（应用化学专业论文）糠醛废水的生化处理.pdf

摘要 糠醛是一种应用极为广泛的有机化工原料，是我国大宗化工出口产品之一， 产品质量和产量都居世界前列。但糠醛生产引起的三废污染相当严重，尤其是 废水问题已成为制约糠醛行业发展的重要因素，寻求经济有效的废水治理方法 是迫切需要解决的问题。 针对糠醛废水有机物浓度高，p l 值低的特点，本文采用微电解一厌氧一好 氧的处理方法，对糠醛废水进行处理。可使糠醛废水的c o d 。，去除率达到9 9 以 上，出水满足污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 的二级标准。 在采用微电解法对糠醛废水进行的预处理实验中，以活性炭和废铁屑为阴、 阳极，通过正交实验来确定微电解实验的最佳条件，并通过重复性实验进一步 确定最优化条件，可使c o d 。的去除率达到3 0 ，p h 值提高一个单位左右。 采用高效厌氧反应器上流式厌氧污泥床( u a s b ) 对微电解出水进行处理。 以污水厂消化污泥为菌种，经培养驯化，寻找合适的工艺条件，使c o d 。，的去除 率达到8 5 以上，出水水质满足好氧处理要求。 采用间歇式活性污泥法( s b r ) 进一步处理厌氧出水。s b r 工艺简单、易控， 抗冲击能力强，剩余污泥少。本实验将此法首次用于糠醛废水的后续处理，并 利用铁盐驯化污泥，即采用生物铁技术提高废水的c o d 。去除率，大大改善污泥 的沉降及其絮凝性能，对废水的c o d 。的去除率可达8 5 以上，出水达到排放要 求。 关键词微电解；u a s b ；厌氧消化；s b r ；生物铁 东北电力大学硕士学位论文 a b s t r a c t f u r f u r a li sak i n do fr a wm a t e r i a la p p l i e de x t e n s i v e l yi nc h e m i c a li n d u s t r ya n d o n eo fe x p o r tp r o d u c t i o ni no u rc o u n t r y q u a n t i t i e sa n dq u a l i t i e so ff u r f u r a lp r o d u c t k e e pa h e a di nt h ew o r l d h o w e v e r , e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a u s e di nt h ep r o c e s s ， e s p e c i a l l yw a s t e w a t e rp o l l u t i o n ，i s a n i m p o r t a n tf a c t o ro fh a m p e r i n gs e r i o u s l y d e v e l o p m e n to ff u r f u r a li n d u s t r ya tt h ep r e s e n t ，i ti sac r u c i a lp r o b l e mt or e s o l v e w a s t e w a t e rp o l l u t i o n a c c o r d i n gt of u r f u r a lw a s t e w a t e r sc h a r a c t e r i s t i c s h i g h1 e v e l so fo r g a n i c sa n d l o wp hv a l u e w et r e a tf u r f u r a lw a s t e w a t e rw i t hm i c r o e l e c t r o l y t i c - a n a e r o b i c a e r o b i c m e t h o dc o d c ，c a l lb er e m o v e db yo v e r9 9 t h ee m u e n tq u a l i t yc a nr e c e i v et h e s e c o n dg r a d es t a n d a r di n w a s t e w a t e ri n t e g r a t e dd i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) i np r e t r e a t m e n te x p e r i m e n to fm i c r o e l e c t r o l y s i s w a s t es c r a pi r o na n da c t i v a t e d c a r b o ni sa n o d ea n dc a t h o d eo fm i c t r o e l e c t r o l y t i cc e l l r e s p e c t i v e l yt h eo p t i m u m f a c t o r sc a nb eo b t a i n e d 疔o mo r t h o g o n a