生物促生剂强化造纸废水降解效能的研究

摘要

对于造纸行业来说，自更加严苛的《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)出台以来，国内各大造纸企业以及相关产业在面临着愈发艰难的市场拓展空间的同时，更要面对生产、运行过程中随之产生的污染物达标排放问题。为了满足污染物排放要求，不少造纸企业在原有的一级物化处理、二级生化处理之后添加了三级深度处理，这就需要投入更多的人力和财力。因此，更好地提高二级生化处理效果，减轻三级深度处理的污染负荷，降低废水的处理成本成为造纸废水处理领域的研究热点及难题。
　　本文将生物促生技术运用到造纸废水处理生化好氧段中，通过生物促生剂的直接添加，作用于污泥体系中的微生物及废水中的污染物，探究生物促生剂对废水中有机物的强化降解效果以及对活性污泥系统中微生物生长的促进作用及机理，并将研发的造纸废水生物促生剂BP运用到工厂中进行了中试研究。
　　采用水质常规分析方法及现代仪器分析，如气相色谱-质谱、ICP-AES、红外光谱、紫外光谱、发光细菌生物毒性监测等方法，分析了废纸制浆非脱墨中段造纸废水的性质，结果表明:废纸制浆造纸废水污染程度较高，CODCr约1500 mg·L-1，BOD5460 mg·L-1，色度240倍，浊度840 NTU，总油含量为157.08 mg·L-1，对发光细菌的生物毒性抑制率为97.08％，并检测出8种金属离子。
　　通过对添加生物促生剂处理废纸制浆非脱墨中段造纸废水的工艺研究表明:适宜工艺条件为处理时间22h、生物促生剂添加量500μL·L-1、pH7.2、反应温度25℃。经过生化处理的造纸废水，添加生物促生剂实验组COD去除率较空白组增加7.5％，去除率达到了92.8％，TOC去除率增加14.2％，但生物促生剂对油类物质处理能力有限，去除率仅为30.8％，后续添加气浮+混凝处理可提高对总油物质去除率达到99.4％。生化处理中添加生物促生剂缓解了废水的生物毒性，促进率为0.78％，其余各组均表现为生物毒性抑制作用。添加生物促生剂后，废水中的金属离子含量减少，同时，污泥中的金属离子含量相应增加，表明金属离子被污泥体系吸收。GC-MS分析表明，生化处理中不能降解的成分多为烷烃，少量为脂类。红外分析表明，生化处理后醛类、羧酸类物质大部分被降解，其余物质含量均有所降低，紫外分析结果显示，生化处理后苯环结构污染物浓度降低，但废水色度加深。实验表明:添加生物促生剂有利于微生物的生长增殖，有助于缓解生物毒性，进而强化了对造纸废水的降解效果。
　　通过研究生物促生剂对污泥活性的影响，得出以下结论:生物促生剂对蛋白质含量、ATP含量、TTC-脱氢酶含量的增加具有促进作用，同时提高了微生物的数量及抗毒性。微生物优先摄取生物促生剂中粒径较小的营养成分，顺序为黄腐酸＞漆酶＞赤霉酸＞微量元素＞氮磷盐，拉曼光谱分析表明生物促生剂减少了苯及其衍生物的含量，并且，生物促生剂中的赤霉酸、微量元素、氮磷盐等成分能被微生物所吸收，黄腐酸起到协同运输作用。在整个过程中，微生物逐步适应造纸废水的理化环境，在由低级向高级逐步演变的过程中，不同阶段呈现出与之相对应的指示性微型生物，生物促生剂的添加对污泥膨胀异常起到了改善作用。
　　生物促生剂在工厂中试的应用研究表明:当在造纸废水生化处理好氧段使用生物促生剂替代普通固体复合肥时，好氧出水COD去除率提高约6％，MLSS稳定提高约1500～2000 mg·L-1，出水口氨氮值降低至0.8 mg·L-1，减少普通氮磷营养投加量约75％，生化系统处理稳定，系统抗冲击能力增强。

目录

摘要

1 绪论

1．1 造纸工业废水发展概况

1．1．1 造纸工业废水处理现状

1．1．2 废纸制浆造纸废水的种类及特点

1．2 废纸制浆造纸废水的处理方法

1．2．1 一级物化处理方法

1．2．2 二级生化处理方法

1．2．3 三级深度处理方法

1．3 生物促生技术概况

1．3．1 生物促生理论

1．3．2 国内外生物促生技术的研究进展

1．4 课题研究的目的、内容

1．4．1 课题研究的目的及意义

1．4．2 课题研究的内容

2 生物促生剂对造纸废水好氧生化处理效果的影响

2．1 实验材料及方法

2．1．1 原料及药品

2．1．2 实验仪器

2．1．3 水质指标及分析方法

2．1．4 废水的处理及运行条件

2．2 结果与讨论

2．2．1 生物促生剂处理造纸废水的正交试验

2．2．2 生物促生剂处理造纸废水的单因素实验

2．2．3 生化处理对废水的处理效果比较

2．2．4 GC MS联用技术分析

2．2．5 废水总油含量的变化

2．2．6 水质生物毒性检测

2．2．7 傅里叶红外色谱分析

2．2．8 紫外-可见分光光谱分析

2．2．9 ICP-AES对废水中金属离子含量的测定

2．3 本章小结

3 生物促生剂对造纸废水处理系统好氧微生物活性的影响

3．1 实验材料及方法

3．1．1 试剂及仪器

3．1．2 分析方法

3．1．3 试验废水及运行条件

3．2 结果与讨论

3．2．1 标准曲线的绘制及含量的测定方法

3．2．2 污泥活性分析

3．2．3 粒径角度

3．2．4 污泥拉曼光谱分析

3．2．5 水质生物毒性检测

3．2．6 镜检观测中微生物的指示作用

3．2．7 从SEM观测角度对生物促生剂缓解丝状菌膨胀作用的分析

3．3 本章小结

4 生物促生剂在造纸废水处理工厂中试中的应用

4．1 实验材料及方法

4．1．1 实验废水

4．1．2 药剂

4．1．3 使用方法

4．1．4 分析方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 CODcr的去除效果

4．2．2 MLSS对比

4．2．3 排水口氨氮对比

4．2．4 生物相镜检分析

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

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