屠宰污水的厌氧消化工艺研究

1、四川理工学院毕业论文屠宰污水厌氧消化工艺研究 学 生：刘政学 号：专 业：生物技术班 级：2007.1指导教师：赵先平 四川理工学院生物工程学院二O一一年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 屠宰污水厌氧消化工艺研究 学院：生物工程 专业： 生物技术 班级： 2007-1 学号： 07041060111 学生： 刘政 指导教师： 游见明 接受任务时间教研室主任 （签名）二级学院院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求以污水BOD去除率为指标，通过实验确定污水厌氧消化的最佳参数；2指定查阅的主要参考文献及说明1 李冠超，周仲魁.城市生活垃圾厌氧消化处理技

2、术研究进展J.科技广场，2010，6.2 黄冠男，马春，阳广凤，等.厌氧消化工艺的硫抑制现象J.现代化工，2010，6.3 金仁村，黄冠男，马春，等.厌氧消化工艺的氨抑制现象J.工业水处理，2010，4.4 郑淑玲，袁世斌，王安，等.短程硝化反硝化工艺处理养猪场废水的厌氧消化液J.中国给水排水，2010，7.5 金仁村，黄冠男，沈李东.厌氧消化工艺的金属抑制现象J.环境污染与防治，2010，1.6 李东，孙永明，袁振宏，等.可生物降解城市生活垃圾厌氧消化基础及工艺研究进展J.太阳能学报，2009，3.7 杨剑，邓超冰，冼萍，等.SBR处理猪场废水厌氧消化液脱氮工艺的优化J.环境科学与技术，20

3、09，1.8 邵琳，朱光灿.餐厨垃圾厌氧消化工艺的影响与优化J.环境科技，2008，6.9 张成明，翟芳芳，张建华，等.木薯酒精生产中厌氧消化液的回用工艺研究J.安徽农业科学，2008，17.3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1资料查阅收集、撰写开题报告3月14日 3月30日2实验方案拟订及实验准备3月31日 4月10日3实验4月11日 5月15日4论文撰写5月16日 6月1日5答辩准备6月2日 6月10日注：本表在学生接受任务时下达摘 要屠宰废水是我国最大的有机污染源之一，我国大部分城市已基本上实现了禽畜的定点集中屠宰，同时随着人们生活水平的不断提高，屠宰场的规模也在不断扩大，屠

4、宰废水的排放量越来越大。屠宰废水呈红褐色 、有腥味、含有大量血污、皮毛、碎骨肉、油脂和内脏杂物，COD5 、BOD5 、氨氮、SS等指标均较高，可生化性优良，无毒性。屠宰废水受其生产过程的影响明显，其水质水量波动范围较大。我国从50年代开始考虑屠宰废水的处理， 到70年代仍以一级处理为主，80年代以后，新的处理技术逐渐被开发应用， 处理程度不断提高。由于厌氧生物处理技术具有工艺稳定、节能、运行简单等优点，近年来在高浓度有机废水的处理中得到了飞速发展。本文以污水BOD去除率为指标，采用厌氧消化的处理方法。经试验所得，温度在37和38对BOD去除率的提高影响较好；pH值在6.8和7.2时，产甲烷菌

5、的生长具有优势，BOD去除率较好；锰离子浓度在19.50g/ml和20.00g/ml对厌氧微生物的抑制作用很不明显，BOD去除率为最佳。综合考虑温度、pH值、锰离子浓度对厌氧消化的影响和BOD去除率，13号、14号、9号BOD的去除率较好。处理的最佳组合为最优组合方案为424即pH值为7.5，锰离子浓度为20.00g/ml，温度为38.0。关键词：屠宰污水；厌氧消化；工艺ABSTRACTSlaughter wastewater treatment is one of the largest organic pollution in China, Most of our cities has b

6、asically completed its livestock slaughter of fixed-point concentration, At the same time as people living standard rise ceaselessly, The size of the slaughterhouse in expands unceasingly, slaughter wastewater treatment emissions is more and more big. Slaughter wastewater treatment is reddish brown,

7、 a stench, contains a lot of gory, fur, broken flesh, grease and internal sundry, COD5, BOD5, ammonia nitrogen, SS etc indexes is taller, can biochemical sex good, non-toxic. Slaughter wastewater treatment by the process of production, the water affects obviously fluctuate greatly. Country from 5 0

8、time begin considering slaughter wastewater treatment processing, to the 70's still with primary treatment is given priority to,the1980s later, new processing technology was gradually development application, processing degree enhances unceasingly.Because of anaerobic biological treatment techno

