序批式生物膜反应器处理制浆中段废水的研究

摘要

本文首先阐述了我国造纸工业发展的现状和在国民经济中的重要地位以及造纸企业污染治理的现状，指出了我国造纸工业的发展所带来的严重的环境污染问题特别是中段废水的治理已经成为制约我国造纸工业进一步发展的关键因素，必须采取有效的措施进行治理，使我国造纸工业发展能与环境相协调；然后介绍了中段废水的污染现状、特性、治理概况、治理方法和治理技术的发展趋势，指出发展ECF、TCF制浆新工艺、新技术和开发废水治理的新技术是实现中段废水有效治理的发展方向；最后对生物膜法水处理技术的发展和序批式生物膜反应器的特征、应用实例进行了介绍和阐述，并在对中段废水生化处理可行性进行实验、论证、分析之后，采用序批式生物膜反应器进行中段废水处理的实验研究。　　实验中首先以葡萄糖作为唯一碳源配制COD：N：P=100：5：1，浓度约1000mg/L的营养液，采用某生活污水厂的活性污泥进行挂膜，再使用实验废水对生物膜进行驯化培养。实验表明，反应器的挂膜迅速，大约需要9天即可完成反应器内载体的挂膜，反应器内生物膜的形成过程可分为微生物在活性炭附着；微生物在活性炭上生长，形成粘膜；活性炭上微生物生长密实，生物膜成熟三个阶段；而生物膜的驯化培养过程则大概需要12～15天的时间。生物膜增长的动力学研究则表明，挂膜的前6天是载体上生物膜的快速增长区间，生物膜的快速增长遵循线性方程：y=0.61064x+5.50917，这时生物膜的最大比增长速率：umax≈0.61064。　　完成挂膜驯化后，实验探讨了序批式生物膜反应器处理中段废水工艺过程中的影响因素，采用GC-MS对中段废水中污染物质的变化进行了测定分析，并对反应器降解底物的动力学关系进行了初步的探讨。结果表明，序批式生物膜反应器处理中段废水时的处理效果受进水方式、曝气量、处理周期和进水冲击负荷等因素影响；在处理过程中废水中污染物的组分由氯代酚为主的氯代有机物转变为较多的酸性物质和烷烃类物质；序批式生物膜反应器处理中段废水过程接近于一级动力学反应，底物的去除受底物浓度影响明显。底物降解速率方程为：q=8.792Se/914.62+Se，最大底物降解比速率常数qmax=8.792d·mgMLSS/mgCOD。反应器在最佳的实验条件下对中段废水的连续运行处理试验表明，反应器对中段废水中的有机物质去除效果明显，CODcr、BOD5的去除效率可达到75％以上，AOX的去除效率也达到55％以上，但对废水的色度、悬浮物质去除效果并不理想，需进一步处理，以使出水达标排放。　　为使处理后出水能达标排放，克服实验中序批式生物膜反应器对色度、悬浮物去除效果的不足，实验研究了生化后出水的混凝处理实验。结果表明，采用PAC对生化出水进行处理可以有效的降低出水的色度和悬浮物浓度，弥补生化处理的不足。经过混凝处理后，序批式生物膜反应器处理中段废水的整个流程中，中段废水中主要污染物质COD、BOD、TSS、色度、AOX的去除率均达到90％左右，处理后出水完全达到广东省地方水污染物排放执行标准(DB44/26-2001)的二级排放标准。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1造纸工业发展与环境保护的矛盾与协调

1.1.1严峻的环境问题制约着人类社会未来的发展

1.1.2我国造纸工业的重要地位

1.1.3我国造纸工业的发展面临的环境污染问题

1.1.4我国造纸废水的治理现状

1.1.5我国造纸工业必须与环境协调发展

1.2我国制浆中段废水治理现状及发展趋势

1.2.1制浆中段废水的污染现状及特性

1.2.2我国中段废水的厂外治理概况

1.2.3我国中段废水处理方法概况

1.2.4我国中段废水治理技术的发展趋势

1.3生物膜反应器简介与应用

1.3.1生物膜反应器简介

1.3.2序批式生物膜反应器及其特征

1.3.3序批式生物膜反应器应用实例

1.4立题背景及研究内容

1.4.1本论文的立题背景

1.4.2本文的研究内容

第二章制浆造纸中段废水可生化性研究

2.1实验部分

2.1.1实验仪器与设备

2.1.2实验分析方法

2.1.3微生物呼吸速率实验

2.1.4亚甲兰毒性抑制实验

2.2实验结果分析与讨论

2.2.1中段废水水质分析

2.2.2呼吸速率实验结果分析

2.2.3亚甲基兰毒性抑制实验结果分析

2.3小结

第三章生物膜的生长和驯化实验研究

3.1实验部分

3.1.1试剂和仪器

3.1.2实验流程与装备

3.1.3载体的选择

3.1.4接种污泥性质

3.1.5中段废水性质

3.1.6挂膜驯化实验

3.1.7生物膜重量的测定

3.1.8其他指标测定方法

3.2结果与讨论

3.2.1挂膜期间生物膜的生长规律

3.2.2挂膜驯化期间CODcr的变化规律

3.2.3挂膜驯化期间生物膜量的变化规律

3.2.4生物膜的生长动力学速率方程探讨

3.3小结

第四章序批式生物膜反应器处理制浆中段废水的研究

4.1实验部分

4.1.1仪器和设备

4.1.2中段废水来源和性质

4.1.3实验指标测定与分析方法

4.1.4废水的气相色谱-质谱(GC-MS)分析

4.2结果与讨论

4.2.1反应器运行的影响因素探讨

4.2.2序批式生物膜反应器对AOX去除效果分析

4.2.3序批式生物膜反应器处理效果的GC-MS测定分析

4.2.4最佳实验条件下反应器的连续运行试验

4.2.5与其他生物法比较

4.2.6底物去除动力学关系探讨

4.3小结

第五章生化出水的后续混凝处理

5.1实验部分

5.1.1材料与仪器

5.1.2序批式生物膜反应器出水水质

5.1.3实验分析方法

5.2结果与讨论

5.2.1混凝处理工艺研究

5.2.2序批式生物膜反应器全过程处理效果

5.3小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致射