le x p e r i m e n ta n dr e p e a t e de x p e r i m e n t sc o d c ， r e m o r a 】e f f i c j e n c yc a nb eu dt o3 0 a n dp h v a l u ec a nj n c r e a s eo n eu n i t t h ee f f i u e n t 疗o mm i r c o e l e c t r o l y t i cr e a c t o rn e e df u r t h e rt r e a t m e n tb ye f f i c i e n t a n a e r o b i cr e a c t o r - 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 ) a f t e rc u l t i v a t i n g b a c t e r i af r o ma n a e r o b i cs l u d g eo fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t ，w ef i n do p t i m u m c o n d i t i o n si nw h i c hr e d u c t i o no fc o d c 。i sa b o v e8 5 t h ee f f l u e n tq u a l i t yc a nm e e t t h er e q u i r e m e n to fn e x tt r e a t m e n tp r o c e s s b ys e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ( s b r l w a s t e w a t e rw i l lb et r e a t e df u r t h e r t h e p r o c e s si ss i m p l e c o n t r o l l e da n da b l et or e s i s tl o a di m p a c tf u r t h e r m o r e ，r e s i d u a l s l u d g ea m o u n t sa r el e s st h a nt h a t i no t h e rp r o c e s s e s t h ep r o c e s si su s e df i r s ti n t r e a t i n gf u r f u r a lw a s t e w a t e rs l u d g ea r en a t u r a l i z e db ya d d i n gf e r r i c s a l tf o rt h e p u r p o s eo fi n c r e a s i n gr e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d c ，b yb i o f e r r i ct e c h n o l o g y s l u d g e p r o p e r t i e so fs e d i m e n t a t i o na n dc o a g u l a t i o nc a nb ei m p r o v e da n dr e m o v a lr a t eo f c o d c ，i sm o r et h a n8 5 t h ee f f l u e n tq u a l i t ym e e tt h er e q u i r e m e n to fg r a d ei io f t h en a t i o n a lw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d k e yw o r d s ：m i c r o - e l e c t r o l y s i s ；u a s b ；a n a e r o b i cd i g e s t i o n ；s b r ；b i o f e r r i ct e c h n o l o g y 论文原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。 文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法 律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人己用于其他学位申 淆的论文或成果。 本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果： 1 交回学校授予的学位证书； 2 学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报； 3 本人按照学校规定的方式，对因不当取得学位给学校造成的名誉损害， 进行公开道歉； 4 本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。 