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(环境工程专业论文)混凝厌氧电极sbbr法对榨菜废水的处理研究.pdf.pdf 免费下载
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独创性声明 删 目: 混凝:压氢:鱼拯s 旦旦洼殖控苤废盎鲍处堡盈究 明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者:刘江国云j 江,习 签字日期:2 0 11 # 0 5 月0 5 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书,本论文:口不保密,口 保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名:刘江国乍jb s - 司导师签名:陬矿k 签字日期:2 0 11 年0 5 月0 5 日签字日期: 知,晖易月乡日 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 通讯地址: 电话:(2 邮编: 综合治理技术研究( 2 0 0 7 b a d 8 7 b1o 一5 , 2 0 0 7 2 010 ) 课题对本文的支助; 2 、感谢国家“十一五 水体污染控制与 治理重大专项,库区山地村落生活污水 及人畜粪便前端处理技术装备及示范 ( 2 0 0 8 z x 0 710 4 0 0 2 0 7 b ,2 0 0 9 2 011 ) 课题对本文的支助。 - _ o _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ 。_ - _ _ _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ _ 。- 。_ _ _ _ _ 一 1 2 1 高盐废水生物处理技术研究进展2 1 2 2 高盐度废水对常规生化处理方法的影响7 3 1 2 3 高盐废水生化处理的可行性4 1 3 混凝沉淀在水处理研究中的研究概况4 1 3 1 混凝原理4 1 3 2 化学沉淀法除磷原理5 1 3 3 混凝剂的选择6 1 3 4 混凝法在废水处理中的应用6 1 4 废水厌氧生物处理研究概况6 1 4 1 厌氧生物处理原理7 1 4 2 厌氧生物处理的影响因素7 i 4 3 厌氧生物处理在废水处理中的应用7 1 5 电极生物膜法在水处理研究中的研究概况8 1 5 1s b b r 工艺概况8 1 5 2 电极生物膜法高效反消化机理8 1 5 3 电极生物膜法在废水处理中的应用9 1 6 选题切入点9 第2 章引 言1 1 2 1 研究目的与意义1 1 2 2 研究主要内容1 2 2 2 1 混凝对榨菜废水的预处理研究1 2 2 2 2 厌氧降解对榨菜废水的处理研究1 2 2 2 3 电极s b b r 系统对榨菜废水的处理研究1 2 2 3 研究技术路线1 2 第3 章材料与方法1 5 3 1 试验材料与装置1 5 西南大学硕士学位论文 3 1 1 试验装置“1 5 3 1 2 试验材料1 5 3 1 3 测试仪器及分析方法1 5 3 2 试验设计与方法1 7 3 2 1 混凝沉降1 7 3 2 2 厌氧降解试验18 3 2 3 电极s b b r 系统对榨菜废水污染物去除效果的影响2 0 第4 章榨菜废水的混凝处理研究2 1 4 1 混凝试验因子的优化2 l 4 2 混凝剂种类对浊度去除效果的影响“2 2 4 3p a m 对混凝沉降的影响“2 2 4 3 1 混凝剂投加量对废水水质p h 的调节作用”2 2 4 3 2p a m 添加量对混凝效果的影响2 3 4 3 3p a m 对氧化钙及p a c 沉降速率的影响2 3 4 4p a m 对榨菜废水c o d 、t p 去除率的影响2 4 4 5 综合效益分析2 5 4 5 1 榨菜废水混凝前后的可生化性的变化2 5 4 5 2 经济效益分析2 5 4 6 混凝沉降中试试验2 7 4 7 本章小结2 8 第5 章榨菜废水的厌氧降解处理2 9 5 1 接种污泥的筛选及驯化2 9 5 1 1 不同消化污泥对产气量的影响2 9 5 1 2 不同接种污泥对c o d 去除率的影响3 0 5 2 厌氧降解试验因子的确定一3 0 5 3 各试验因子的单因子试验一3 0 5 3 1 温度对榨菜废水厌氧降解处理的影响3 1 5 3 2p h 对榨菜废水厌氧降解处理的影响- 3 2 5 3 3 有机负荷对榨菜废水厌氧降解处理的影响3 3 5 4 盐度对榨菜废水厌氧降解的影响及动力学研究3 4 5 4 1 不同盐度条件下c o d 的去除情况3 6 5 4 2 不同水力停留时间下氯化钠浓度) 对榨菜废水c o d 去除率的影响3 7 5 4 3 盐度抑制榨菜废水厌氧生物降解有机物动力学试验3 8 5 5 厌氧降解中试试验4 0 5 6 本章小结:4 l 第6 章榨菜废水的电极s b b r 法处理4 3 llillllli 第7 章结论5 5 7 1 主要研究结论5 5 7 2 试验中存在的主要问题5 5 参考文献5 7 致谢6 3 在校期间发表论文及参加课题情况6 5 附录i 摘要 混凝厌氧电极s b b r 法对榨菜废水的处理研究 环境工程专业硕士研究生:刘江国 一指导教师:陈玉成教授 摘要 涪陵榨菜废水是高含盐废水中的一种,具有含盐量高、有机负荷大、n 、p 元素严重超标、 污染范围广,且分布较分散等特点,给三峡库区的环境与生态带来了严重的威胁与破坏。目 前,对高盐废水的处理方法主要有物理方法、化学方法、生物方法等,但由于物理、化学法 运行费用较高,与当地经济发展不同步,且单独处理效果不理想、同时极易造成二次污染而 难以在实际应用中推广;而生物方法因经济、高效的特性在高盐废水处理中受到广泛的青睐。 本文以涪陵珍溪镇农户榨菜厂排放的榨菜废水为研究对象,结合当地实际情况,开展基于经 济、环保、可操作性强、对榨菜废水综合处理效果好的方法或工艺,具有重大的实际意义和 长远的经济效益。 针对榨菜废水的特点,首先采用混凝沉淀法对榨菜废水进行预处理,主要去除废水中的 悬浮物、部分有机物及p ,提高可生化性;其次,采用厌氧降解的方法去除榨菜废水中的大部 分有机物及部分的n ;最后,采用电极s b b r 系统对榨菜废水中的污染物进行综合处理,并 对工艺各单元的影响因素进行了系统研究,获得了组合工艺的关键参数。