烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究 73页

'工学硕士学位论文烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究陈凤祥哈尔滨工业大学2006年6月 国内图书分类号：X703国际图书分类号：628.35工学硕士学位论文烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究硕士研究生：陈凤祥导师：金文标副教授副导师：张永利高工申请学位：工学硕士学科、专业：环境科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学 ClassifiedIndex:X703U.D.C:628.35DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAPILOTSTUDYONTHETREATMENTOFRECONSTITUTEDTOBACCOWASTEWATERCandidate:ChenFengxiangSupervisor:AssociateProf.JinWenbiaoAssociateSupervisor:SeniorEngineer.ZhangYongliAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:EnviromentalScienceandEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology 摘要摘要造纸法烟草薄片生产废水是国内近年来出现的一种新型工业废水，此类废水富含烟草有机质和烟草短纤维等废料，以及一定浓度的对生化处理有不利影响的烟碱等物质，属较难处理废水。国内对该废水开展的实验研究和工程实例普遍存在处理效果不佳，运行不稳定，费用高等问题，包括世界上再造烟叶产量最大的法国莫迪公司和美国雷诺公司也存在废水处理不彻底、运行成本高、工程投资大等问题。迫切需要探索一种高效、经济、稳定的处理工艺。本文通过分析烟草薄片生产废水处理技术的研究成果和工程实践经验，针对此种废水水质确定了以厌氧辅以好氧为主体的处理工艺路线，该处理工艺包括絮凝沉淀、生物处理和脱色3部分，并重点针对厌氧处理单元存在的问题进行优化改进。对烟草薄片废水处理中厌氧颗粒污泥的培养及其形成的影响因素；pH、温度、碱度、水力负荷、容积负荷及反应器类型等对厌氧处理单元效能的影响和后续好氧处理单元的效能进行了研究考察。研究发现，烟草薄片废水处理中UASB和UBF反应器可在60～80天的时间内有效形成高性能的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥培养成熟后，UASB反应器和UBF反应器下部污泥层的污泥浓度分别达到120～130g/L和95～110g/L，颗粒污泥的体积含量分别为80%和60%。实验结果表明0.3～3230.45m/m·h的水力负荷和3～11kg/m·d容积负荷可为系统提供适宜的选择压，可有效促进颗粒污泥的形成。UASB反应器相对于UBF反应器易于形成良好的水力条件更有利于颗粒污泥的形成。在模拟生产性运行的进水条件下UASB和UBF反应器都取得了80～84%的COD去除率。且对pH、温度、容积负荷等影响因素的适应范围宽，受冲击后恢复时间快。水力停留时间仅为6～11h。后续SBR反应器在6～8h的水力停留时间下可达到30～60%COD去除率，厌氧产物、接种污泥种类和运行方式对SBR处理效果无显著影响。生物处理出水经絮凝沉淀处理后可使排水水质稳定达到该行业一级排放标准的要求。研究结果证明本文选定的工艺路线确实可行，厌氧单元的效能优化效果明显，有效解决了以往处理过程中存在的问题，是造纸法烟草薄片废水的一-I- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文种高效、经济、稳定的处理工艺。关键词烟草薄片；厌氧颗粒污泥；UASB反应器-II- AbstractAbstractThewastewaterproducedfromreconstitutedtobaccoproductionisanemergingdomesticindustrialwastewaterinrecentyears.Thiswastewatercontainsorganicsubstrateandthinfibre,andacertainconcentrationofnicotinamidewhichisharmfultomicrobe.Reconstitutedtobaccowastewaterisknownasasortofrefractorywastewater.Thepresenttechniquesforthewastewaterarepoorefficiency,unstabileandandexpensive.Inaddition,thelargestscalereconstitutedtobaccocorporations,suchasfrance’sModiltdandUSA’sReinoltd,alsohavethesameproblems.So,itisanurgentneedtoexploreahighlyefficient,stableandlow-costtreatmenttechnicsforthiswastewater.Basedontheresearchresultsandengineeringexperiencesforthetreatmentofthiswastewater,atreatingprocesswithanaerobic-aerobictreatmentunitsisdesigned.Thetechnologyconsistsofthreetreatingstages,i.e.,flocculation,biodegradationanddiscoloring.Inordertosolvetheexistingproblems,thiskeyistoimprovetheefficiencyofanaerobicunit.Cultivationprocessofanaerobicgranularsludgewasoptimized.EffectsofpH,temperature,OrganicVolumeticLoadingandreactortypeontheperformanceofanaerobicandaerobicsystemsarealsodiscussed.ItisfoundthathighefficiencyanaerobicgranularsludgeissuccessfullycultivatedinUASBandUBFreactorsafter60to80days.AtthistimethesludgeconcentrationinUASBandUBFreactorswasrespectively120-130g/Land95-110g/L，granularsludgeproportioninvolumewasrespectively80%and60%.32TheresultsshownthatHydraulicloadinginvalueof0.3-0.45m/m·hand3OrganicVolumeticLoadingRateinvalueof2-6kg/m·dwereoptimalforcultivationofgranularsludge.IncomparisonUBFwithUASBreactorispropitioustomakesuitablehydraulicconditionsforformationofgranularsludge.Toproductionwastewater,bothUASBandUBFreactorachieveaCODremovalrateof80-84%withashortHRTof6to11hours,andhaveawidesuitablerangeforpH,temperature,OrganicVolumeticLoadingRateandsoon.TheSBRreactorachieveaCODremovalrateof40-60%withaHRTvalue-III- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文of6to8hours.Outcomesfromanaerobicreactors,sortsofinoculationsludgeandrunningmodehavelittleeffectsontheperformanceofaerobicreactors.Waterqulityofeffluentafterdiscoloredcanachievethedischargingstandards.Experimentresultsshownthatthetechnicsdesignedbythistopicisfeasibleandperformanceinanaerobicunitisimproved.Thisworksuccessfullysolvetheproblemsrestrictthetreatmentofthiskindofwastewater,andproposeanefficient,economicalandstabletreatmenttechnology.Keywordsreconstitutedtobacco;anaerobicgranularsludge;UASBreactor-IV- 