论文作者签名：l 盘同期：迦 o 5 ， 说明废水的可生化性很好。 2 3 2 微电解预处理的研究 2321 摸索实验 糠醛废水的微电解过程受多种因素的影响“”，如：铁炭比、p h 值、曝气时 间等。对于铁炭比而言，炭粒多，可使体系中的原电池数量增多，提高去除率， 但炭粒过多，反而抑制了原电池的电极反应，而更多的表现为吸附，会使总去 除率降低；p l - i 值同样也影响微电解，一般酸性越强越有利于微电解反应，但是 通过加酸降低p h 值，不仅增加处理成本，而且会给后续处理带来麻烦；对于曝 东北电力大学硕士学位论文 气时间而言，长时间充氧产生的搅拌作用，可使反应器内铁炭填料处于不断接 触氧化还原状态下，并促使铁屑颗粒间以及铁屑颗粒与炭粒间的有效摩擦，不 仅可以提高微电解反应速率，而且可以防止铁炭结块，使电化学反应持续不断 地发生，但是曝气时间过长，会使电耗增加。 首先进行摸索实验，以c o d 。去除率为考核指标，来初步确定各因素的大致 范闱。实验中投加铸铁屑和活性炭的总质量为8 4 9 ，实验步骤如下： 1 称取一定量的铸铁屑，用盐酸清洗后将其与一定量的颗粒活性炭混合并 放入自制的微电解装置中； 2 倒入7 0 0 m l 已调整p h 值的糠醛废水； 3 开始曝气并记时； 4 测定不同曝气时间出水的c o d 。，值，计算其去除率。 通过摸索实验，确定正交实验各影响因素的水平值。实验确定微电解铁炭比 确定为1 ：3 ；l ：1 ；3 ：1 ；微电解时间过长，c o d 。，去除率没有明显提高，故选 耿0 5 h 、1 o h 、1 5 h ：微电解实验在酸性条件下处理效果好，糠醛废水的p h 值 呈酸性，因而保持原水p h = 3 不变，另选取p h = 4 5 和p l t = 6 o 两个水平。 232 2 正交实验 确定微电解影响因素及水平数后，选定正交表l ，( 3 3 ) ，影响因素为：p h 值， 微电解时间，f e c 1 ；每个因素取三个水平。 考核指标：微电解处理后水样的c o d 。去除率。 2 。4 结果与讨论 2 4 1 微电解正交实验结果及其分析 以p h 值、微电解时间和f e c 比为因素，设计正交实验并进行极差分析。结 果如表2 - 2 所示。 在正交实验的基础上绘制趋势图，以确定最佳条件，结果如图2 - 1 、图2 2 和图2 - 3 所示。 表2 2 正交实验的极差分析结果表明：对微电解影响较大的因素是p h 值、 f e c 比，影响最小的因素是微电解时间。 实验的趋势图表明：当p h = 3 、f e c = i ：3 、微电解时间为l h 时，废水c o d 。 去除率最高。 第2 章微电解法处理糠醛废水的研究 表2 2 正交实验结果 实验计划实验结果 abc c 0 1 ) c 。 去除率( ) 实验号 p h时间( h )f e c 130 5l ：33 2 7 2 3 l - 01 ：12 7 o 331 5 3 ：11 5 1 44 5o 51 ：l1 6 1 54 51 03 ：ll g 9 64 51 5l ：32 4 2 760 5 3 ：l1 1 2 861 0 l ：3l 6 4 961 51 ：l9 2 k 1 _ 水平l 三 7 4 8 6 07 3 3 次指标之和 k ：= 水平2 三 6 0 26 3 35 2 31 7 1 8 次指标之和 k 。= 水平3 三 3 6 84 8 54 6 2 次指标之和 k l _ k 。3 2 4 92 0 02 4 4 k = 心3 2 0 12 1 11 7 4 k f 民3 1 2 31 6 2 1 5 4 极差 3 81 4 82 7 1 ( 最大数一最小数) 东北电力大学硕士学位论文 8 0 ，、7 0 孳 姗6 0 嚣5 0 雹4 0 3 0 3456 p h 值 8 。 童7 。 鐾6 0 誊5 。 4 0 3 0 。1 1 。一 05l15 电解时f u ( h ) 图2 一lc 0 哇除率随p h 的变化曲线 图22 ( 瑚去除率随电解时间的变化曲线 2 4 2 重复实验 8 0 ，、7 0 乎 i 6 0 嚣5 0 84 0 1 ：3l ：l3 ：l f e c 比 图2 3c o d 去除率随f e c k v 的变化曲线 趋势图2 - 3 表明：铁炭比增加，c o d 。去除率可能增加。因此，改变f e c = l ： 4 ，其他条件不变，得出c o d 。，去除率q = 3 8 ，这说明f e c 比例增加不能使c o d 。 去除率升高。分析原因在于炭粒多，吸附优势明显，反而抑制了微电解反应。 最佳f e c 比为l ：3 。 在最佳条件下，进行重复试验，验证正交实验结果，如表2 - 3 所示。 1 4 第2 章微电解法处理糠醛废水的研究 表2 - 3 最佳条件下c o d 。，的去除率 试验次数c o d 。，去除率( ) 14 2 5 23 9 。5 34 1 表2 - 3 表明：最佳条件下，c o d 。的去除率可达4 0 左右。 2 4 3 微电解对糠醛废水可生化性的影响 对微电解出水进行b o d 。的测定，结果如表2 4 所示。 表2 - 4 微电解出水的b o d ；的测定结果 考察指标 b o d 5b o d 。