脱氮方法把 水中的氨氮污染物降解为n o ：，一等硝酸态氮；如果要把这些降解产物进一步去除， 则须进行反硝化处理。但是，由于废水排放标准中对n o i 和n o 。的控制小充分， 往往不做反硝化处理而排放。对于回用水，特别对于给水，对n 0 。和n o ：是有规 定标准的，因此，反硝化脱氮是废水回用处理和给水处理的重要环节。 表卜卜l 回用水质标准“1 水质标准 再生水用柞市区景理坷道用承的建 水质标准：氨i u ( 以n 计m g 几) 生括杂用水水质标准c j 2 5 1 瑚 ：氨氯( 1 ；l n 计m 叽，) 农田难溉水质标准( g b s 0 8 4 - 9 2 ) ：( 凯氏氮lm s l ) 国家迫业水准标准( c b i l 6 0 7 8 9 ) 夏季( i o ，非夏季( 2 0 厕所便嚣冲洗。2 0 i 洗车，打扫t1 0 水作t1 2 i 凯氏氰- 早作t3 0l 凯氏氰- 蔬菜：3 0 # 准# m 期限 ! 标准 标准m断扩日女m 有t f r 4 r - i f tm 有 * # 自 p 目喧6 9 田 e m # 镕b 孟稠t j 自 2 5 d 窜 物腿i o d s ) 3 0 0o 叠 化举h 臣| t ( c o d c r ) 5 0 0o - i * # 动 ：油 【n 1 嗣【化4 打 【i t 【化虎 2 0o e 口d i t f “p * 1 0 单l 蔓 1 日 # w i # 目日于音m * “o l a s ) - 惦 2 o a ,5 d 呻 圆礴舶【喙浮蚰盘宽至3 0 0 m g l 对排入带有二二盘e 污水处理广曲事科宾江污水管阿的造纸皮革，l 自t - d l i h ，洗毛酿造 笈醇，生钓制药，冉掌e 加工纤堆扳等工叫擅示，b o d 。可放宽至6 0 0 m g l ，c o d er 可放宽至1 0 0 0 m e t ， 件瞑崖还可以与市政考引1 协商 * 1 匠氟g ( j m 水体古氟量 0s m 盯容许# m 镕 为排 术性河流和圭f 雨性水域的控制指标 ( 酊合成脂肪匕 业毒 扩改s m 扎现有企业为75 h l 扎 表卜卜2 第二类污染水质标准“ 一2 一 巍舞大学博士学位论文第一章 但是，如利用生物法脱氮工装处理含高浓度氮的废水，如氨氮浓度然1 0 0 0 mg l 殴主戆发酵工邋懿疲母滚靼酒糟滚捌“废承薅，茨磷倦囊需要躺碳海爨褰达 3 7 5 0 mg l 以上，由予疲液本身所能提供的碳源明鼹不足，而需隳外加碳源， 则会增加处理成本。因此，研究高效脱氮工艺具有重袋意义。 煤炭莛整界馕耋最丰誊盼佬看璐瓣辫阚。12 0 0 0 年泰，整赛媒发捺爨可采 储餐为8 4 2 亿吨。按目前生产速度可开来2 0 0 多年。在中国的能源资源分布中， f 煤炭占34 ，水力占2 22 ，石油天然气占4 4 。在相当张一段时期内，煤炭 爨建孛雪蕊麦要齄漂 7 1 。孛鳓因鼍经济帮社会发震幸五计划纲要鞠确撬塞“揍避 资源综合利用技术研究开发”，“加快废弃物处理的产蛾化，促进废奔物转化为可 悄资源”1 8 1 。1 9 。这是今后拥当长一段时期瓷源利用的燕要指导方针。粉煤取是 漾炭工壁靛痰弃耱之一。颡蓠多爰寒裁捧瓣灾挂鞍翮绦瀑秘耨，餐矜攥获菸剩丽 率目前仍很低( 约2 0 左右x 大部分粉煤扶被闲置，并占用大量土地，谶成环境污染 l o l 。1 1 “。( 图1 1 1 ) 銎1 - 1 - 1 溪在鹣处理穗援( 弱本 粉煤灰是煤在高温1 3 0 0 v 燃烧时产生的一种固体鹰物，以s i g 茅【la 1 ：嘎为主 鼷成分，其颗粒呈多孔蜂窝状组织，具谢较大的比表瑚积。”