生物酶应用于造纸废水生化污泥处置的研究

摘要

随着中国制浆造纸工业的迅猛发展，污染问题也越来越明显。废水处理会产生大量污泥，特别是生化处理阶段产生的生化污泥，因其含水率高、沉降性差、体积大等特点，给污泥浓缩脱水带来很大的困难。处置造纸生化污泥的费用越来越高，但效果却不明显，所以对生化污泥的处置急需找到一条行之有效的途径。
　　 生物酶技术因其高效环保的优势，在造纸生产和废水处理中有很好的应用，而用于造纸污泥处理的研究却很少。本文就以造纸中常用的木聚糖酶，纤维素酶和果胶酶三种生物酶对造纸生化污泥进行预处理，通过处理后污泥的沉降比、毛细吸水时间(CST)、上清液浊度和泥饼含水率来说明生物酶对污泥的作用效果，并结合污泥加药调节的效果，进一步说明生物酶对生化污泥的脱水性能的影响。
　　 通过实验可以知道:选用的三种生物酶处理化学浆废水生化污泥时，纤维素酶的作用效果不明显，而木聚糖酶和果胶酶有一定效果。木聚糖酶处理化学浆生化污泥时，当投加量为3.2U/mL，温度控制在50℃，反应时间1h，这时处理污泥的效果最好，沉降比为85％，对比空白样下降13％，毛细吸水时间也有所下降。而果胶酶处理化学浆生化污泥时，当投加量为2.4U/mL，污泥pH值调到4.5，温度控制在50℃，反应时间1h，这时处理效果最好，沉降比为85％，对比空白样下降了10％。但是沉降的原因有两方面，一方面是果胶酶分解了一部分污泥，另一方面是pH值调为酸性，中和污泥中部分负电荷，改变污泥的胞外聚合物(ECP)，进而改善污泥的沉降效果。
　　 三种酶处理废纸浆生化污泥时，果胶酶没有效果，木聚糖酶和纤维素酶有一定效果。木聚糖酶处理废纸浆生化污泥时，当投加量为2.4U/mL，温度控制在50℃，反应时间45min时处理效果相对较好，沉降比为67％，相比空白样下降8％。纤维素酶处理废纸浆生化污泥时，当投加量为2.25U/mL，温度55℃，反应时间控制在75min时效果最好，处理后污泥沉降比为62％，比空白样下降13％。
　　 对生物酶处理后的污泥进行红外分析，通过红外光谱图可以明显看出经生物酶处理后的污泥在化学成分上有了变化，C-H（氢键）的含量减少，一部分C=O（羰基）被破坏而增加了一些-OCH3（伯醇羟基）和C-O（甲氧基）新的化学键，而C=O的含量也相应减少，这些化学键的变化是引起污泥沉降效果变化的原因所在。
　　 采用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)调理污泥后脱水，考察经过生物酶预处理对最后污泥脱水效果的影响。CPAM处理没经生物酶处理的污泥时，投加量低于5mg/L时处理效果不明显，絮体小，沉降慢，最后的泥饼含水率也较高，投加量为5mg/L时絮凝效果变好。投加量为3mg/L时，最后的泥饼含水率为86％左右。CPAM处理经生物酶预处理后的污泥，同样的加药量，最后的脱水沉降效果要好于没处理过得污泥，加入CPAM量为3mg/L时，生化污泥最终泥饼含水率为75％。说明经过生物酶预处理可以减小加药量，降低最终泥饼含水率。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题目的和意义

1．2 造纸废水生化污泥的来源及特点

1．2．1 造纸废水生化污泥特点

1．2．2 污泥中水分的存在形态

1．2．3 影响污泥浓缩脱水的因素

1．3 生化污泥处置的常用方法

1．3．1 污泥浓缩

1．3．2 化学调理

1．3．3 机械脱水

1．4 造纸领域中常用生物酶及其应用

1．4．1 生物酶在造纸漂白中的应用

1．4．2 生物酶在造纸废水处理中的应用

1．4．3 生物酶在废纸脱墨的方面应用

1．4．4 生物酶在制浆造纸工业其他方面应用

1．5 课题研究的主要内容及思路

2 实验部分

2．1 实验原料及主要化学品

2．2 实验所用仪器及设备

2．3 实验方法

3 生物酶对化学浆废水处理生化污泥脱水性能的影响

3．1 纤维素酶处理化学浆废水生化污泥的研究

3．2 木聚糖酶处理化学浆废水生化污泥的研究

3．2．1 木聚糖酶投加量的确定

3．2．2 温度对木聚糖酶处理污泥的影响

3．2．3 反应时间对木聚糖酶处理污泥的影响

3．2．4 木聚糖酶处理化学浆污泥的最佳工艺条件

3．3 果胶酶处理化学浆废水生化污泥的研究

3．3．1 果胶酶投加量的确定

3．3．2 pH值对果胶酶处理污泥效果的影响

3．3．3 温度对果胶酶处理污泥效果的影响

3．3．4 反应时间对果胶酶处理污泥效果的影响

3．3．5 果胶酶处理化学浆污泥的最佳工艺条件研究

3．4 生物酶处理化学浆废水生化污泥后的红外光谱分析

3．5 小结

4 生物酶对废纸浆废水处理生化污泥脱水性能的影响

4．1 果胶酶处理废纸浆废水生化污泥的研究

4．2 木聚糖酶处理废纸浆废水生化污泥的研究

4．2．1 木聚糖酶投加量的确定

4．2．2 温度对木聚糖酶处理废纸浆污泥的影响

4．2．3 反应时间对木聚糖酶处理污泥的影响

4．3 纤维素酶处理废纸浆废水生化污泥的研究

4．3．1 纤维素酶投加量的确定

4．3．2 温度对纤维素酶处理废纸浆生化污泥效果的影响

4．3．3 反应时间对纤维素酶处理污泥效果的影响

4．3．4 纤维素酶处理废纸浆污泥的最佳工艺条件研究

4．4 生物酶处理废纸浆废水生化污泥前后的红外分析

4．5 小结

5 生化污泥经生物酶预处理后投加絮凝剂脱水性能的研究

5．1 有机絮凝剂CPAM对生化污泥脱水性能影响

5．2 有机絮凝剂CPAM对生物酶预处理污泥的脱水性能影响

5．3 生物酶预处理前后污泥的絮团观察分析

5．4 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 建议与展望

致谢

参考文献

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