去除率b o d 5 c o d c 。 实验号、( m g i 。) ( ) l3 4 8 26 7 20 3 9 23 5 3 06 7 oo 3 9 33 6 2 06 5 80 4 0 由表2 - 4 可知，废水经过微电解处理后的b o d 。降低很多，但是可生化性并 没有得到提高。分析原因可能在于原水中可生化的有机物更容易被还原，而某 些难以降解的有机物，并没有通过微电解而降解。因此b o d 。c o d 。，比例反而降低。 2 4 4 微电解出水p h 值的测定与分析 为验证微电解对糠醛废水p h 值的影响，在微电解实验前后，分别测定进、 出水p i l 值，结果见表2 - 6 。 表2 - 6 最佳条件下出水的p h 值 实验号 123 进水p h 值 3 0 l3 0 03 0 0 出水p h 值 4 1 l4 0 8 4 0 2 表2 - 6 表明：微电解后，废水的p h 值可以提高1 个单位。废水的p h 值提 高，可以减少后续处理所需投加的碱量。 2 5 小结 1 所取糠醛废水酸性强，p h 值为2 4 3 0 ，c o d 。为1 3 ，o o o 1 6 ，0 0 0 m g l ， 但其b o d 。c o d e ，= o 6 7 ，说明该水的可生化性好，采用生化法处理最优。 一2 由于糠醛废水本身酸性强，微电解法处理糠醛废水，不必调节原水的p h 值，c o d 。的去除率可达3 0 4 0 。 3 通过微电解的正交实验，确定对微电解处理效果影响较大的因素是p h 值、 f e c 比，最小影响因素为电解时间。最佳实验条件是废水p h 值为3 ；f e c 为1 ： 3 ；微电解时间为l h 。 4 原水的可生化性好，微电解处理后，所取糠醛废水的可生化性并未得到 进一步提高；反而一f 降，由0 6 7 降到0 4 0 。 5 在酸性条件下进行微电解处理，可使废水的p h 值提高1 个单位。这可以 减少后续处理前所需投加的碱量。 总之，利用微电解法处理糠醛废水技术可行，经济合理。 第3 章u a s b 处理糠醛废水的研究 对糠醛废水采用微电解预处理之后，出水c o d 。仍很高，满足不了常规生化 处理的要求，故需采用上流式厌氧污泥床u a s b 对此水进行进一步的处理。在与 微电解装置连接之前，首先要利用稀释的糠醛废水进行u a s b 的启动，这是此厌 氧法能否成功处理糠醛废水最关键的一步。在启动完成后，稳定运行一段时间， 以确保和微电解装置的有效连接。 3 1u a s b 的基本原理及其特点 3 1 1 厌氧生物处理的微生物学原理 厌氧生物处理又称厌氧消化，即在厌氧条件下，废水中的有机物经大量微 生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程 中，不同的微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。这 项技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人工控制和强化，是处理有机污 染的有效手段。但由于人们对参与这一过程的微生物的研究和认识不足，致使 该技术在过去的1 0 0 年里发展缓慢，这主要是因为厌氧生物处理过程是一种关 系复杂的多菌群、多层次的厌氧发酵过程；有些种群之间呈互营共生性，分离 鉴定的难度大；厌氧条件下培养分离和鉴定细菌的技术复杂。后来由于严格厌 氧微生物培养技术如厌氧罐技术、亨盖特滚管( h u n g a t e ) 技术及厌氧手套箱技术 的发明和应用，才使厌氧微生物学研究不断取得新发现，促进了人们对厌氧消 化微生物机理的认识。1 9 7 9 年b r y a n t 等人提出厌氧消化三阶段理论，至今己被 公认为是对厌氧生物处理过程较准确和较全面的描述。复杂化合物的厌氧降解 过程见图3 - 1 “。 第一阶段，水解发酵阶段。在这一阶段，复杂有机物在微生物的作用下进 行水解和发酵。由于高分子有机物相对分子量大，不能透过细胞膜被细菌直接 利用，因此高分子有机物首先被细菌胞外酶分解为小分子，然后小分子化合物 在发酵细菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主 要产物有挥发性脂肪酸( v f a ) 、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。 第二阶段，产氢产乙酸阶段。在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为 乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。本阶段微生物主要是产氢产乙酸菌和同 一l7 型产乙酸菌。在产氢产乙酸菌的作用下，一些脂肪酸和醇类等物质转化为乙酸。 第三阶段，产甲烷阶段。在产甲烷菌的作用下，甲烷可由乙酸形成，也可 由h z l n c 0 2 生成。甲烷细菌是参与有机物厌氧消化过程的最后一类也是最重要的 一类细菌群。甲烷细菌的形态多种多样，但大致可分为球状、杆状、螺旋状和 八叠状四类。它们能利用的能源利碳源物质十分有限，即h 2 c 0 2 、甲酸、甲醇、 甲胺和乙酸，其中，乙酸是形成甲烷的主要基质，大约7 0 的甲烷来源于乙酸。 