h 1 ” 、 ， 早在2 0 整纪7 筝嚣拐，大翻薤臻褡煤获、蔻碱为主笺鞭籽，露醚适量氧氧 化铝研制并生产了人造沸孑彳“咄m 1 m “。沸石具有吸附阳离子性能。 尤其是易吸附单价阳离子。沸石对洲+ 具码高选择性。n 。+ n a + m g “& c a ”“”3 “ “3 。辜翊人造漆石藩去承中簿氨氮，同时还可苏麟决废弃耪韵炎妥阉题。暇 附了氨氮的沸石作为肥料避行处置。 一3 * 禹舞大学博士学校论文第一章 、膜分离技术正在越来越广泛地应用废水处理过程。“。“”1 。膜过滤过程 p 与遴霉豹过滤邋程一撵要求被分离熬混合镄孛至少有一糖鳢分几乎露以无疆鼹 地通过膜，而其他的组分则不问程度地受到阻滞。按照所要过滤分离的物质类型， 过滤膜可分为微滤( m f ) 膜、超滤( u f ) 膜、纳滤( n f ) 膜和反渗透( r 0 ) 膜等。m f 袋主要囊予去羧承中擞笑鬏耱谚，广泛竣瘴瓣予簸臻水深发炎理、稻r 工艺以及 r o 系统的前置处理工程中。在本研究的“离效吸附膜分离工艺”中也采用了m f 膜。 本论文强矫究开发发酵：c 监中滔精凌承处理静黢氮处理技术为蘩豢，在理论 与实验的基础一匕，对吸附一膜分离技术进行了比较深入的研究。在现有多级吸附 理论的基础上，根据实测的实验数据，提 土i 了与本研究棚适应的吸附理论，并且 l f 貘索+ 了利瑟数学模羹诗簿预测：l ：艺淫麓，为实际应舔稳傲| 餮导静王俸。 1 - 2 高浓度有机氮废水的处理现状 发酵工业多以农副产品为主要原料，因此生产过程中摊出的废溅水”( 如酒 精稽，自潘睾骜，麦稽，废酵母，黄浆东，大米浚，薯干渣，玉米浆渣等) 中含有丰富的 蛋白质。氨基酸，维生素以及糖类和多种微量元素表1 - 2 - 1 。 表l 之一1 食品发酵韭废渣承主要戒分含量 d h 值g 45 2 53 45 33 s ( 还原糖)0 2 2 a 碍o 4 湛羹o 秘0 ，2 211 ，i # 馐疆蓐耱 ，2s 。，瓠柏秘4 * 馐尊蘩4 。24 21 + s 。秘辑签 84弱 f 麓蠹o s8 控3 。越s 辅p + f i 【l0 1 3 o 3 1i 15 1o 9巧 口硪10 嘁 0 + 0 0 5o 1 6 口1 1 口描 u ( 各氨酿】 17 。 淀糟) 1 w 攫0 豳 髭+ s为1 西撼 b o d a j l 箍3瓣 目前，这类废水一般采用厌氧一好氧处理一i ：艺。但是，由于废水中的氨氮浓 褒逑塞，赝强处理承缀臻达到撰敖标准。 1 - 2 - 1 白酒工业 ，鸯潘是中瓣传统兹蒸镶滋，一也是| 器主六大蒸镶灞之一。自滔生产采墙的瑚 i ， 态满醅发酵和同态蒸馏4 # 统操作，是世界上独特的酿酒工兰。白酒品种繁多、j 。 4 南开大学博士学位论文第一章 量大，占饮料酒5 0 以上，是广大人民喜好的饮料，尤其是矿工、牧民、伐木工、 渔民等劳动人民的消费必需品。 白酒行业是耗能、耗粮大户，白酒属嗜好性消费品，中国政府以征收高税的 方式限制其发展。但由于白酒行业是利税大户，白酒又是人民生活不可缺少的消 费品，对中国政府和社会有一定的贡献。随着人民生活水平的提高，社会生产力 不断发展，白酒产量也逐年增长，生产能力现已超过6 5 0 万t ，1 9 9 8 年白酒产量 为5 8 5 万t 。 1 - 2 - 1 - i 白酒生产工艺 白酒生产工艺可分为固态法和液态法两种。前者劳动强度大，原辅材料消耗 多，但产品质量好，大多用于名优白酒生产，其年产量小；后者先用液态法q 二产 食用酒精，再进行串香、调香或固液勾兑，又称新工艺白酒，即液态法白酒，其 年产量大，工人劳动强度低，原辅材料消耗小，己成为中国大众化、物美价廉的 饮料。本章节只限于以粮食为主要原料、采用固态发酵、以甑桶蒸馏的生产方式 生产的白酒。