9、logy has the craft stability, energy saving, easy operation, in recent years in the advantages of high concentration organic wastewater treatment gained rapid development. This paper takes wastewater BOD for index, the removal of anaerobic digestion treatment method After the test in 37 temperature

10、gains, with 38 measurement of BOD removal improve influence better; PH value in the 6.8 and 7.2, methanogens growth has advantages, BOD removal rate is better; Manganese ion concentration in 19.50 g/ml and 20.00 g/ml of anaerobic microbe is not obvious inhibition, BOD removal rate is the best. Compr

11、ehensive consideration of the temperature, pH value, manganese ion concentration on the influence of anaerobic digestion BOD removal rate, 13 and 14, 9, BOD removal is better. The best combination for handling the optimal combination scheme for 424 namely pH value, manganese ion concentration 7.5 fo

12、r 20.00 g/ml, 38.0 temperature for.Keywords: slaughter wastewater; Anaerobic digestion; process目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1我国水资源和屠宰污水现状11.2 屠宰污水的组成和特点21.3 我国污水处理技术现状21.4 厌氧生物处理技术在屠宰污水处理中的运用现状31.5 屠宰污水厌氧处理需要解决的问题61.6 本研究的目的、意义与内容777第二章 材料与方法82.1实验材料88992.2 实验方法1010102+质量浓度的测定方法10122.3 实验主要步骤122.4单因素实验

13、1213131314温度、pH值、锰离子浓度组合工艺的研究152.5 实验分析方法1515第三章 结果与讨论173.1 实验结果和分析1717171819213.2 实验讨论23结论25参考文献26致谢27第一章 绪论1.1我国水资源和屠宰污水现状我国是一个水资源比较缺乏的国家，人均水资源占有量不足世界人均占有量的1/4，被联合国列为13个缺水国家之一。我国的人均水资源占有量在世界排名中是比较靠后的，且在时空上的分布也极不均匀，北方的人均水资源占有量还不及南方的人均水资源占有量的1/4，这也造成了国内富水地区对于节水和水资源的循环利用缺乏一个足够的认识。随着我国经济的迅速发展，以及人民生活水平

14、的显著提高，需水量和废水量在不断的增高。据统计，近年来我国的废水总量为416亿m³，其中工业废水为227亿吨，生活污水为189亿吨。其中工业废水的处理率为78%，达标率为54.4%；生活污水的处理率仅为20%。根据预测，到2050年我国污水排放总量将高达1200亿m³。由于全国有1/3的工业废水和4/5的生活污水未经处理就直接排入江、河、湖、海，使的水资源受到前所未有的破坏。从全国七大水系及内河的110个重点河段调查表明，符合“地面水环境质量指标”一类和二类仅占32%，属三类的占29%，四类、五类的占39%，全国近1.7亿人的饮用水受到不同程度的污染。在对全国532条河流进

15、行的监测中，发现其中的432条河流受到污染，污染率占82%。全国37个主要的湖泊也受到了不同程度的污染。到目前为此，全国已有1/3的水体不适宜鱼类生存，1/4的水体不适宜灌溉，1/2的城镇水源不适合作饮用水水源，79%的居民饮用受污染的水。而更让人担忧的是，我国污染仍呈现上升趋势（1）。屠宰行业是与我们生活息息相关的一个支柱产业之一，在我国的大部分城市、乡镇已基本实现了禽畜的集中定点屠宰。而随着我们社会的不断发展，对各种肉类的需求在不断加大，及对食品安全要求的日益增高。屠宰场规模也在不断的扩大，屠宰废水的排放量越来越大。其污染还有不断加剧的趋势，据调查，屠宰废水每年排放废水近10亿m³

16、;，约占全国废水总排放量的6，屠宰废水受其生产过程的影响明显，其水质水量波动范围较大。我国从50年代开始考虑屠宰废水的处理，到70年代仍以一级处理为主，80年代以后，新的处理技术逐渐被开发应用，处理程度不断提高。但是面对着日益严峻的水污染形势，各国在采取措施加强水资源保护的同时,加紧了对水污染治理的研究。寻求一种对屠宰污水进行快速、高效、节能、省时的处理方法的愿望，依旧在激励各界人士不断的探究。1.2 屠宰污水的组成和特点屠宰废水是一种高浓度的有机污染废水，是我国最大的有机污染源之一。屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、来消化的食物、粪便

