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1、淀粉废水生物处理技术研究淀粉废水生物处理技术研究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
2、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(H1)、产乙酸相(H2)、产甲烷相(H3)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
3、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H1OH2H3。确定了反应系统的最佳启动运行条件:温度为2535,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H1H2H3O。 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:H1室以水解产酸菌组成的絮状聚集体为
4、主。H2室以产乙酸菌组成的颗 独创性声明9-10摘要10-12Abstract12-14第一章 高浓度淀粉废水处理技术的研究进展14-52 1.1 研究背景和意义14-15 1.2 高浓度淀粉废水处理技术的研究与进展15-41 1. 2.1 淀粉废水的分类16-17 1. 2.2 淀粉废水处理技术17-41 1. 2. 2.1 物理法17-18 1. 2. 2. 1.1 吸附法17 1. 2. 2. 1.2 气浮分离法17-18 1. 2. 2. 1.3 膜分离法18 1. 2. 2. 1.4 磁电效应法18 1. 2. 2.2 物理化学法18-22 1. 2. 2. 2.1 无机絮凝剂处理法
5、19-20 1. 2. 2. 2.2 有机絮凝剂处理法20-21 1. 2. 2. 2.3 微生物絮凝剂处理法21-22 1. 2. 2.3 化学氧化法22 1. 2. 2.4 淀粉废水的生物处理法22-39 1. 2. 2. 4.1 好氧生物处理法22-25 1. 2. 2. 4.2 厌氧生物处理法25-33 1. 2. 2. 4.3 厌氧-好氧组合工艺处理法33-38 1. 2. 2. 4.4 膜分离-生物处理法38 1. 2. 2. 4.5 酶法38-39 1. 2. 2. 4.6 光合细菌处理法39 1. 2. 2.5 其它方法39-41 参考文献 41-52第二章 一体式高浓度有机废
6、水处理装置的设计与制造52-67第一节 研究背景52-58 2. 1.1 分相厌氧消化工艺的基本原理53 2. 1.2 分相厌氧消化的基质特异性53-55 2. 1.3 相分离技术的基本原理55-58第二节 一体式高浓度有机废水处理装置的设计与制造58-62 2. 2.1 马铃薯淀粉废水水质排放标准58-59 2. 2.2 淀粉废水生物降解工艺流程设计59 2. 2.3 一体式高浓度有机废水处理装置的设计59-60 2. 2.4 “一体式反应系统”的优点60-62 参考文献 62-67第三章 淀粉废水处理时微生物的自固定化67-87引言67-68第一节 无载体自固定化微生物的形成68-77 3
7、. 1.1 试验材料与研究方法68-70 3. 1. 1.1 试验装置68-69 3. 1. 1.2 分析方法及仪器69 3. 1. 1.3 接种污泥69 3. 1. 1.4 试验用水水质69 3. 1. 1.5 试验方法69-70 3. 1.2 结果与讨论70-75 3. 1. 2.1 无载体固定化微生物聚集体的形成70-72 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72-74 3. 1. 2.3 无载体固定化微生物聚集体的浓度74-75 3. 1. 2.4 无载体固定化微生物聚集体的沉降速度75 3. 1.3 结论75-77第二节 微生物无载体固定化及废水有机污染物的
8、变化77-83 3. 2.1 试验材料与研究方法77 3. 2.2 结果与讨论77-83 3. 2. 2.1 不同时间不同反应室中的COD值及COD去除率77-79 3. 2. 2.2 不同反应室对总COD去除率的贡献值79 3. 2. 2.3 不同反应室中COD及COD去除率的关系79-80 3. 2. 2.4 不同时间不同反应室中的容积负荷80 3. 2. 2.5 容积负荷与COD去除率的关系80-81 3. 2. 2.6 不同时间不同反应室中的微生物负荷81-82 3. 2. 2.7 不同反应室中的pH值82-83 3. 2.3 结论83本章小结83 参考文献 83-87第四章 一体式高
9、浓度有机废水处理装置的稳定运行及高效性研究87-128第一节 稳定运行时自固定化微生物的研究87-99 4. 1.1 运行条件88 4. 1.2 分析方法88-89 4. 1.3 结果与讨论89-98 4. 1. 3.1 H1反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态89-90 4. 1. 3.2 H2反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态90 4. 1. 3.3 H3反应室中微生物聚集体的形态及聚集体中微生物的形态90-91 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91-92 4. 1. 3.5 C1和C2沉淀池中微生物的形态92-95 4. 1