一般认为，甲烷细菌生长繁殖得很慢，倍增时问长达几小时至几十小时，而好 氧细菌的倍增时间仅需数十分钟。甲烷细菌对环境条件的要求很高，大多数中 温甲烷细菌的最适p h 值范围约在6 8 7 2 之间，另外，对氧化还原电位、温度 变化及营养都有较严格的要求。 另外，当废水中含有硫酸盐时，一般在厌氧反应体系还同时存在硫酸盐还 原作用。 慌酸盐还原 硫酸盐还原硫酸盐还原 ： 【f：!j；!ij!lill：】：?一j 图3 1 厌氧降解示意图 3 1 2u a s b 的基本原理及其特点 31 2 1 u a s b 的基本原理 升流式厌氧污泥床反应器是由荷兰农业大学在1 9 7 2 年开始研制，并于1 9 7 7 第3 章u a s b 处理糠醛废水的研究 图32u a s b 反应器工作原理示意图 年工业化生产应用。其结构如 图3 2 所示。废水自下而上地通 过厌氧污泥床，床体底部是一 层絮凝和沉淀性能良好的污泥 层，中部是一层悬浮层，上部 是澄清区。澄清区设有三相分 离器，用以完成气、液、固三 相分离。被分离出的消化气由 上部导出，被分离的污泥自动 回流到下部反应区，出水溢流 到后续构筑物”1 。 3 12 2o a s b 的特点 1 u a s b 反应器属于高效厌 氧反应器，床体污泥浓度可以 维持在相当高的水平，折合浓 度可达2 0 3 0 9 l ，甚至能达 4 0 8 0 9 l 。 2 对于一般的高浓度有机废水，在中温条件下，容积负荷一般可达 l o k g c o d 。( m 3 d ) 左右，甚至能达1 5 2 0k gc o d 。( m 3 d ) ，废水在反应器内的停 留时间较短，因此所需池容大大缩小。 3 良好的污泥床常可形成一个相当稳定的生物相，所形成的颗粒污泥或絮 状污泥有良好的沉淀性能，对负荷冲击、温度和p h 值的变化有一定的适应性。 4 设备简单，运行方便，不需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料。 5 u a s b 正常运行后产生剩余的颗粒污泥，可以在常温下保存很长时间而不 损失活性，因此新建的u a s b 反应器可以使用现有的u a s b 反应器的剩余污泥接 种，从而使生产性u a s b 反应器的启动由常规的3 5 个月缩短到几天之内。8 ”3 。 6 生产实际当中，u a s b 对于布水系统要求比较高，另外三相分离器的设计 极为关键1 。 7 u a s b 的脱氮除磷性能较著，而且有臭味，因此尚需进行深度净化，如将 好氧序批式活性污泥法( s b r ) 、曝气生物滤池( b a f ) 以及综合生物塘( i p s ) 作为后续处理措旋组合到u a s b 工艺系统中，可以使出水达到要求。 总之，u a s b 是目前国内外应用最为广泛的高速厌氧反应器。该反应器的发 展应用成迅速增长之势，同时，若干以u a s b 为基础的高速厌氧反应器也在逐渐 应用、发展当中，如膨胀颗粒污泥床( e g s b ) m 和升流污泥床一过滤器( u b f ) 等。 东北电力大学硕士学位论文 3 2 实验部分 3 2 1 仪器及装置 1 上流式厌氧污泥床( u a s b ) 装置：有机玻璃材料制成，反应器外径1 5 0 m m ， 内径d = 1 4 0 m m ，反应区高度l - i = 1 0 0 0 m m ，三相分离器高度h = 3 0 0 m m ，外径2 5 0 m m ， 内径2 4 0 m m 。反应器有效容积2 2 9 l ；反应器和三相分离器的侧面不同高度上设 置了4 个取样口，取样e l 间距2 5 0 m m 。反应区有效容积约为1 4 6 升，沉淀区容 积约为8 3 升。 2 高位水箱：体积4 0 l 3 马弗炉( s r j x 一4 1 3 型) 4 电加热套( k d m 型) 5 离心机( t d l 8 0 2 b 型) 6 烘箱( d i 1 0 2 型) 7 p h 计( p h s j 一3 f 型) 8 电子天平( a l 2 0 4 型) 9 4 联可调变阻电炉( 2 2 0 v ，t o o o w ) l o 生化培养箱( s p x 一2 5 0 b - z ) 3 2 2 药品及其配制 测定c o d 。，、d o 、b o d ；所需药品及其配制同第2 章。 测定碱度和挥发酸所需药品：盐酸( o 1 m o l l ) 、甲基橙溶液( 0 1 水溶液) 、 碳酸钠；0 1 m o l l 氢氧化钠和1 0 氢氧化钠；酚酞( 1 的乙醇溶液) 、磷酸( 1 0 ) 等，以上药品均属分析纯试剂。碱度、挥发酸药品的配制按文献 1 9 进行。 另外，还有磷酸氢二铵、尿素以及一些含f e 、c o 、n i 、c a 、z n 等微量元素 的盐类。 3 2 3 分析项目及分析方法 实验中长期监测厌氧进、出水相关指标，不定期地考察分析厌氧污泥的状 况。主要分析项目有p h 值、c o d 。、碱度、v f a 、总悬浮物( s s ) 和挥发性悬浮物 ( v s s ) 。其中，测定p h 值可直观且快速了解装置内条件是否适合厌氧菌生存， 但p h 值的测定有滞后性，而碱度、v f a 可及时反映装置是否处于酸化状态；通 过s s 和v s s 的测定可以及时掌握污泥的活性和数量，以便及时调整负荷。