17、等污物，固体悬浮物含量高。同时有机物含量高，可生化性好，但其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大。屠宰废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。屠宰污水具有COD、BOD、氨氮、P、SS（悬浮性固体）等指标较，及可生化性优良和无毒性等特点。1.3 我国污水处理技术现状目前我国城市污水处理厂普遍采用的工艺为普通活性污泥法、氧化沟法、SBR(间歇式活性污泥)法、AB法等，这与美国、德国等发达国家所采用的技术与工艺几乎处在同一水平。尽管上面各项技术在国外水污染控制中被证明是行之有效的技术，但并不一定是最先进的技术都完全适合我国的国情（2）。清华大学环境

18、科学与工程系党委书记杜鹏飞表示，中国现在是世界上污水排放量最大的国家，也是污水排放量增长速度最快的一个国家。由于我国经济发展水平还较低，资金匮乏，投资力度不足等诸多因素，导致目前发达国家大批水处理环保企业采取政府贷款方式，大举进军我国水处理环保市场。对于我国这样一个污染严重、资源短缺的国家，先进水处理工艺的衡量标准应该是适合我国国情、且具有高效、快速、低耗和低成本的特点。因此，当前我国迫切需要一批能满足排放要求、处理效果好、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺。废水处理方法包括生物处理法、自然生态处理法和化学处理法等。近几年国内研究和应用最为广泛的是生物处理法，生物处理法包括好氧生物处理法

19、和厌氧物处理法。厌氧生物处理技术具有在基建和运行上简单，因而费用低；使用面广泛，对规模、占地和环境要求低；废水处理系统可以分散布置，从而更接近污染源，节省费用；污泥稳定性好，剩余污泥量少，而且浓度大、体积小，处理方便（3）。厌氧生物处理技术以其工艺稳定、节能低耗、运行简单，成本低廉等优点，同时它将废水处理和能源回收利用有效地结合在一起，在国内外得到广泛的认可、研究与应用。随着国家的飞速发展，尤其对于高浓度有机废水处理，厌氧消化不再仅是扩充好氧处理之外的一个补充处理工艺，它本身正在成为一种可替代好氧生物处理法的有价值的处理方法。1.4 厌氧生物处理技术在屠宰污水处理中的运用现状七十年代以来，世界

20、能源短缺问题日益严重，能产生能源的废水厌氧技术受到重视，研究与实践不断深入，开发了各种新型工艺和设备，大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持留量，使处理时间大大缩短，效率提高。目前，厌氧生物处理法不仅可用于处理高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水（4）。采用厌氧方式处理污水，要比好氧法处理污水的历史更长。自1881年法国的莫拉斯(Mouras)发明“污泥自动净化器”以来，这项技术已经经历了一百多年的发展过程（5）。在此期间，这项技术经历了几个重要发展阶段。表1-1列出了厌氧生物处理技术的大致发展历程（6）。表1-1厌氧生物处理技术发展历程表时间工艺名称结构及运行特点发明者

21、Table1-1 Anaerobic biological treatment technology development table time process name structure and operation characteristics inventor至今在屠宰污水的处理工艺中，好氧处理、厌氧处理、自然生态处理以及化学絮凝处理各有其优缺点，在针对不同的屠宰污水采用不同工艺组合进行处理是的主流处理手法，也是日后发展研究的主要方向。现阶段国内已使用的组合工艺有：酸化一SBR工艺，酸化一AB法，酸化一生物接触氧化工艺，UASBAF工艺。厌氧一过滤工艺，射流曝气一生物接触氧化工艺，厌

22、氧塘一兼氧塘一好氧塘工艺，兼氧一AB法，化学混凝一生物处理工艺等（7）。处理工艺的优化组合有利于各种工艺扬长避短，且节约成本，保证了出水水质。目前厌氧工艺本身的问题，以及受到以往研究目标的限制，将其广泛和直接运用在污水处理，还存在部分问题。（1）工艺上存在的问题从目前应用于屠宰污水厌氧处理工艺来看，主要有普通厌氧消化池，厌氧序批式活性污泥系统(ASBR)，高效厌氧反应器，厌氧生物处理的预处理等工艺。普通厌氧消化池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到广泛用。厌氧消化池处理屠宰废水的成本低，操作和维护简便，有机物去除率高；但反应速率慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于21效率将会大大下降

23、，大型厌氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复 。因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温度偏低的地方。ASBR较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备，有机物和SS除率高的优势，因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺 。消化产生的物气可用于系统搅拌，或作为能源直接利用。DIMasse 研究表明ASBR处理屠宰废水的适宜条件是：间歇搅拌，温度2535 ，反应时间24h，污泥负荷0205kg(kgMLSS·d)，在此条件下COD 和SS的去除率分别达到98和91。 近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点，通过强化传质和提高污泥浓度高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，