目前，全国约有白酒企业2 万多家，固态法生产的白酒约2 0 0 3 0 0 万t 。同时，每生产l t 粮食| 二j 酒需耗用3 t 粮食( 2 5 t 原料，0 5 t 制曲用粮，原 料出酒率4 0 ) 、1 t 标准煤、5 0 k w h 电和4 0 8 0 m 1 水。 白酒生产分为续渣和清渣两种工艺。续渣法将渣子( 粉碎后的生原料) 蒸料 1 + j 。 j 后，加曲( 大曲或麸曲和酒母) ，人窖( 即发酵池) 发酵，取出摺醅蒸酒，在蒸完泗 的醅予中，再加入清蒸后渣子( 清蒸) ；亦有采用将渣子和酒酷混合后，存甑桶内 同时进行蒸酒和蒸料( 混烧) ，然后加曲继续发酵，如此反复进行。由于生产过程 一直在加入新料及曲，继续发酵、蒸酒，故称续渣发酵法。采用续渣发酵法生产 大曲酒的工艺流程见图卜2 一l 。由幽卜2 1 可以看出，白酒生产的废渣水主要来 自洗涤水、冲洗水、冷却水以及白酒糟。 图l 一2 一卜i 白酒生产工艺流程 一5 一 南开大学博士学位论文第一章 ：h ： 热 水 扬 砖 加 丈 曲 水 雄 卜2 - 1 - 2 白酒生产废水水质与水量 装 甑 霎 留 工 粉碎 引蓁 白酒生产大多以高梁，小麦，玉米等为元辅材料，只是酿酒工艺各有不同，但 不论采用哪种工艺，其废水的排放点基本上为以下几处，且均属问歇酿酒车间 ， l 冷却水，蒸留操作工洗涤水，蒸留锅底排水，蒸留工段地面冲洗水，发酵池渗沥水： _ 地下酒库渗漏水：罐装车间的酒并清洗水，下沙，糙沙一l ：艺操作期的高梁冲 洗水和浸泡排放水：锅炉房水膜除尘废水，冲洗水 表1 _ 2 一卜1 白酒车间几种废水水质和水量 p 珏疽c o i l 怔l )g o d ( f l )o 蘑氯 毗g 几) pb 酗f l ) p ：8 8 f m g i , )占k 盛捧量比率( 狰排 7 7 jl l 小嗣4 蔫g i 塘水 3 卜3 j1 1 4 帅一l 帅0 0 日站帅“0 0 03 2 s ，1 0 2 03 2 5 l 蛇03 j 4 - 4 科1 , 6 翩黼末 4 84 3 0 忡一1 3 0 帅m2 l 舯o ，们0 0 0啦 啦7 0 3根小 蒸宙础啪褊中洗未4 84 i 帅一1 1 0 呻 1 6 0 8 10 02 4 蕞姝怍工鼬 洗隶荇j k 鼢 2 7 咭翳2 7 6 嗡3l 站- 5 s 71 0 以年产供销5 0 0 t 白酒车阳j 及酒库为例，分别介绍各种废水的水质与水量。 、 地下酒库渗水污染负荷大，悬浮物含量低。白酒车间冷却水，蒸留锅底水，发酵 l l 池盲沟水，蒸留工段地面冲沈水，蒸留操作工具清洗水等的水质与水量可见表 l 一2 一l ，由表可见，白酒车瞄的主要污染源是蒸留锅底水( ( ：( ) d l l ，4 0 0 1 0 0 ，0 0 0 m g l ) ，发酵池盲水( c o d4 3 0 0 0 1 3 0 ，0 0 0 m g t ，) ，蒸留工段地商冲洗 水( c o d4 ，t o o 1 7 ，0 0 0m g l ) ，但上述三种废水占车库废水总排放量比例很 小。在下沙，糙沙艺生产期，则主要排放废水为高梁浸泡水及高梁蒸煮锅底残 液，几种废水的水质和水量司见表12 - 2 。i l i 洒车间几种废水水质和水量基耷j 。 一6 一 大澶汾蓿h 蕞甑燕冒 j1i，i 出缸拌糠出瓿丈曲 装矗蔽料 i1i 势 南秀夭擎薄士学饿论文第一章 反映了白酒工业废水的特性，具有普遍性。从水质与水量可以看出。 表1 - 2 - 1 - 2t 沙，糙沙工艺痤拳承壤强拳量 i永淑lp h 值c o d ( m l )b 0 1 ) ( m g l )捧放量( m 3 d ) i 黼 柏la 87 柏 i 褥鬃漫排 3 3l 3 ：77 1 9 02 7 秘 l 囊豢鬟塞隶糖l6 57 躺1 蕊融4 1 - 2 - 2 味精工她 溱穰，学名茺0 一爸氨酸攀镶一承合貔。