相应的 分析测定方法如下： 1 化学需氧量c o d 。：重铬酸钾法； 2 p h ：p h 计( p 1 s j 一3 f 型) ； 3 碱度a 1k ：指示剂滴定法分析1 ； 4 挥发酸v f a ：蒸馏法，酚酞指列i 剂滴定分析； 5 s s 、v s s ：重量法。 上述指标的测定，除另注明参考文献外，其他均按国家标准分析方法进行m ，。 3 2 4 实验过程 324 1u a s b 装置的启动过程 1 检查u a s b 装置的进、出水管、回流管以及取样点的阀门是否有漏水情况。 测量直径、体积等尺寸，u a s b 夕h 径1 5 0 m m ，体积2 1 9 l 。 2 测定污泥的含水率，污泥的浓度以及挥发分，结果如表3 - 1 所示。 表3 1 消化污泥的测定结果 污泥浓度( g l )污泥含水率( )挥发分( ) 4 39 66 6 3 根据所测污泥挥发分，在u a s b 中投加1 7 l 污水处理厂的消化污泥，以保证 反应器内的污泥浓度为1 5 9 v s s l ，污泥负荷在0 3 k g c o d 。，( k g m l v s s d ) 以下。 4 对u a s b 装置采取外部加热保温的方式，温度控制在3 5 1 。 5 原水从高位水箱流出，由底部进入u a s b 装置，水力停留时间控制在4 8 h 。 6 为防止酸化，以0 3 k g c o d 。( 订d ) 负荷启动，迸水c o d 。，= 6 0 0 m g l 左右。 随着装置的运行，及时检测进、出水c o d 。，；出水v f a ；进、出水的p h 值；出水 碱度等指标，及时调整进水负荷，以保证装置的稳定运行。 7 根据出水c o d 。值，逐步提高进水负荷，直至达到设计要求。 3 2 4 2u a s b 装置的正常运行 进水负荷达到设计要求时，维持稳定的进水，使u a s b 装置在设计负荷下正 常运行，同时检测各项指标。 东北电力大学硕士学位论文 3 3 结果与讨论 3 3 ，1 启动阶段 3311 启动最初阶段 启动最初阶段的进、出水c o d 。的测定结果见图3 - 3 ；碱度测定结果为4 0 0 o 246 8 1o12 14 16182 0 天数 图3 - 3 启动初期进、出水c o d 。，变化曲线 由图3 - 3 可知，u a s b 启动初期，进水c o d 。，稳定在5 6 0 5 7 0 m g l ，即进水负荷 在0 6 k g c o d 。( m 3 d ) ，u a s b 出水c o d 。，高达一万多。随时间的延长，污泥中的高 浓度有机废水被逐步置换出来，出水c o d 。逐渐减少，小于进水c o d c r 值，并逐步 降至u 4 0 0 m g l 以下；碱度较低( 4 0 0 4 5 0 m g l ) ，说明此时装置的缓冲能力差。 3 3 1 2 启动中期阶段 在u a s b 启动中期阶段，不断提高进水负荷后，测定出水的c o d 。值，计算c o d 。 的去除率，具体实验结果如图3 4 、图3 - 5 、图3 6 、图3 7 、图3 8 和图3 9 所示。 除测定进、出水c o d 。值外，同时测定碱度、v f a 和进出水的p h 值以考察u a s b 运行 状况。 0 0 o o 0 0 0 0 0 o o 0 o 0 口 0 0 0 o 2 o e 6 4 2 1 普v 0 8 * 丑，封 第3 章u a s b 处理糠醛废水的研究 天数( d ) 图3 4 进、出水c o d 。，变化曲线 ( 进水( ：o d c ，= 8 0 0 m g l 左右) 天数( d ) 图3 - 5 进、出水c o d 。，变化曲线 ( 进水c o 陆= 1 0 0 0 1 2 0 0 m g l ) 一_)6一斟篮悄8u 1 旨v 0 0 0 * 丑，制 96一料篮稍oou (1葛占ooo长丑，埘 东北电力大学硕士学位论文 图3 4 表明：进水负荷提高后，进水c o d 。值在7 0 0 8 0 0 m g l 之间，出水 c o d 。平均为3 8 0 m g l 左右，去除率在3 8 6 0 左右。此阶段污泥还处在适应期， c o d 。去除率低。 图3 - 5 表明：进水c o d 。值提升至1 0 0 0 m g l 1 2 0 0 m g l 的前1 0 天，出水 c o d 。，在6 0 0 m g l 以上，甚至达到8 0 0 m g l ，c o d 。去除率在4 0 以下。分析原因主 要在于进水p h 值不稳定( 如图3 - 6 所示) ，前期进水p h 值过高，有时甚至达到 9 4 ，致使装置内各菌种受到抑制，使处理效果变差。当进水p h 值稳定在6 7 之间，出水在7 5 8 0 之间，装置开始正常运行，出水c o d 。，去除率逐步提升， 达到8 8 。 在此期间，实测v f a 值一直小于3 0 0 m g l ，证明了装置内运彳亍状况正常。 从图3 - 1 3 可以看出：碱度由前一个阶段的5 6 0m g l 提升至8 0 01 0 0 0 m g l ，说 明体系缓冲能力在逐渐加大。 趔 z 苌 丑 镯 3 03 2 3 4 3 63 8 4 04 24 44 64 8 5 0 天数( d ) 图3 - 6 进、出水p h 变化曲线 ( 进水c o d c 。