24、较传统厌氧消化池其最大的优势是负荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内外应用于屠宰废水的工艺主要有 ：上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧折流床反应器(ABR)、厌氧固定膜反应器(AFFR)、内循环反应器(IC)等。UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，因而广受青睐。Ayoob Torkian实验表明UASB处理屠宰废水在1330kgCODm³·d负荷下，CODcr去除率为7590。然而UASB也存在一些问题，如污泥易流失，颗粒污泥难于形成，系统难于启动等。针对这些问题，研究人员不断采用新的方案改进UASB的性能。IRuiz和Raf

25、ael aod等人分别将UASB与AF串联使用处理屠宰废水，使反应器同时具有UASB和AF的特点。利用AF保持生物量和耐冲击负荷的优点，减轻了对UASB三相分离器的性能要求，提高了系统抗负荷冲击的能力。随着系统附着生物量从05gVSSL-1增至5gVSSL-1，CODcr的去除率也升至90.293.4。Claudia ETCaixeta使用一种新型高效三相分离器也达到了提高UASB耐负荷冲击能力和处理效果的目的。AF处理屠宰废水的稳定性好，在有机负荷2025kgCODm·d时，CODcr 去除率可达8O一90 ，但是AF极易堵塞，必须定时冲洗。Rdel Pozo利用AFFR处理屠宰废

26、水，对间歇运行的适应性优于UASB。IC反应器也是近二十年来发展起来的高效厌氧反应器，邓良伟采用IC工艺处理屠宰废水总磷的去除率可达53.8 。屠宰废水中含有的大量的SS和油脂，进入厌氧系统前对屠宰废水进行去除SS和油脂的预处理是十分必要的。否则会大大降低厌氧反应速度和甲烷产量，进入UASB还会引起污泥上浮和流失。因此在NTManjuanth在UASB前采用压力气浮作为预处理单元，气浮可以去除原水中50的污染物，后续处理的反应速率及产甲烷量均有所提高。厌氧处理出水中NH 一N、硫化物等还原性污染物较多，没有脱氮能力，有时出水的BOD偏高，还需进一步处理。（8） (2)处理程度厌氧处理不能算作是

27、完全的处理，因为其仅除去了有机物和悬浮物，处理出水溶解氧低且氮、磷等营养物质基本没有得到有效去除，还需作进一步处理才能达到出水水质标准。(3)温度的影响温度对所有微生物的生命活动过程都有很大的影响，但厌氧微生物与好氧微生物相比对温度更为敏感。目前国内外有关采用厌氧生物技术处理城市污水的试验研究及生产实践，都是在污水自然温度的条件下进行的，没有进行加温。对南美、印度等热带地区，污水温度一般在2028的范围内，我国北方和荷兰等地的试验温度，则界于720之间。实测数据表示，当污水温度维持在10以上时，处理效率不致受到很大的影响，但降至10以下后，会有明显的去除率下降及产气量减少的现象发生。显然对体积

28、庞大的城市污水进行加温是不可能，会消耗大量的能源，大大削弱厌氧生物处理技术在经济上的优越性。有研究表明，温度低所带来的不利影响，可以通过延长固体停留时间的方法来得到补偿，但是如果停留时间过长的话，也会增加运转费用。1.5 屠宰污水厌氧处理需要解决的问题就目前厌氧工艺研究现状看，需要解决以下几个方面的问题：（1）缩短反应时间，提高降解效率由于厌氧微生物的生长速率慢，世代时间长，因此必须设法延长污泥停留时间而尽量缩短水力停留时间，才能提高厌氧反应器的处理效率。现在我们常将微生物以颗粒污泥、生物膜或污泥絮体等方式固定生长于反应器中，促进了厌氧微生物种群之间的共代谢关系，单位容积的生物量大大提高，将反

29、应时间从过去的以天计缩短到8以小时计。但是处理效率的进一步提高，反应时间的缩短和提高降解效率仍是厌氧工艺处理屠宰污水的首要问题。 (2)温度变化的影响温度是影响厌氧消化的重要因素，在不同的温度段下厌氧微生物的生长繁殖速度和污水处理的效率有着巨大的差别。产甲烷菌对温度的急剧变化非常敏感，要求厌氧发酵过程温度相对稳定，一天内的变化范围在1.52以内为宜（9）。所以维持厌氧过程的温度恒定，对厌氧处理过程有着重大影响。(3)提高传质效率水处理中涉及到的扩散、混合、分离等单元操作，以及物相的接触过程，其本质均为质量传递（10）。当然也可以认为水处理过程是一个传质-反应过程。绝大多数水处理工艺过程可以归结