试验中得出的主要 结论如下: ( 1 ) 在对榨菜废水混凝沉淀处理的过程,首先筛选出对榨菜废水悬浮物及浊度去除效果 最好的混凝剂,然后依次进行单因子的混凝试验,得到最佳混凝参数:混凝沉淀对榨菜废 水处理效果的影响大小依次为混凝剂投加量、混凝剂种类、搅拌速度、沉降时间。在氧化钙 投加量为7 0 0 m g l ,以2 5 0 - - 3 0 0 r m i n 的速度搅拌3 0 r a i n 时,对浊度的去除率接近在同等试验条件 下聚铝投加量为9 0 0 m g l 的处理效果:以聚合氯化铝( p a c ) 作混凝剂,以聚丙烯酰胺( p a m ) 作助凝剂,投入前后对改废水的处理效果影响不大;而以氧化钙作混凝剂具有自动调节废水 p h 的功能,以p a m 作助凝剂能显著提高沉降效率、节省混凝剂的用量、减轻废水的刺激性气 味、提高榨菜废水的可生化性,同时c o d 及t n 的去除率在不加p a m 的基础上分别提高了 1 6 5 7 、1 8 6 6 ;其处理效果明显优于p a c 的处理效果,对榨菜废水具有较好的预处理效果; 通过中试验证了氧化钙+ p a m 对榨菜废水的预处理效果,对c o d 、t p 、浊度及刺激性气味均 有一定的去除效果,为此废水的后续处理减轻了负担,一方面能改善生产环境,另一方面由 于沉降形成的絮体较大,沉降物易于被回收开发成饲料或有机肥料,又可以带来较好的经济 价值,具有较好的推广价值。 ( 2 ) 对榨菜废水的厌氧生化处理过程中,将( 1 ) 中混凝沉淀的出水指标作为厌氧降解处 理的进水指标,通过静态试验对榨菜废水进行厌氧生化处理可知,接种污水处理厂厌氧消 化污泥及榨菜厂出水口底泥( 1 :1 ) 作为发酵罐厌氧污泥进行厌氧降解处理,其产气量最多, 对c o d 的去除率最高;各试验因子对榨菜废水的厌氧降解对c o d 去除率影响的顺序为: t 西南大学硕十学位论文 温度 容积负荷 废水p h 污泥浓度。通过单因子试验确定最佳试验条件,即温度为4 0 - j :2 c 、 容积负荷不高于1 2 4k g c o d ( m 3 d ) 、废水p h 为6 5 7 时,此时对c o d 的去除率可稳定保持 在6 3 以上;在厌氧降解试验中发现,系统对c o d 的去除率随盐度的增加而减少,在盐度 不高于1 5 9 l 时,系统对c o d 的去除率可以稳定在8 0 以上:用含盐浓度为1 4 7 8 9 l 的榨 菜废水驯化的厌氧污泥,当用于处理含盐量浓度高于1 4 7 8 9 l 的榨菜废水时,矿腑值逐渐降 低,这说明随盐度的增加,氯化钠对c o d 降解的抑制性在加强;当用于处理含盐量小于或等 于3 0 2 4 9 l 的榨菜废水,盐( 氯化钠) 对厌氧生物降解c o d 反应的反竞争抑制动力学方程为: v = k 悄1 + 玄) 8 7 9 1 9 ( 1 + 丽1 ) 其抑制剂常数为k r = 2 5 9 8 0 m g l ;当榨菜废水盐度小于3 0 2 4 9 l 时,其反应类型属于非 竞争性抑制,当盐度为3 5 4 2 时为反竞争性抑制,整个抑制过程随着盐度的增加而最大。 ( 3 ) 通过动态中试试验研究发现,在系统稳定运行一段时间后,系统对c o d 、t n 、t p 的去除率分别为7 5 0 1 、1 3 6 4 及6 9 2 。虽然没有静态小试处理效果好,但整体趋势与小 试结果相吻合。 ( 4 ) 将( 3 ) 中厌氧降解的出水指标作为序批式生物膜反应器( s b b r ) 系统处理的进水 指标,通过对s b b r 及电极s b b r 系统对榨菜废水处理的对比研究发现:在相同条件下, 电极s b b r 系统对c o d 的去除效果较单独运行s b b r 好;系统对c o d 的去除率及污泥的s v i 值随着榨菜废水中盐度的不断升高而降低,当s b b r 系统对c o d 的去除率降为4 4 8 5 时, 而当电极s b b r 系统的去除率依然可以达到6 7 1 3 ,且降低幅度较s b b r 系统缓慢;当s b b r 系统的s v i 值从7 6 3 3 m l g 降到4 5 5 5 m l g ;而电极s b b r 系统的s v i 值还保持在5 0 3 3 m l g 以上,且运行角稳定,耐冲击负荷强;通过对6 个总体( 处理工况) 的综合特征比较,采 用f 检验,可知电极s b b r 系统不同的处理工况对各类污染物有明显差异,确定电极s b b r 系统处理榨菜废水最佳工序为,水力停留时间( h r t ) 1 4 h 、厌氧缺氧2 5 h 、曝气1 0 h 、厌氧 1 5 h ,此时系统对c o d 、 i n 、t p 的去除率分别为8 3 2 6 、7 0 9 8 及5 2 5 6 ;电极s b b r 系统在最佳工况下稳定运行,确定系统最佳试验影响因子为,直流电流强度为8 0 m a ,最佳填 料密度为3 5 0 o - - 5 0 ,d o 的最佳浓度为5 m g l 。 关键词:榨菜废水,混凝,厌氧,电极,s b b r a b s t r a c t t r e a t m e n to fm u s t a r dw a s t e w a t e rb y c o a g u l a t i o n a n a e r o b i ce l e c t r o d e n a e r o b i c - e l e c t r o d e s b b r _ a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e :l i uj i a n g g u o s u p e r v i s o r :p r o f c h e ny u c h e n g a b s t r a c t t h em u s t a r dw a s t e w a t e ro ff u l i n gi so n eo ft h eh i 曲一s a l i n i t yw a s t e w a t e r , w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c s o f h i g hs a l tc o n t e n t 、h i g ho r g a n i cl o a d i n g 、e l e m e n t so f n ,ph a v ef a re x c e e d e ds t a n d a r