- 1 0 0 0 1 2 0 0 m g l ) 0 5 0 5 o 5 o 5 0 5 0 5 o ，o 0 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 天数( d ) 图3 7 进、出水c o d 。，变化曲线 ( 进水c o d c ，- 1 5 0 0 m g l 左右) 天数( d ) 图3 - 8 进、出水c o d 。的变化曲线 ( 进水c o d c ，= 2 0 0 0 m g 几左右) 2 6 一辞一僻篮巾oou j 茸u o o u * 壬，捌 一96一斟篮悄口ou 1 彗v 0 0 u * 习，制 东北电力大学硕士学位论文 图3 7 表明：进水c o d 。，提高至1 5 0 0 m g l 的整个过程中，出水c o d 。曲线总体呈 现先降后升，之后再下降的趋势。分析原因在于：废水停留时间为4 8 h ，其出水 滞后两天。在2 3 天后，进水稳定在1 5 0 0 m g l 左右，出水c o d 。开始升高，出水 水质变差。随着体系内菌种对水质的适应，出水水质逐渐转好，c o d 。，去除率升 到8 0 以上，此时，可以进一步提高进水负荷。 另外，在此期间，进水p h 值为6 5 7 0 ，出水p h 值为7 3 7 8 ；出水v f a 在1 0 0 2 0 0 m g l 之问，整个体系运行比较稳定。 图3 8 表明，进水c o d 。，提升至2 0 0 0 m g l 左右时，装置运行良好，提高负荷 周期由前一阶段1 个月时间缩短至t 2 天，出水c o d 。稳定在5 0 0 m g l 以下，c o d 。 的去除率始终在7 5 以上，处理效果明显好于前几个阶段，这说明接种污泥己逐 渐适应所处理废水，并有增长趋势；由图3 - 1 3 可知，碱度逐渐稳步提升，已超 过2 0 0 0 m g l ，说明装置已具备足够的缓冲能力；v f a 比较稳定，小于3 0 0 m g l 。 j 目 u o o u * 羽 捌 图3 9 进、出水c o d 。变化曲线 ( 进水c ( ) 毗= 2 5 0 0 3 6 0 0 m g l ) 图3 9 表明：进水 虫2 0 0 0 m g l 提升至2 5 0 0 m g l ，再由2 5 0 0 m g l 提到3 6 0 0 m g l ， 两次提升负荷，总共用了半个月时间，在此期间，进水平稳，出水稳定，最高 c o d 。，不超过6 0 0 m g l ，说明装置运行正常。c o d 。去除率随每次负荷的提高呈先降 后升趋势。 第3 章u a s b 处理糠醛废水的研究 图3 - 1 0 进、出水c o d 。，变化曲线 ( 进水( 1 0 0 c ，= 4 0 0 0 6 6 0 0 m g l ) 一 胖 篮 稍 8 u 图3 1 0 表明：进水c o d 。，由4 0 0 0 m g l 提高到6 8 0 0 m g l ，提升幅度大，初期出 水最高为1 5 0 0 m g l ，持续一段时间后，c o d 。，下降到7 0 0 8 0 0 m g 几左右，出水逐 渐趋于稳定；如图3 1 3 所示，碱度由2 7 0 0 m g l 增加到5 0 0 0 m g l ，说明体系的缓 冲能力相当强。 3313 启动末期阶段 在启动末期，进水由7 0 0 0m g l 提升至9 0 0 0m g l ，运行1 8 天后，提高到 l1 0 0 0 m g l ，具体实验结果如图3 - 11 所示。 图3 一l l 表明：进水在由7 0 0 0 m g l 提升至9 0 0 0 m g l 后的一段时间里，出水c o d c ， 大幅度上升，c o d 。去除率降至7 0 。原因在于负荷提升过快，因此在进水c o d 。 在9 0 0 0 m g l 时，运行1 8 天，待出水稳定后，才进一步提升负荷至进水c o d 。为 0 5 0 0 m g l ，c o d 。，去除率为8 5 。 33 1 4 整个启动过程分析 u a s b 整个启动过程进、出水c o 队。变化曲线如图3 1 2 所示；碱度变化曲线如 图3 一1 3 所示。 东北电力大学硕士学位论文 3 、 比 昌 一 凸 吕 * 弓j 剖 天数( d ) 图3 1l 进、出水c o d 。变化曲线 ( 进水c o i ) c 。- 9 0 0 01 0 5 0 0 m g l ) 15 3 04 56 o7 59 010 512o13515 0 天数( d ) 图3 一1 2 整个启动过程进、出水c o d 。变化曲线 2 8 0 0 0 0 o o o 0 0 8 6 4 (1瓷占。u长丑 o 0 oo2 ，划 图3 1 2 表明：进水负荷逐步提升，由6 0 0 m g l 左右提至近l t o o o m g l ，出水 c o d c ，虽有波动，但总体上保持稳定。当进水在9 0 0 0 m g l 以下时，出水c o d 。稳定 在8 0 0 m g l 以下：当进水提升至1 0 5 0 0 m g l 后，即迸水负荷为5 k g ( 一d ) 时，出水 c o d n 基本稳定在1 0 0 0 1 3 0 0 m g l ，波动范围不大。c o d 。