30、到这样一个程序：组分扩散反应（化学反应和生物化学反应）物质析出凝聚长大物相分离。在这一多相反应过程中，只有物相接触了，反应才能进行，即传质是其前提条件（11，,12）。化学反应速率很快，生化反应速率在有生物酶存在的情况下也较快，都远大于其传质速率。因此提高传质速率就成为提高水处理工艺过程反应速率的关键。这就是说如果能大幅度提高水处理反应工艺中的传质效率就可以大幅度提高水处理工艺的效率。(4)提高微生物活性在传统的厌氧消化工艺中，产酸菌和产甲烷菌在单相反应器内完成厌氧消化的全过程。由于二者特性有很大差异，产酸菌种类多，生长快，对环境条件变化不太敏感，而产甲烷菌则恰好相反，专一性很强，对环境条件要

31、求苛刻，繁殖缓慢，他们对环境的要求迥异，无法使产酸菌和产甲烷菌都处于最佳的，因而影响了反应器的效率，特别是在单相反应器系统中。所以如何调整不同阶段时的生理生态环境条件，将两种菌的效率发挥到最大是厌氧生物处理技术发展中必须要解决的问题。1.6 本研究的目的、意义与内容1.6.1研究目的和意义面对我国日益严重的水资源污染情势，如何更好、更快、更省的完成污水的处理过程，是我们今后的努力方向，同是也是这次研究的主要意义。本研究的目的在于探究厌氧消化处理中的温度、PH、无机盐对厌氧消化的影响和该因素的最优工艺参数，从而实现污水的高效快速处理。同时通过对各种参数进行组合，尽量降低在污水厌氧处理过程中的各种

32、能耗。达成在污水处理的同时实现污水的无害化和资源化，实现水的良性循环和水资源的可持续利用。为减轻我国政府、企业和社会在污水处理方面的经济负担，改善我国的水环境质量做出贡献。 研究的主要内容本实验研究主要运用厌氧消化技术，对污水处理过程中温度、PH、无机盐等因素的控制，通过收集比较各消化瓶的产气量，从而获得各单因素的最优参数。再通过正交试验获得最优组合参数。主要内容： 不同温度下厌氧消化的产气量 不同PH值下厌氧消化的产气量 不同锰离子浓度下厌氧消化的产气量 温度、pH值、锰离子浓度组合工艺的研究第二章 材料与方法2.1实验材料材料来源本实验所用污水于2011年4月30日，取自马吃水屠宰点。水体

33、呈浅黄绿色，内有白色絮状悬浮物，有刺鼻臭味。见图1-1。图1-1 污水Figure 1-1 Sewage本实验所用污泥取自四川理工学院学生食堂下水道，由于没有沉淀的污泥，所以取用大量黑色浑浊液体，含大量杂物。使用单层纱布过滤，除去杂质仅余黏附在纱布上的黑色污泥，将污泥洗进滤液中，然后置于恒温水浴锅中。密闭静置和驯化，每天升温2。驯化完成后，弃去上层水液，余下层污泥液。污泥液为黑色，呈明显的黏稠状。见图1-2图 1-2 污泥液Figure 1-2 sludge fluid 主要试剂磷酸（分析纯 AR）成都市科龙化工试剂厂硫酸锰（一水合硫酸锰） 重庆吉元化学有限公司高碘酸钾（分析纯 AR）成都市科

34、龙化工试剂厂硫酸 （分析纯 AR）重庆市川东化工（集团）有限公司化学试剂厂硝酸（分析纯 AR）重庆市川东化工（集团）有限公司化学试剂厂氢氧化钠 （分析纯 AR）成都市科龙化工试剂厂主要仪器设备杰瑞尔数显恒温水浴锅 HH-4 金坛市杰瑞尔电器有限公司PHS-3C酸度计 成都市世纪方舟科技有限公司紫外可见分光光度计 UV2400 上海舜宇恒平科学仪器有限公司电子天平 AR1140 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司循环真空泵 SHZ-D（）上海东玺制冷仪器设备有限公司2.2 实验方法 温度的测定方法由于使用恒温水浴锅加热，所以可直接用温度计测定水浴锅中的水温度，即为消化瓶中温度。每天早晚各测定一次

