杨木APMP制浆废液污染特性与生物脱色机理研究

论文摘要

近几年,随着速生材高得率制浆技术在中国的不断发展,随之而来的环境问题日益引起人们的关注。高得率浆厂一般没有化学药品回收利用设施,制浆和漂白过程中木材溶出物全部进入废液,使得高得率制浆废液具有固体含量低、色度高、含有多种生物毒性物质等特点。如果未经处理直接排放,将对废水接受体系造成严重的污染。本论文重点考察以杨木APMP为代表的高得率制浆废液的污染特性以及其生物脱色机理,对于推动阔叶材原料化机浆生产过程污染控制技术进步具有重要意义。首先,研究了杨木APMP化学浸渍过程中NaOH用量、H2O2用量、化学浸渍温度以及保温时间对废液污染负荷的影响,发现NaOH用量对废液色度和CODCr影响显著,是木片中有机物溶出的决定性因素;H2O2用量增加也会使得废液中溶出物增加,但是影响相对较小,而且H2O2对废液具有减色作用。为降低废液的污染负荷,在保证成纸质量的条件下,应减少化学品的用量。杨木APMP制浆废液中污染物的特性研究表明：分子量大于30000的级份和分子量小于2000的级份,是造成废液色度和CODCr的主要物质,这两者对废液色度和CODCr的贡献率分别为89.16%和81.33%,但是从污染物发色力角度看,发色力最大的是分子量大于30000的级份；GC-MS检测到废液中的低分子量组分主要是脂肪酸类,占检测物质的57.13%。废液中的主要发色基团为紫丁香基、醌型结构、-C=O、乙酰基等,这主要由于化学浸渍条件下,小分子量的木素组份、酚类的溶出,而且木素在制浆过程中会产生新的发色基团；同时由于碳水化合物的降解反应脱除乙酰基,这些发色基团的溶出都会造成废液色度的提高。杨木APMP制浆废液经白腐菌处理后,CODcr下降显著,至第6天时达到最高去除率,之后由于菌种的自溶使得CODCr有所反弹；色度的去除趋势与CODcr相似,但是不如CODCr下降显著.废液CODCr和色度去除率与菌种的生长曲线基本相关。经白腐菌处理后,废液中污染物的种类和含量明显减少,由此表明烯烃、酚类、醌类、脂肪酸、苯基酸类化合物等大量发色有机物的生物降解是废液色度降低的主要原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 我国制浆造纸工业的发展现状
• 1.2 我国制浆造纸工业所面临的环境问题及防治对策
• 1.2.1 我国的水资源状况及造纸工业污染现状
• 1.2.2 造纸工业环境污染的防治对策
• 1.3 高得率制浆废液的性质与处理工艺
• 1.3.1 高得率制浆废液的来源与性质
• 1.3.2 高得率制浆废液的处理工艺及存在的问题
• 1.4 制浆造纸废水的脱色处理技术
• 1.4.1 吸附法脱色
• 1.4.2 絮凝法脱色
• 1.4.3 膜分离法脱色
• 1.4.4 生物法脱色
• 1.4.5 氧化法脱色
• 1.4.6 电化学法脱色
• 1.5 制浆造纸废液的脱色研究进展
• 1.5.1 国内制浆造纸废液脱色的研究
• 1.5.2 国外制浆造纸废液脱色的研究
• 1.6 本课题的研究内容和意义
• 1.6.1 本课题的研究内容
• 1.6.2 本课题的研究意义
• 2 杨木APMP制浆废液的污染负荷研究
• 2.1 试验原料、仪器和药品
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 试验药品
• 2.1.3 试验仪器与设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 废液制备方法
• 2.2.2 废液测定方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 化学浸渍药品用量对废液污染负荷的影响
• 2.3.2 化学浸渍温度对废液污染负荷的影响
• 2.3.3 化学浸渍保温时间对废液污染负荷的影响
• 2.4 本章小结
• 3 杨木APMP制浆废液中污染物的特性研究
• 3.1 试验原料、仪器与药品
• 3.1.1 试验原料
• 3.1.2 试验仪器
• 3.1.3 试验药品
• 3.2 试验方法及参数
• 3.2.1 废液的超滤方法
• 3.2.2 废液的GC-MS分析
• 3.2.3 废液中高分子量组分的红外光谱分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 废液中污染物质的分子质量分布
• 3.3.2 废液中的挥发性有机污染物成分
• 3.3.3 废液中高分子量组分的红外光谱分析
• 3.4 本章小结
• 4 杨木APMP制浆废液的白腐菌脱色研究
• 4.1 试验原料、仪器与药品
• 4.1.1 试验原料
• 4.1.2 试验仪器
• 4.1.3 试验药品
• 4.2 试验方法与参数
• 4.2.1 培养基
• 4.2.2 试验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 白腐菌对杨木APMP制浆废液的脱色效果
• 4.3.2 白腐菌处理杨木APMP制浆废液的GC-MS分析
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 6 展望
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 9 致谢