，去除率大于8 5 ，甚至超 过9 0 ，这为后续好氧处理奠定基础。 7o o o 6 0oo 5 00 0 高4 0o o 譬3 oo o o 。2 0 0 0 世 箧1o o o 15 3 04 56 07 59 010 512o13 515 0 天数( d ) 图3 1 3 整个肩动过程碱度的变化曲线 图3 1 3 表明：随启动时间的延长和负荷的递增，碱度总体呈现出递增趋势， 这说明装置的缓冲能力逐渐增强。 3 3 2u a s b 启动后的正常运行 进水c o d n 达到1 0 3 0 0 m g l 11 0 0 0 m g l 以后，装置进入到正常运行阶段，实 验结果如图3 - 1 4 所示。 图3 一1 4 表明：进水在1 0 3 0 0 l 1 0 0 0 m g l 时，c o d 。去除率先降后升。出水最 终稳定在1 3 0 0 m g l 左右，c o d 。，去除率达到8 0 以上，出水c o d 。完全可以满足后续 s b r 处理的要求。 从稳定运行的结果可以看出：采用u a s b 处理糠醛废水，不仅c o d 。去除效率 高，而且运彳亍稳定、易控。 东北电力大学硕士学位论文 o 3 k 昌 o u * 弓了 ， 制 3 4 小结 天数( d ) 图3 1 4u a s b 正常运行的c o d 。，变化皓线 ( 进水c o d c ，- 1 0 3 0 0 l 1 0 0 0 m g l ) 1 因所取消化污泥一直在常温下放置，活性差，致使u a s b 启动时间长达五 个月。说明在u a s b 的启动过程中，接种污泥的活性是重要影响因素，决定了启 动时间的长短，甚至启动的成功与否。 2 随着装置的启动，碱度逐渐稳步提升，u a s b 缓冲能力大大提高，有利于 进水负荷的逐步提升，并且避免酸化的产生。 3 调控进水p h 值为5 9 6 5 时，测定出水p h 值为7 3 8 3 ，u a s b 启动 正常，运行稳定，c o d 。的去除率始终大于8 0 。这表明：p h 值的调控是装置稳 定运行的前提。 4 试验启动过程中，产气量逐渐增加。这表明：稳定的进水和产生的气体 可形成良好的自然搅拌作用，不需在反应区内设机械搅拌装置，从而造价相对 较低，便于管理，而且不存在堵塞附题。 5 利用u a s b 处理糠醛废水，停留时间4 8 h ，处理负荷可达5 k g ( m 3 d ) 以上， 满足设计要求，出水c o d 。，在1 3 0 0 m g l 左右，c o d 。的去除率可达8 8 以上，运行 稳定，这说明采用u a s b 法处理糠醛废水技术可行。 第4 章s b r 法处理糠醛废水的实验研究 第4 章s b r 法处理糠醛废水的试验研究 由于u a s b 处理后的出水c o d 。值达不到国家规定的污水综合排放标准，且有 臭味，需串联好氧工艺进行进一步处理。本试验首次采用s b r ( s e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o r ) 法处理糠醛废水。s b r 法是早期冲排式反应器的一种改进，比连续流 出现得更早，但由j ：当时运行管理条件的限制而被连续流所取代。随着自动控 制水平的提高，s b r f 去又引起人们的重视，并对它进行深入的研究和改进，自1 9 8 5 年我国第一座s b r 处理设施在上海市吴淞肉联厂投产运行以来，s b r 工艺在国内 已广泛用于屠宰、含酚、啤酒、化工试剂和制药等工业废水和城市生活污水的 处理m ，。 4 1 s b r 的基本原理及特点 4 1 1s b r 的基本原理 污水处理最成熟、最典型的工艺是活性污泥法，s b r 是传统活性污泥法的一 种改进。它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本相同， 但二者也有很大的不同之处。传统活性污泥法的曝气池，在流态上属推流，在 有机物降解方面是沿着空间而逐渐降解的。而s b r i 艺的曝气池在流态上属完全 混合，在有机物降解方面确是时问的推流，有机物是随着时间的推移而被降解 的。s b r 的运行工况以间歇操作为主要特征3 ，将曝气池和二沉池的功能集中同 一池中，兼行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能。 按运行次序，s b r 反应器一个周期的运行操作可分为五个阶段：进水( 流 入) 期、反应期、沉淀期、排水排泥和闲置期( 待机) ，如图4 1 所示。 1 进水期 运行时可根据1 i 同微生物的生长特点、废水的特性和要达到的处理目标， 采用不同的运行方式，如：通过缓慢搅拌进行的脱氮、除磷等。另外，从进水 至达到最大容积，反应器可起到调节池的作用，对水质、水量的变动有一定的 适应性。 2 反应期 当污水注入预定高度后，开始反应操作，根据污水处理的目的采取相应的 技术措施，并根据需要达到的程度来决定反应的延续时间。s b r 处理工艺是一种 一3 1 运行周期内完全混合、运行周期间序批的理想处理技术。这种特性使得其对污 染物质有优良的处理效果且具有良好的抗冲击负荷和防止活性污泥膨胀的性 能。 气气气气气 流入反应沉淀排放待机( 闲置) 图4 - 1s b r 工艺的操作过程 3