35、，并进行记录。 PH值的测定方法由于本实验采取厌氧生物处理方法，使用酸度计对消化瓶进行PH测定时，会对产气量造成不确定影响。所以在开始消化前，用酸度计对每个消化瓶中PH进行定量，而在消化期间使用精密PH试纸（6.4-8.0）进行控制。每天早晚各测定一次。 Mn2+质量浓度的测定方法高碘酸钾氧化光度法（13）.1 方法原理在酸性介质中，用高碘酸钾氧化低价锰为紫红色的高价锰酸盐，于波长530nm处进行光度测定。同时高碘酸钾氧化需要加热煮沸才能完成显色，且色泽稳定15h以上。.2 试剂和仪器锰显色液： 硫酸(1+1)：用移液管取15ml硫酸，缓慢滴加至15ml去离子水中，试管置于盛有水的烧杯中。 磷

36、酸(1+1)：取40ml磷酸加入40ml去离子水中，搅拌均匀。 取25ml上述稀释好的硫酸，缓慢加入以弃去5ml的磷酸稀释液中，按(1+3)的比例混合。 向硫磷混合酸溶液100mL加入高碘酸钾1.5g，加热搅拌使之溶解，转移至100ml容量瓶中待用，可长期贮存使用。锰标准溶液：用电子天平准确称取MnSO4·H2O 0.1010g，用去离子水溶解后转移至100ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此贮备液为1.00mg/ml。然后再用移液管移取12.50ml贮备液至250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。即为50g/ml使用液。紫外可见分光光度计 UV2400 上海舜宇恒平科学仪器有限

37、公司2.2.3.3 分析步骤标准曲线：吸取50 g/ml锰使用液0,1,2,3,4,5,6于25mL比色管中，加入2ml锰显色液沸水浴至显色后维持5min，将比色管取出放置至室温后定容混匀，在波长530nm、lcm比色皿的条件下测定吸光度。记录数据并作出标准曲线图和回归方程。样品的测定：悬浮物较多或色度较深的废水样，取3ml混匀样两份置于50ml烧杯中。加热5ml硝酸和（1+1）硫酸（或高氯酸）2ml，加热消解至冒白烟（若试液色深，还可以补加硝酸继续消解），蒸发至近于干（勿干涸），取下。稍冷，加少量水，微热溶解，定量移入25ml比色管中，用（1+9）NaOH调PH至近中性，其中一份按标准曲线绘

38、制的相同步骤显色，另一份用纯水代替水样按同样操作作为参比溶液，在530nm处测定吸光度（14）。 对于清洁的环境水样可省去消解操作，直接取3水样置于25ml比色管中，按照标准曲线步骤直接显色和测定。计算：水样中的锰（Mn，g/ml）=25c/v 式中：c由校准曲线查得或用回归方程算出的锰的浓度（g/ml） V式样体积（ml） 25比色管体积（ml）.4 注意事项酸度是发色完全与否的关键条件，PH应控制在7-8.3之间。若PH<6.5，则发色速度减慢，影响测定结果。当硝酸度不大于0.5%时，无需调节酸度，可直接发色。酸度太大的样品分析前应调节PH值至弱酸性或中性。试样加热消解，切记不可蒸至

39、干涸，否则锰氧化物析出后，便难被稀酸溶解，已导致测定结果偏低。锰显色溶液非常稳定，稳定时间超过48h，在日常生产中，室温超过±10时，才有必要重新绘制工作曲线，以消除温度引起的误差。用高碘酸钾作锰的氧化剂，在沸水中显色较好，显色的条件容易控制，特别适宜批量分析使用，待测溶液与显色液一起加入比色管，插入盛沸水的烧杯中加热便可作沸水浴使用，操作非常方便。 产气量的测定方法实验采用倒立排水集气法进行收集气体。收集完成后，在水中用保鲜膜封住瓶口，将锥形瓶从水槽中取出，用记号笔在凹液面处划线做出标记。然后加满水，用滴管吸出至量筒中，至刻度后读书即为产气量。2.3 实验主要步骤实验使用抽滤瓶模拟

40、厌氧消化的反应器，同时在实验过程中采用单级消化，在同一个反应器内完成厌氧发酵的产酸和产甲烷两个阶段。实验装置如图1-3所示。图1-3 实验装置图Figure 1-3 experiment device figure2.4单因素实验由于实验环境温度已超过20度，若采用常温消化，那么要实现降温和恒温将变得很困难，同时也增加了实验消耗。所以实验采用中温消化，温度范围35-38，同时厌氧发酵过程还要求温度相对稳定，一天内的变化范围在1.5-2以内为宜。所以实验以每天升温2，将污泥液升温至36，并将剩余污泥液放置在36恒温水浴锅中。（15）。在厌氧消化过程中，厌氧微生物所需要的的量非常少，但微量重金属的

