淀粉废水生物处理技术研究

论文题目: 淀粉废水生物处理技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 杨宝芸

导师: 王荣民

关键词: 淀粉废水,废水处理装置,生物处理技术,微生物直固定化机理

文献来源: 西北师范大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前我国淀粉加工行业,多数采用开放型生产方式,排放水为高浓度有机废水,污染十分严重。为了节约水资源,本文研究高浓度淀粉废水的处理方法。 生物处理因为具有成本低、能耗小、剩余污泥量少等优点作为污水处理技术,近年来得到了环境工程界的重视。本文在总结已有淀粉废水处理技术研究成果的基础上,采用自主设计制造的“一体式高浓度有机废水处理装置”进行生物法处理淀粉废水,并试图从化学的角度研究该生物处理方法。 首先,通过分析其水质特性确定了采用多相厌氧-好氧组合处理淀粉废水的工艺流程,设计并制造了“一体式高浓度有机废水处理装置”。该装置是用上下垂直的折流板将多相厌氧及沉淀、好氧反应室分开,用推流式流态连通起来的一体化反应系统。该系统的每个室由一个下流室和一个上流室组成,通往上流室的挡板下部边缘有45°倒角的导流板布水,厌氧室的有效容积都约为6L,好氧室的有效容积约为4L。每室前面设有取样口阀,厌氧室为封闭式;好氧室内用小型空气泵曝气;厌氧室、沉淀室的水流方式均为升流式;好氧室的水流方式为下流式。 采用低负荷启动方式,通过扫描电镜系统地观察了各个反应室中微生物聚集体形态、大小及聚集体中的微生物,并首次讨论和分析了反应系统内水解产酸相(H~1)、产乙酸相(H~2)、产甲烷相(H~3)与好氧室(O)的分离现象。测量和分析了各个反应室的COD、pH、容积负荷等指标对马铃薯淀粉废水的处理效果。研究了各个反应室的启动运行规律,在水流沿程上COD值越来越低,COD去除率越来越高,pH值先降低后升高。平均每天不同反应室对总的COD去除率的贡献值大小顺序为H~1>O>H~2>H~3。确定了反应系统的最佳启动运行条件:温度为25～35℃,容积负荷为3.7kg/(m~3.d),出水总的COD去除率最高为92%。微生物负荷随进水容积负荷的提高而升高,在同一时间内各反应室的微生物负荷大小顺序是H~1>H~2>H~3>O。 在稳定运行90天的过程中,将各个反应室pH和温度控制在微生物最佳生长环境条件。通过扫描电镜及化学手段研究了微生物聚集体的物理化学特性,初步鉴定:H~1室以水解产酸菌组成的絮状聚集体为主。H~2室以产乙酸菌组成的颗

论文目录:

独创性声明

摘要

Abstract

第一章 高浓度淀粉废水处理技术的研究进展

1.1 研究背景和意义

1.2 高浓度淀粉废水处理技术的研究与进展

1.2.1 淀粉废水的分类

1.2.2 淀粉废水处理技术

1.2.2.1 物理法

1.2.2.1.1 吸附法

1.2.2.1.2 气浮分离法

1.2.2.1.3 膜分离法

1.2.2.1.4 磁电效应法

1.2.2.2 物理化学法

1.2.2.2.1 无机絮凝剂处理法

1.2.2.2.2 有机絮凝剂处理法

1.2.2.2.3 微生物絮凝剂处理法

1.2.2.3 化学氧化法

1.2.2.4 淀粉废水的生物处理法

1.2.2.4.1 好氧生物处理法

1.2.2.4.2 厌氧生物处理法

1.2.2.4.3 厌氧-好氧组合工艺处理法

1.2.2.4.4 膜分离-生物处理法

1.2.2.4.5 酶法

1.2.2.4.6 光合细菌处理法

1.2.2.5 其它方法

参考文献

第二章 一体式高浓度有机废水处理装置的设计与制造

第一节 研究背景

2.1.1 分相厌氧消化工艺的基本原理

2.1.2 分相厌氧消化的基质特异性

2.1.3 相分离技术的基本原理

第二节 一体式高浓度有机废水处理装置的设计与制造

2.2.1 马铃薯淀粉废水水质排放标准

2.2.2 淀粉废水生物降解工艺流程设计

2.2.3 一体式高浓度有机废水处理装置的设计

2.2.4 “一体式反应系统”的优点

参考文献

第三章 淀粉废水处理时微生物的自固定化

引言

第一节 无载体自固定化微生物的形成

3.1.1 试验材料与研究方法

3.1.1.1 试验装置

3.1.1.2 分析方法及仪器

3.1.1.3 接种污泥

3.1.1.4 试验用水水质

3.1.1.5 试验方法

3.1.2 结果与讨论

3.1.2.1 无载体固定化微生物聚集体的形成

3.1.2.2 无载体固定化微生物聚集体形成时微生物的特性

3.1.2.3 无载体固定化微生物聚集体的浓度

3.1.2.4 无载体固定化微生物聚集体的沉降速度

3.1.3 结论

第二节 微生物无载体固定化及废水有机污染物的变化

3.2.1 试验材料与研究方法

3.2.2 结果与讨论

3.2.2.1 不同时间不同反应室中的COD值及COD去除率

3.2.2.2 不同反应室对总COD去除率的贡献值

3.2.2.3 不同反应室中COD及COD去除率的关系

3.2.2.4 不同时间不同反应室中的容积负荷

3.2.2.5 容积负荷与COD去除率的关系

3.2.2.6 不同时间不同反应室中的微生物负荷

3.2.2.7 不同反应室中的pH值

3.2.3 结论

本章小结

参考文献

第四章 一体式高浓度有机废水处理装置的稳定运行及高效性研究

第一节 稳定运行时自固定化微生物的研究

4.1.1 运行条件

4.1.2 分析方法

4.1.3 结果与讨论

4.1.3.1 H~1反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态

4.1.3.2 H~2反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态

4.1.3.3 H~3反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态

4.1.3.4 O反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态

4.1.3.5 C~1和C~2沉淀池中微生物的形态

4.1.3.6 各个反应室中微生物的初步鉴定

4.1.3.7 微生物聚集体的表面结构

4.1.3.8 自固定化微生物聚集体中基质(胞外多聚物)的化学组成

4.1.4 结论

第二节 “一体式反应系统”稳定运行时最佳运行条件的选择

4.2.1 试验条件和工艺流程

4.2.2 运行过程

4.2.3 分析方法

4.2.4 结果与讨论

4.2.4.1 不同时间不同反应室中的COD值及COD去除率

4.2.4.2 不同反应室对总COD去除率的贡献值

4.2.4.3 容积负荷与COD去除率的关系

4.2.4.4 水力停留时间(HTR)与COD及其去除率的关系

4.2.4.5 溶解氧(DO)与COD去除率的关系

4.2.4.6 厌氧处理后对提高好氧处理效果的作用

4.2.5 结论

第三节 稳定运行时微生物聚集体的浓度及其聚集体的负荷

4.3.1 试验装置、试验用水水质、接种污泥、运行过程

4.3.2 分析方法

4.3.3 结果与讨论

4.3.3.1 不同反应室中COD及容积负荷随时间的变化关系

4.3.3.2 微生物浓度(VSS)随时间的变化关系

4.3.3.3 不同反应室中的微生物负荷随时间的变化关系

4.3.3.4 不同反应室中的微生物浓度与COD去除量的关系

4.3.4 结论

第四节 “一体式反应系统”处理淀粉废水时氨氮的变化情况

4.4.1 材料与方法

4.4.1.1 试验装置

4.4.1.2 试验用水水质

4.4.1.3 接种污泥

4.4.1.4 运行过程

4.4.1.5 分析方法

4.4.2 结果与讨论

4.4.2.1 不同反应室中平均每天的COD值及COD去除率

4.4.2.2 平均每天不同反应室对总COD去除率的贡献值

4.4.2.3 平均每天不同反应室中氨氮的浓度及其氨氮的去除率

4.4.2.4 不同反应室中的pH值对氨氮浓度的影响

4.4.2.5 不同容积负荷与氨氮浓度和COD的关系

4.4.3 结论

第五节 稳定运行过程中挥发性脂肪酸的变化情况

4.5.1 稳定运行条件

4.5.2 测试方法

4.5.3 结果与讨论

4.5.3.1 水解酸化相中挥发性脂肪酸的变化规律

4.5.3.2 产乙酸相中挥发性脂肪酸的变化规律

4.5.3.3 产甲烷相中挥发性脂肪酸的变化规律

4.5.3.4 好氧反应中挥发性脂肪酸的变化规律

4.5.4 结论

第六节 稳定运行过程中产甲烷相COD去除量与产甲烷量的关系

4.6.1 稳定运行条件

4.6.2 实验装置

4.6.3 分析方法

4.6.4 结果与讨论

4.6.5 结论

本章小结

参考文献

第五章 高浓度淀粉废水处理过程中的机理探讨

第一节 微生物相分离机理

第二节 微生物自固定化机理

5.2.1 无载体固定化厌氧微生物聚集体的基本特性

5.2.1.1 物理特性

5.2.1.2 微生物聚集体的成份

5.2.1.3 微生物聚集体的生物相

5.2.2 微生物的自固定化机理

5.2.2.1 微生物细胞的吸附过程

5.2.2.2 微生物自固定化机理的探讨

5.2.3 固定化对细菌生理系统的影响

5.2.4 结论

第三节 固定化微生物对淀粉废水的降解机理

5.3.1 有机物降解的主要反应

5.3.2 不同生化反应的微生物产率常数

5.3.3 结论

本章小结

参考文献

第六章 淀粉废水原位就地处理技术方案设计

6.1 污染水体原位就地生化处理技术

6.1.1 原位就地处理技术流程

6.2 运行成本

6.3 可行性分析

参考文献

发表论文目录

致谢

发布时间: 2005-07-13

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