它鬟广泛豹应爱是食晶勋鳄壤味裁， 藏质量分数在0 2 o 5 时有很强的肉类鲜味。以谷瓴酸单钠为主要成分，再 配以少量呈昧核营酸( 5 一一肌苷酸、5 一鸟菅酸) ，制成特鲜味精，其鲜味比单 谷鬣酸钠浓褥多。其次，在医药方蘑，臻耩对稃经衰弱、翕疲劳、爵忆力藏送、 神经性癫痫和肝昏迷等都具有疗效。在工业方面，味精可以作为人造革、合成纤 缎簿的原料。 一 l 。 i 售2 0 世纪6 0 年代鲜昧裁睬糖以及瑙鳟潮j i 您营酸镶j i 鸟硗营酸镝发酵法每产 取得成功以来，味精生产量逐年上升。该行业已成为中国发酵工业的主要行业之 。1 9 8 7 - - 1 9 9 2 年的5 年，味精平均年递增率为2 2 ，年产量已达世界第一：8 ( ) 年代，味精生产企业已发展到1 8 0 多家。随着竞争、分化、重缀、淘汰，到1 9 9 4 年底，从发酵到味精全过程生产的企业仅剩4 8 家，只生产谷氨酸或外购谷氮酸 制造跨精豹半生厂家有撙家，合订s 7 家。 1 9 9 6 、1 9 9 7 、1 9 9 8 年味精年产量分别为5 5 0 万t 、5 6 6 4 万t 、5 9 0 3 万t 。 尽管如此，中图人均年消耗味精量还只有4 0 0 9 左右，而台湾省已达2 0 0 0 9 。因 此、宅国将是擞爨上最大豹港奁妹精滔费索场，逛就是说，嚎糖生产会稳步发展。 i f 本世纪初( 1 9 0 9 年) 味精作为商品问鲢，给人们的烹调食品带来了鲜荚；但在 2 0 世纪即将结束的今天，人们在享受这份鲜美的同时，也应该深刻地认 到味 旗生产绘环凌繁寒熬严重污染。 l 一2 2 1 味精缴产工艺 味精瓣生产有发酵法韬承解法琵耱，缆帮以发繇法送行生j “。谷氨酸发静 一7 一 南开大学博士学位论文第一章 主要以糖蜜和淀粉水解糖为原料。国内以淀粉水解糖为原料居多，而国外几乎都 以糖密为原料生产谷氨酸。所以，味精工业是以大米、淀粉、糖蜜为主要原料的 i 加工工业。其生产工艺与其他发酵产品一样，为原料一处理。淀粉一液化一糖化 一发酵一分离与提取一产品。味精生产工艺主要有淀粉水解糖的制耿、谷氨酸发 酵、谷氨酸的提取与分离和由谷氨酸精制生产味精。味精生产工艺流程可见图 1 2 2 一l 。 图卜2 2 一l 味精生产工艺流程 卜2 - 2 - 2 味精生产废水水质与水量 由味精生产工艺与主要污染源( 即图l 一2 2 一1 ) 可知，其手要废( 渣) 水术 自： 原料处理后剩下的废渣( 米渣) ；发酵液经提取谷氨酸( 夫酸) 后废母液或 离子交换尾液；生产过程中各种设备( 调浆罐，液化罐，糖化罐，发酵罐，提 取罐，中和脱色罐等) 的洗涤水：离子交换树脂洗涤水与再生废水：液化 ( 9 5 度) 至糖化( 6 0 度) ，糖化( 6 0 度) 至发酵( 3 0 度) 等各阶段的冷却水；各种 冷凝水( 液化，糖化浓缩等工艺) 。表1 - 一221 给出了中围内几个大中型味精 厂的水质，水最情况味精生产主要污染物，污染负倚和排放量可见表 l2 2 一l 。山表l 一2 21 可见，发酵废母液或离子交换尾液虽占总废水量比例 较小，但是污染c o d 负荷高达3 0 ，0 0 0 7 0 ，0 0 0m g l ，废母液p h3 2 ，离 子交换尾液p h1 8 2 0 ，是味精行业急待解决的高浓度有机废水。 