41、缺乏却能够导致细菌活性下降，并进而影响到整个厌氧反应器的运行效果和稳定性。因此，在厌氧反应器中维持足够的微量金属的浓度显得很必要。实验通过高碘酸钾氧化光度法测出污水中的锰离子浓度，并在此基础上确定锰离子浓度的变化水平。按照上述实验装置，对影响厌氧消化的温度，pH，和锰离子浓度三个单因素，分别进行4个水平上的实验，找出各单因素的最优条件。 污水和污泥液的预处理 使用单层纱布对污水进行过滤，除去污水中的白色絮状物。每瓶300ml，共4个瓶，使用前过滤。将装有污水的消化瓶置于恒温水浴锅中加热至对应温度后，才可以加入污泥液，污水温度和污泥液相差不超过2。 将处理好污泥液密闭置于恒温水浴锅中加热至35。

42、2.4.2 温度对厌氧消化的影响 将加热至35的污泥液取25ml，加入到贴有35、36标签的消化瓶中，初始温度；然后将污泥液和除35的消化瓶外，都转移至36恒温水浴锅中。开始于2011年5月7日晚10点。 滞后一天，取25ml污泥液加至37、38消化瓶中，并将它们转移至对应的恒温水浴锅中，初始温度。开始2011年5月8日早9点。 反应五天后，在对应时间停止反应。取出集气瓶，测定产气量，并进行记录。（温度记录见表1-2 温度记录）2.4.3 pH值对厌氧消化的影响 各取25ml污泥液加入到4个盛有污水的锥形瓶中，并标号6.5、6.8、7.2、7.5。使用pH记对各消化瓶中的pH进行调节，并记录起

43、始pH。恒温37下，反应五天。开始于2011年5月13日下午4:30.表1-2 温度记录Table 1-2 temperature records温度（）温度变化（）第一天第二天第三天第四天上午下午上午下午上午下午上午下午35.038.834.935.235.535.035.134.734.936.033.836.035.83636.536.336.036.137.033.836.037.23736.837.237.136.838.033.836.038.037.938.038.138.137.8温度（）温度变化（）注：35、362瓶开始于第一天晚10点，结束于第六天晚10点；37、38滞后一

44、天，开始于上午9点。第五天第六天第七天上午下午上午下午上午下午35.034.935.135.034.9-36.035.736.036.136.3-37.036.937.237.036.937.0-38.038.337.938.338.137.8- 通过实验装置中的玻璃管，将25ml移液管深入至消化瓶中，在移液管尖端沾有污水后取出，滴在精密pH试纸上显色，比较比色卡对pH进行调节和控制。 反应完成后，测定消化瓶的终止pH和产气量，并记录数据.（见表1-3 pH记录）表1-3 pH记录Table 1-3 pH recordspH6.56.87.27.5起始6.506.817.197.49终止6.4

45、76.687.027.442.4.4 锰离子浓度对厌氧消化的影响经测定，污水水样的吸光值：0.013，样品体积3ml，计算后水样中锰离子的起始浓度为：20.44g/ml。确定锰离子的变化范围为（g/ml）：19.50、20.00、20.44、21.00。据表1-4 锰离子浓度记录，向对应编号消化瓶加入相应试剂或去离子水。开始于2011年5月13日晚9点。表1-4 锰离子浓度记录Table 1-4 manganese ion concentration records起始浓度g/ml去离子水ml锰使用液ml终止时吸光值终止浓度g/ml19.5015.6700.0057.8620.007.1500

46、.00711.0120.44000.00812.5821.0006.280.0115.722.4.4 温度、pH值、锰离子浓度组合工艺的研究实验设温度、pH、锰离子浓度3个因素，4个水平，共16个处理。各组合见表1-5 实验组合实施表。16个处理分成2组进行实验，1-8处理号开始于2011年5月19日早10点，9-16处理号开始于2011年5月24日下午5点。实验过程中按单因素实验中的方法对温度，pH、锰离子浓度进行控制。2.5 实验分析方法2.5.1 产气量与BOD去除率的关系BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量)，表示水

47、中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。同时消化过程产生的气体越多，表示消耗掉的水中溶解氧的总数量越多，即表示BOD去除率越高。实验收集的是五日内的产气量，所以可知道各消化瓶之间的BOD5去除率大小关系。表1-5 实验组合实施表Table 1-5 experiment combination implementation table处理号pH锰离子浓度温度pH锰离子浓度g/ml温度 11116.519.5035.021226.520.0036.031