d 、t h er a n g eo f p o l l u t i o ni se x t e n s i v e 、t h ed i s t r i b u t i o ni sm o r ed i s p e r s e da n ds oo n a l lt h e s eb r i n gas e r i o u st h r e a t a n db r e a k a g et ot h ee n v i r o n m e n ta n ge c o l o g i c a lo ft h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i ra r e a a tt h ep r e s e n t t i m e ,t h et r e a t m e n tm e t h o d so fh i i g h - s a l tw a s t e w a t e rm o s t l yi n c l u d ep h y s i c a lm e t h o d s 、c h e m i c a l m e t h o d sa n db i o l o g i c a lm e t h o d s ,h o w e v e r , d u et ot h et r e a t m e n tm e t h o d so fp h y s i c a l ,c h e m i c a l o p e r a t i n gc o s t sh i g h e r , n o ts y n c h r o n i z e dw i t ht h el o c a le c o n o m i cd e v e l o p m e n t , a n dt h et r e a t m e n t e f f e c ta l o n ei sn o ti d e a l ,i ti se a s i l yc a u s es e c o n d a r yp o l l u t i o na l s od i f f i c u l tt op r o m o t ei np r a c t i c e , b u tt h eb i o l o g i c a lm e t h o d sf o re c o n o m i ca n de f f i c i e n tc h a r a c t e r i s t i c si nt h eh i g hs a l tw a s t e w a t e r t r e a t m e n th a sb e e nw i d e l yf a v o r e di n i nt h i ss t u d y , a st h er e s e a r c ho b j e c tt om u s t a r dw a s t e w a t e ro f f a r m e r s m u s t a r dp l a n ti nz h e nx it o w n , f u l i n g w i t hl o c a lc o n d i t i o n s ,t o c a l t yo u tb a s e do n e c o n o m i c ,e n v i r o n m e n t a l ,a n do p e r a b l e ,i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rt r e a t m e n te f f e c to nm u s t a r dg o o d m e t h o do rp r o c e s s ,o f g r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dl o n g - t e r me c o n o m i cb e n e f i t s a i l i la tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fm u s t a r dw a s t e w a t e r , i nt h i sp a p e r , m u s t a r dw a s t e w a t e rw i l lb e t r e a t e db yp h y s i c o - c h e m i c a l ,e l e c t r o c h e m i c a la n db i o c h e m i c a lm e t h o d so fc o m b i n i n g a b o v ea l l , t h em u s t a r dw a s t e w a t e rw i l lb ep r e t r e a t m e n tw i t hc o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o nm e t h o d ,m a i n l yt o r e m o v es u s p e n d e ds o l i d si nw a s t ew a t e r , s o m eo r g a n i cm a t t e ra n dp i n e a s e db i o d e g r a d a b i l i t y ; s e c o n d l y ,a d o p ta n a e r o b i cf e r m e n t a t i o no fw a s t ew a t e rt or e m o v em o s to fo r g a n i cm u s t a r da n ds o m e o f t h en :u l t i m a t e l y ,a d h i b i te l e c t r o d e s b b rs y s t e mf o rt h ei n t e g r a t e dt r e a t m e n to f p o l l u t a n t st ot h e m u s t a r dw a s t e w a t e r ,a n di n v e s t i g a t et e c h n o l o g i c a lf a c t o r sa f f e c t i n ge a c hu n i to f t h es y s t e m ,a c c e s st o k e yp a r a m e t e r so f t h ec o m b i n e dp r o c e s s t h em a i nr e s e a r c hc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w : ( 1 ) i nt h ep r o c e s so fm u s t a r dw a s t e w a t e rb yc o a g u l a t i o nt r e a t m e n t , f i r s to fa l l 。