10、. 3.6 各个反应室中微生物的初步鉴定95-96 4. 1. 3.7 微生物聚集体的表面结构96-97 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97-98 4. 1.4 结论98-99第二节 “一体式反应系统”稳定运行时最佳运行条件的选择99-105 4. 2.1 试验条件和工艺流程99 4. 2.2 运行过程99 4. 2.3 分析方法99 4. 2.4 结果与讨论99-104 4. 2. 4.1 不同时间不同反应室中的COD值及COD去除率100-101 4. 2. 4.2 不同反应室对总COD去除率的贡献值101 4. 2. 4.3 容积负荷与COD去除率
11、的关系101-102 4. 2. 4.4 水力停留时间(HTR)与COD及其去除率的关系102 4. 2. 4.5 溶解氧(DO)与COD去除率的关系102-103 4. 2. 4.6 厌氧处理后对提高好氧处理效果的作用103-104 4. 2.5 结论104-105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105-110 4. 3.1 试验装置、试验用水水质、接种污泥、运行过程105 4. 3.2 分析方法105 4. 3.3 结果与讨论105-109 4. 3. 3.1 不同反应室中COD及容积负荷随时间的变化关系105-106 4. 3. 3.2 微生物浓度(VSS)随时间的变
12、化关系106-107 4. 3. 3.3 不同反应室中的微生物负荷随时间的变化关系107 4. 3. 3.4 不同反应室中的微生物浓度与COD去除量的关系107-109 4. 3.4 结论109-110第四节 “一体式反应系统”处理淀粉废水时氨氮的变化情况110-116 4. 4.1 材料与方法110-111 4. 4. 1.1 试验装置110 4. 4. 1.2 试验用水水质110 4. 4. 1.3 接种污泥110 4. 4. 1.4 运行过程110-111 4. 4. 1.5 分析方法111 4. 4.2 结果与讨论111-115 4. 4. 2.1 不同反应室中平均每天的COD值及CO
13、D去除率111 4. 4. 2.2 平均每天不同反应室对总COD去除率的贡献值111-112 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112-113 4. 4. 2.4 不同反应室中的pH值对氨氮浓度的影响113-114 4. 4. 2.5 不同容积负荷与氨氮浓度和COD的关系114-115 4. 4.3 结论115-116第五节 稳定运行过程中挥发性脂肪酸的变化情况116-124 4. 5.1 稳定运行条件116 4. 5.2 测试方法116-117 4. 5.3 结果与讨论117- 1. 5. 3.1 水解酸化相中挥发性脂肪酸的变化规律117 4. 5. 3.2
14、产乙酸相中挥发性脂肪酸的变化规律117-121 4. 5. 3.3 产甲烷相中挥发性脂肪酸的变化规律121- 1. 5. 3.4 好氧反应中挥发性脂肪酸的变化规律 1. 5.4 结论123-124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124-126 4. 6.1 稳定运行条件124 4. 6.2 实验装置124 4. 6.3 分析方法124-125 4. 6.4 结果与讨论125-126 4. 6.5 结论126本章小结126-127 参考文献 127-128第五章 高浓度淀粉废水处理过程中的机理探讨128-144第一节 微生物相分离机理128-130第二节 微生物自固定化
15、机理130-139 5. 2.1 无载体固定化厌氧微生物聚集体的基本特性131-133 5. 2. 1.1 物理特性131 5. 2. 1.2 微生物聚集体的成份131-133 5. 2. 1.3 微生物聚集体的生物相133 5. 2.2 微生物的自固定化机理133-137 5. 2. 2.1 微生物细胞的吸附过程133-134 5. 2. 2.2 微生物自固定化机理的探讨134-137 5. 2.3 固定化对细菌生理系统的影响137-138 5. 2.4 结论138-139第三节 固定化微生物对淀粉废水的降解机理139-143 5. 3.1 有机物降解的主要反应140-141 5. 3.2 不同生化反应的微生物产率常数141-143 5. 3.3 结论143本章小结143 参考文献 143-144第六章 淀粉废水原位就地处理技术方案设计144-151 6.1 污染水体原位就地生化处理技术144-148 6. 1.1 原位就地处理技术流程144-148 6.2 运行成本148 6.3 可行性分析148-149 参考文献 149-151发表论文目录151-152致谢152