48、336.520.4437.041446.521.0038.052126.819.5036.062216.820.0035.072346.820.4438.082436.821.0037.093137.219.5037.0103247.220.0038.0113317.220.4435.0123427.221.0036.0134147.519.5038.0144237.520.0037.0154327.520.4436.0164417.521.0035.0第三章 结果与讨论3.1 实验结果和分析 实验过程中的原始图片图1-4 消化中、消化后和抽滤后污水及污泥图Figure 1-4 digesti

49、on, digestion and the suction filter after sewage and sludge figure 温度对厌氧消化的影响实验采用中温消化，消化时间为五日，终止反应时对应的温度依次为34.9、36.3、37.2、37.8。在温度35-38范围内，代谢速度会有一个高峰。由表1-6和图1-5可知，温度在35-37内，随温度升高，产气量也随之增加；在约37.2时达到最高峰，同时37时产气量达到了最大；然后随温度升高，产气量开始缓慢下降。从整体趋势上看，温度与产气量是正相关的。随着温度升高，产气量也随之增加；反之随温度降低，产气量也随之降低；而在37时出现高峰。所以不

50、同温度对产气量的影响程度为：37383635。H值对厌氧消化的影响产甲烷菌是厌氧消化中的主要菌群之一，对产气量有着决定性的作用。但是产甲烷菌所能适应pH值范围较窄，当pH值在6.5-7.5之间，产甲烷菌均有较强的活性，最佳pH值在6.8-7.2。如果生长环境的pH值过高（8.0）或过低（6.0），产甲烷菌的生长和繁殖就会受到抑制，进而对整个厌氧消化过程产生严重的不利影响。试验选取的pH值段为6.5-7.5，消化时间为五天，终止时对应的pH值依次为6.67、7.01、7.20、7.52。根据实验所得的图1-66.87.56.5。 锰离子浓度对厌氧消化的影响.1锰离子标准曲线图 根据图1-7，得到

51、标准曲线的回归方程为y = 0.0053x，R2 = 0.9831。同时污水水样的吸光值为0.013，样品体积3ml，计算得到污水中锰离子浓度为20.44g/ml，而每个消化瓶中液体体积V=325ml。.2 锰离子浓度对产气量关系在厌氧消化过程中，厌氧微生物所需要的的量非常少，但微量重金属的缺乏却能够导致细菌活性下降，并进而影响到整个厌氧消化过程的运行效果和稳定性。而当微量重金属超过一定量，又会继续抑制细菌的生长代谢，进而影响到整个厌氧消化过程的运行效果和稳定性。试验中锰离子浓度变化范围19.50-20.00g/ml，消化时间为五日，终止反应时对应的锰离子浓度依次为7.86、11.01、12.

52、58、15.72g/ml。从总体趋势上看，锰离子对厌氧消化影响为抑制作用。在实验中，锰离子对厌氧消化的抑制作用，在浓度19.50-20.00g/ml抑制作用不明显；而从20.44g/ml开始，抑制作用开始变的明显。不同锰离子浓度对产气量的影响程度为：19.5020.0020.4421.00g/ml。 温度、pH值、锰离子浓度组合工艺的研究在表1-10中，K1为水平一的4次指标值之和，K2为水平二的4次指标值之和，K3为水平三的4次指标值之和，K4为水平四的4次指标值之和；而k1 、k2、k3、k4为各因素同一水平下的平均值，k1=K1/4,k2=K2/4,k3=K3/4,k4=K4/4。R表示

53、该因素在其取值范围内试验指标变化的幅度，R=MAXki-MINki。根据表1-10，我们可得知在温度、pH值和锰离子浓度3个因素中，起极差R的大小关系：R（温度）8.96000R（锰离子浓度）17.64333R（pH值20.36333）。即表示pH值为重要因素，锰离子浓度为次之，温度为不重要因素。那么在选取最优水平组合时，将对试验有主要影响的因素选出最好水平；而对于次要因素，既可以根据实验选取最好水平，又可根据某些既定条件来选取因素的具体水平。那么在16个处理中，最优处理组合为13号处理414，指标为54.65；其次为14号处理423，指标为54.01；最后为9号处理324，指标50.51。终

54、上所述和图1-9所示，我们选取pH值的最好水平4（7.5），锰离子浓度的最好水平1（19.50g/ml），温度则可以视实际情况而定（试验选取最好水平）。所以在温度、pH值、锰离子浓度三个因素组合中，最优组合方案为424即pH值为7.5，锰离子浓度为20.00g/ml，温度为38.0。表1-6 温度、pH、锰离子浓度组合对产气量表Table 1-10 temperature, pH, manganese ion concentration of producing gas scale combination处理号pH锰离子浓度温度产气量111131.27212237.95313338.05414428.46521245.63622140.85723447.71