s c r e e n e do u tt h eb e s t c o a g u l a n tf o rm u s t a r dw a t e rt u r b i d i t yr e m o v a lo fs u s p e n d e ds o l i d s ,f o l l o w e db yt h es i n g l ef a c t o ro f c o a g u l a t i o nt e s t s ,g e tt h eb e s tc o a g u l a t i o np a r a m e t e r s :o t h es i z eo ft r e a t m e n ti nt h eo r d e rw i t h c o a g u l a t i o no ft h ee f f e c to fm u s t a r dw a s t e w a t e r , c o a g u l a n td o s a g e c o a g u l a n tt y p e s t i r r i n gs p e e d s e t t l i n gt i m e w h e nt h ec a od o s a g e i s 7 0 0 m g l ,t h es t i r r i n gt i m ei s3 0 m i na tt h es p e e do f 2 5 0 3 0 0 r m i n , r e m o v a lo ft u r b i d i t y i nt h es a m e e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sc l o s e t oa l u m i n u m a c c u m u l a t i o nd o s a g e9 0 0 m g lo ft h et r e a t m e n te f f e c t ; s e l e c tp a ca sac o a g u l a n t ,b e f o r ea n da f t e r i np a m ( c o a g u l a n t ) i n t ow a s t ew a t e rt r e a t m e n t t h ec h a n g eh a sl i t t l ee f f e c t ;a n ds e l e c tc a oa sa i i i 两南大学硕士学位论文 c o a g u l a n ti nw a s t ew a t e rw i t ht h ea u t o m a t i ca d j u s t m e n tf u n c t i o no fp h ,a sac o a g u l a n ta i db yp a m c a ns i g n i f i c a n t l yi m p r o v es e t t l e m e n te f f i c i e n c y , s a v et h ea m o u n to fc o a g u l a n tt or e d u c ew a s t e w a t e r p u n g e n to d o r i m p r o v et h eb i o d e g r a d a b i l i t yo fm u s t a r d ,m e a n w h i l ec o d a n dt nr e m o v a lr a t eb a s e d o nt h ep a mw i t h o u ti n c r e a s e d16 5 7 ,r e s p e c t i v e l y , 18 6 6 ;t h et r e a t m e n te f f e c tw a sb e t t e rt h a n t h et r e a t m e n te f f e c to fp a c ,o fm u s t a r dp r e t r e a t m e n to fw a s t e w a t e rw i t hg o o dr e s u l t s ;t h r o u g ht h e t e s tc a r do ft h ec a o + p a me f f e c to ft h ep r e t r e a t m e n to fm u s t a r dw a s t e w a t e r , o nc o d ,t p , t u r b i d i t y , a n dh a dac e r t a i np u n g e n to d o rr e m o v a l ,t or e d u c et h eb u r d e nf o rf o l l o w - u pt r e a t m e n to fm u s t a r d w a s t e w a t e r , o nt h eo n eh a n di t sc a ni m p r o v et h ep r o d u c t i o ne n v i r o n m e n t , o nt h eo t h e rh a n dt h e f o r m a t i o no ft h ef l o es e t t l i n gl a r g e rd e p o s i t sc a l ld e v e l o pe a s yt ob er e c y c l e di n t of e e do ro r g a n i c f e r t i l i z