含氰木薯淀粉废水EGSB厌氧生物处理的性能研究

摘要

在广西含氰木薯淀粉废水是水环境中分布最广，影响最大的一类有机污染物，该废水的处理已成为废水处理领域里亟待解决的问题之一。
　　 目前厌氧生物处理是应用最为广泛的废水处理技术，也是我国木薯淀粉废水无害化处理的主要方法。膨胀颗粒污泥床反应器是近十年在上流式厌氧颗粒污泥床反应器的基础上开发成功的新型高效厌氧反应器，对各类废水有很强的适用性，是值得推广应用的一种新型厌氧生物处理反应器。但由于木薯淀粉废水中含有氰化物，对微生物有抑制作用，常给厌氧工艺带来很大的冲击。因此，研究木薯淀粉废水中的氰化物对厌氧微生物的毒性作用，完善木薯淀粉废水的厌氧生物处理技术对于木薯淀粉废水的处理具有重要意义。
　　 论文选用EGSB反应器作为厌氧生物处理工艺进行试验研究，保持水力停留时间为13.4 h，通过改变进水COD浓度和进水氰化物浓度并对反应器内的COD、VFA、pH、碱度和产气量等指标进行评估，系统研究木薯淀粉废水中的氰化物对厌氧生物处理启动及稳定运行的影响作用；为了定量分析氰化物对有机物去除的影响和为工程应用提供基础信息，建立了厌氧生物处理含氰木薯淀粉废水的氰抑制动力学。
　　 氰化物对反应器启动运行的影响研究表明：氰化物对反应器处理木薯淀粉废水的有影响作用，具体表现为氰化物对厌氧颗粒污泥内的产甲烷菌的抑制作用，该抑制作用呈现阶段性，且有机容积负荷越大，抑制作用越显著，反应器需要恢复至原处理水平所需的时间越长。当进水氰化物浓度为5 mg·L-1左右时，反应器运行良好，COD去除率达90%以上，产气量在200 mL·d-1左右，出水VFA较低，基本维持在200 mg·L-1以下；当进水氰化物浓度为10 mg·L-1左右时，反应器的处理效果下降，COD去除率下降，产气量下降，但很快恢复至原来的处理水平；当进水氰化物浓度为15mg·L-1左右时，COD去除率波动大，去除率下降至70.4%，产气量急剧下降，出水VFA在700 mg·L-1左右上下波动；污泥活性下降主要表现VSS/TSS及最大比产甲烷活性均下降，VSS/TSS由0.7618下降至0.7278，SMA由946.16 mLCH4·g-1VSS-1·d-1下降至196.94mLCH4·g-1VSS-1·d-1，颗粒污泥内部的部分细菌明显受到损害。
　　 氰化物对反应器稳定运行的影响研究表明：进水氰化物浓度变化对EGSB反应器运行的影响呈现阶段性，当进水氰化物浓度为10 mg·L-1左右时，反应器处理效果较好。COD去除率基本维持在90％以上；当氰化物浓度为15-20 mg·L-1左右时，COD去除率随着氰化物浓度的升高而呈现下降的趋势，当反应器稳定运行第70 d时，COD去除率下降至70.1%；随着进水氰化物浓度的上升，出水VFA呈现上升趋势，氰化物浓度越高，出水VFA累积的量越多，当进水氰化物浓度达20 mg·L-1左右时，出水VFA升高至550 mg·L-1左右；SMA急剧下降至83.19 mLCH4·g-1VSS-1·d-1；产气量降至105 mL·d-1左右；pH维持在比较稳定的范围，在7.8-8.5之间小幅度波动，出水略显碱性。
　　 EGSB处理含氰木薯淀粉废水的氰化物抑制动力学研究结果表明：氰化物对木薯淀粉废水降解的抑制作用属于非竞争抑制类型，可通过模型q=qmaxS/Km+S·K1/K1+(I-6)描述含氰木薯淀粉废水的厌氧降解过程，用非线性回归法求得相应的模型参数：qmax为1.6535 mgCOD·d-1·mg-1VSS-1；Km为793.1753 mgCOD·L-1；K1为15.5950 mgCN-·L-1，实验数据较好的验证了该模型。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 厌氧生物处理技术

1.1.2 EGSB反应器的研究与应用

1.1.3 木薯淀粉废水的特征及对环境产生的影响

1.1.4 木薯淀粉废水的治理现状

1.2 研究进展

1.2.1 厌氧废水处理木薯淀粉废水的研究

1.2.2 木薯淀粉废水中的氰化物对厌氧生物处理的影响研究

1.2.3 厌氧生物处理的动力学研究

1.3 本课题的主要研究内容

1.3.1 课题的主要内容

第二章 木薯淀粉废水中的氰化物对EGSB启动运行的影响

2.1 材料与方法

2.1.1 实验装置图

2.1.2 实验用水和接种污泥

2.1.3 反应器的启动过程EGSB反应器参数的确定

2.1.4 EGSB反应器的启动过程

2.1.5 主要仪器及试验装置

2.1.6 分析项目及测定方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 进出水CN-的变化及CN-去除率的变化

2.2.2 COD去除率的变化

2.2.3 碱度及出水pH的变化

2.2.4 出水VFA的变化

2.2.5 产气量变化

2.2.6 厌氧颗粒污泥的活性变化

2.3 本章小结

第三章 木薯淀粉废水中的氰化物对EGSB稳定运行的影响

3.1 材料与方法

3.1.1 实验装置

3.1.2 主要仪器及分析方法

3.1.3 试验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 进出水氰化物的变化及氰化物去除率的变化

3.2.2 COD去除率的变化

3.2.3 碱度及出水pH的变化

3.2.4 VFA的变化

3.2.5 产气量变化

3.2.6 厌氧颗粒污泥的活性变化

3.3 本章小结

第四章 EGSB处理木薯淀粉废水中的氰化物抑制动力学研究

4.1 材料与方法

4.1.1 实验装置

4.1.2 主要仪器及分析方法

4.1.3 试验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 不含氰化物条件下木薯淀粉废水的降解动力学

4.2.2 不同氰化物浓度下的木薯淀粉废水降解动力学方程

4.2.3 木薯淀粉废水氰化物抑制动力学

4.2.4 氰化物对木薯淀粉废水降解的影响

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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