南开大学博士学位论文第一章 表卜2 2 1 中国部分味精厂废水水质，水量 删日j：瞻椿厂青岛睬麓广邹平味精厂沈阳睐精厂 捧放标准 浓废永漆废水浓废水裱废水浚废水浓演废水混合 水k m 3 a ) 枷鲫7 的3 5 0蛐1 0 2 a d c o d ( m g 艮2 蝴 1 5 6 蝴5 洲1 湖2 7 醴 3 0 0 b o d ( m g ，l )1 哪 7 5 0飘啪02 舢7 5 0o1 5 0 p ：苴氟( m g l )! 帅 2 1 咖1 姗2 2 5 p ：总取m e t , ) 铷o3 潮7 吣3 0 0 ( 卜3 2 0 0 口：s 0 4 。( r a g l ) 2 1 帅8 0 5 7 0 p 6 5 0 02 0 0 p h 值 1 s 一1 65 - 63 o 321 _ s 1 65 - - 66 - , 0 而属于中浓度有机废水的洗涤水，冲洗水排放量大( 1 0 0 - - 1 5 0t t 产品) 其污染c o d 负荷为l ，0 0 0 2 ，0 0 0m g l ，相当与啤酒行业的废水污染负苟，也 是应该设法治理的有机废水。至于冷却水，只要管道不渗漏，是不应该有污染负 荷i 当然，冷凝水也还有一定的负荷。有关味精厂水质，水量可见表卜2 2 2 。 ， 表1 - 2 - 2 - 2 味精生产主要污染物，污染负荷和排放量 弼燃p h t c o d o n 扎)b o d 5 m 鲥p ：船( m 矿uj ：n i l 3 - n ( m 班)p ：a 茸l s 0 ( m 扎)口幔曩) 删粼螂隔) 剞嘲_ 于变捷甩 删国孵粕 1 p 1 03 0 0 0 7 帅0 0卸0 0 0 - 4 凹0 01 2 0 0 2 0 0 帅5 0 0 7 0 0 08 0 0 2 0 0 0 00 , 2 - 1 511 p 卸 中j i 嘲潮诛舯 弥13 p 4 。5】0 0 p 0 06 0 卜1 2 0 01 5 p 2 5 00 ，h s1 0 2 5 0 馘艄j i c 再 鼍木) 6 1 01 0 p 5 仲6 0 06 1 5 0 】5 心5】0 0 一! 帅 臌口) 】舯0 - 4 5 0 05 0 旧0 0 01 4 1 5 00 , 2 - 0 53 0 0 一蚴 1 - 3 煤炭工业现状 卜3 - 1 煤炭利用现状 中国是世界能源生产和消费大国”“3 ”。”1 。煤炭从资源上讲是丰富、可靠 的能源，从经济上讲是廉价、有竞争力的能源，从环境上讲是可以高效、洁净利用 的能源。煤炭存未来相当长的时期内仍将是主要能源，作为基础能源的地位足不 口j 动摇的。根据“十五”计划，到2 0 0 5 年煤炭在能源生产结构中将下降约2 个百 分点，但煤炭年产量将增加近2 亿t ，说明末来煤炭1 业还有较大的发展空问。而 煤炭是世界储鼍最丰富的化石燃料。”。2 0 0 0 年术，世界煤炭探明可采储量为9 8 4 2 亿t 。表1 3 一 给出了界主要采煤国家储煤炭量按目前生产速度可丌采2 0 0 多年 9 。 南开大学博士学位论文第一章 表1 3 1 世界主要采煤国家储煤炭量 玉和叠 f m 袁和蛾 i _ ， 羹曩 中瞳 窟 土剃蟹 日 麓兰 知事) = 单尼 戛! 霸 曩x 暗 竞一薯 0 计 i - 世界各地都有煤炭资源，占世界煤炭资源的7 0 。就煤炭质量而言，亚洲中 国政府优质煤( 发热量大于5 7 0 0kc al kg ) 占总资源的比重较高。世界主要 产煤国家的煤炭生产量见表卜3 2 。 t表卜3 2 世是主要产煤国家的煤炭生产量 瞳毫i 口q q 址估计ti 帮批i ，蚺蚍 在中国的能源资源分布中，煤炭占7 3 4 ，水力占2 2 2 ，石油天然气占4 4 。 在相当长一段时期内，煤炭仍是中国的主要能源。表l3 3 列出世界主要国家的 i ， 煤炭消费量。 1 0 一 嚣= 嚣= 南开大学博士学位论文第一章 寰卜3 3 列出世界主田毫的爆嶷消费眦。 