e r , a n dc a nb r i n gg o o de c o n o m i cv a l u e ,w i t hg o o dp r o m o t i o n a lv a l u e ( 2 ) i nt h ep r o c e s so fm u s t a r dw a s t e w a t e rt r e a t m e n tb ya n a e r o b i cb i o l o g i c a l ,p u tt h ew a t e ri n d e xo f c o a g u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o no fp r o c e s s ( 1 ) a st h ew a t e ri n d e xo fa n a e r o b i cb i o l o g i c a l t r e a t m e n t ,t h r o u g hs t a t i ct e s to ft h ea n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n to fm u s t a r dw a s t e w a t e r k n o w n , c ) i n o c u l a t ea n a e r o b i cd i g e s t i o ns l u d g eo fs e w a g et r e a t m e n tp l a n t sa n dw i t hm u dm u s t a r d f a c t o r yo u t l e t ( 1 :l 、a st h ea n a e r o b i cf e r m e n t a t i o ns l u d g eo f a n a e r o b i cf e r m e n t a t i o n i ti sc a np r o d u c e m o r eg a sa n dh a s th eh i g h e s tr e m o v a lr a t eo fc o d ;t h es i z eo ft h eo r d e ri ne x p e r i m e n t a lf a c t o r s o nt h em u s t a r dw a s t e w a t e rc o dr e m o v a le f f i c i e n c yo fa n a e r o b i cf e r m e n t a t i o na sf o l w :t e m p e r a t u r e v o l u m el o a d p h s l u d g ec o n c e n t r a t i o n b ys i n g l ef a c t o rt e s tt od e t e r m i n et h eo p t i m a le x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s ,t h a tw h e nt h et e m p e r a t u r ei s4 0 士2 c 、v o l u m el o a di sl e s st h a n1 2 4k g c o d ( m 3 d ) 、 w a t e rp hi s6 5 - 7 、a tt h i st i m e ,c o dr e m o v a le f f i c i e n c ys t a b i l i z e da t6 3 o rm o r e ;i na n a e r o b i c f e r m e n t a t i o nt e s t sc a nb ef o u n d e d ,s y s t e mo nt h er e m o v a lr a t eo fc o dd e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n g s a l i n i t y , w h e nt h es a l i n i t yi sn o th i g h e rt h a n 15 9 l ,c o dr e m o v a lr a t ec a nb es t a b i l i z e da t 8 0 ;w i t hm u s t a r dw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gc o n c e n t r a t i o no fs a l ti s 14 7 8 9 lt oa c c l i m a t e d a n a e r o b i cs l u d g e ,w h e nu s e dt op r o c e s ss a l tc o n c e n t r a t i o n sh i g h e rt h a n1 4 7 8 9 lo fm u s t a r dw a s t e w a t e r , v m a xv a l u e sd e c r e a s e d t h i ss h o w sa l li n c r e a s ew i t hs a l i n i t y , n a c li n h i b i t i o no nc o d d e g r a d a t i o ni ns t r e n g t h e n i n g ;w h e nu s e dt om a n a g es a l i n i t yi sl e s st h a no re q u a lt o3 0 2 4 9 lo f m u s t a r dw a t e r , s a l t ( n a c l ) o nt h ea n a e r o b i cb i o d e g r a d a t i o no fc o da n t i c o m p e t i t i v ei n h i b i t i o no f t h er e a c t i o nk i n e t i c se q u a t i o n a s :v : 匕隧兰 ; 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