日生- ”1 年 l ”年i 4 ，年 瞳- n ，1 ： 申目，7 ，” ：，275 ， 曩 i ：， ：_ ? 一，一 i 1 ，l ，】l 41 日毒 i3 4 】l 72 翻 i ”li l ，i hl ， 膏蕃 2 5ii l ，1 lz zi 馥兰 ， ， 土诩i ：，1 c ， 田l ， ，l t l ” 囊蕾苒曩- p 奎訇24 0 1 年世年青 ，煤炭资源是有限的，是不可再生的一次性能源，煤炭又是不“清洁能源”， ， 随着煤炭的开发，有限的资源逐步减少，同时，不合理的煤炭开发和利用造成严 重的环境污染，已制约了煤炭工业的可持续发展。煤炭开采引起的地表塌陷累计 达4 0 多万km2 ，排放矸石量累计3 0 多亿t ，每年全国煤矿排放废水2 2 亿t 。凼 此，搞好资源综合利用对促进矿区开发，可持续发展具有明显的现实意义。 卜3 2 煤灰利用现状 粉煤灰，目前多用来制作耐火材料和保温材料，但粉煤灰及漂珠的利用率仍 很低( 约占2 0 左右) ，大部分粉煤灰及漂珠闲置，占用大量土地，造成环境污染。 ，粉煤灰是煤燃烧排放出的- 种粘土类火山灰质材料。狭义地讲，它就是指锅 ， 炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物，简称灰或飞灰；广义她讲，它还包括锅炉 底部排出的炉底渣，简称炉渣。灰和渣的比例随着炉型、燃煤品种及煤的破碎程 度等不同而变化，目前世界各田普遍使用的固态排渣煤粉炉，产灰量占灰渣总量 的8 0 9 0 。 中国粉煤灰利用起始于2 0 世纪5 0 年代，并于6 0 年代设定了专门机构，丌 展了这方面的工作。最初的发展方向是制做建筑制品和建筑材料，但进展缓慢。 1 9 7 9 年以前的利用率还不及1 0 。作为一项重大的经济政策，并提到战略高度， 则是在改革丌放以后，国家和地方制定了一系列鼓励粉煤灰资源综合利用政策， 有力的推进了粉煤灰的利用，1 9 9 5 年，粉煤的利用率上升到4 1 7 。6 】“1 。至今 _ j 比较成熟的技术和己建成生产线的有：粉煤灰气混凝土、粉煤灰免烧砖、粉煤狄 硅酸盐水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰筑路、粉煤狄充填等。 一1 1 南舞大擎薄士学彼论文第一章 从2 0 世纪8 0 年代以来，国家和一些地方政府出台了系列有关粉煤灰资源 综合巍舅】数致繁渡麓，投大撼摆动了粉攥敬综合翻胡事业粒蓬教发震。早在1 9 8 5 年9 月，国务院批转国家经娄关于玎展资源综合利用若干问题的暂行规定的 通知( 国发 1 9 8 5 1 1 7 号) ，其中就提出了鼓励企业积极丌艘包括粉煤获在内的资 潺缀合剩甥接旋翥铙惠玫繁。蘧螽1 9 8 7 年9 揭在芜湖召开了“第二次全国资源 综含利用工作会议”，又确定了把粉煤灰利用列为资源综合利用的突破口。后来 _| ， 国家计委、能源部等部委，些省、市又多次召开了粉煤灰综合利用工作会议， 1 ， 积强定菇夔，怒办法，摇动狯潆获绞综合剽蠲。 为了模清国内粉煤灰利用技术的基本情况，1 9 8 8 年圈家计委资源节约和综台 利用司委托中翻城乡建设粉煤灰利用技术开发中心，承担“粉煤灰利用技术现状 及发震方南静磷究”漂踅，然惹予t 9 8 9 年饶成立了全黼耱潆获综翕鞠弱小缝， 专门领导和组织协调粉煤扶综合利用工作。在组织有关方面的专家、学者、教授 从攀粉煤狄综合利用研究工作的同时，蕾手制定一些规定和办法，并在1 9 9 1 年， 蠢鬻家计委办公j 亍发出“关予印发中国粉缫放综合剥用技术改革及其实施要点 的通知”( 计办资源 1 9 9 1 ”5