目录目录摘要.......................................................................................................................1Abstract...............................................................................................................IIIContents...........................................................................................................VIII第1章绪论.........................................................................................................11.1课题背景.....................................................................................................11.2造纸法烟草薄片生产废水处理技术现状.................................................31.2.1造纸法烟草薄片生产废水水质特性..................................................31.2.2造纸法烟草薄片生产废水处理技术及现状......................................41.2.3相近工业废水处理技术......................................................................61.2.4再造烟叶废水处理技术的分析..........................................................71.3废水厌氧生物处理技术的发展.................................................................71.3.1厌氧反应器的发展.............................................................................81.3.2UASB反应器........................................................................................91.4UASB反应器中颗粒污泥的培养...............................................................91.4.1UASB反应器中颗粒污泥的形成机理................................................91.4.2UASB反应器中颗粒污泥形成的影响因素.......................................121.5课题来源及主要研究内容.......................................................................14第2章工艺路线选择与实验对象确定............................................................152.1水质特性分析..........................................................................................152.1.1造纸法烟草薄片生产提取液的主要化学组分................................152.1.2实验进水水质及出水要求................................................................152.1.3水质分析...........................................................................................152.2工艺路线选择..........................................................................................162.2.1生物处理单元...................................................................................162.2.2混凝沉淀预处理...............................................................................162.2.3后续处理单元...................................................................................162.3主要实验对象..........................................................................................172.4实验装置与分析方法..............................................................................182.4.1实验装置...........................................................................................182.4.2分析方法...........................................................................................19-V- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第3章厌氧装置启动与颗粒污泥培养............................................................203.1厌氧反应器启动......................................................................................203.1.1接种污泥...........................................................................................203.1.2运行控制...........................................................................................203.2厌氧颗粒污泥的形成过程.......................................................................223.3颗粒污泥培养与工艺条件讨论...............................................................253.3.1水力负荷的影响...............................................................................253.3.2容积负荷的影响...............................................................................263.3.3废水水质和浓度的影响....................................................................273.3.4反应器结构的影响...........................................................................283.3.5微量元素的作用...............................................................................283.3.6碱度对颗粒污泥形成的影响............................................................293.3.7其他促进措施的作用.......................................................................303.4本章小结..................................................................................................30第4章厌氧处理单元效能研究........................................................................314.1反应器确定..............................................................................................314.2工艺条件确定..........................................................................................324.2.1pH对处理效果的影响......................................................................324.2.2温度对处理效果的影响....................................................................334.2.3维持系统正常运行的外加碱量........................................................354.2.4水力负荷对处理效果的影响............................................................364.2.5容积负荷对处理效果的影响............................................................374.3适应性与效能改进研究..........................................................................384.3.1生产性进水条件下的处理效果........................................................384.3.2预酸化对处理效果的影响................................................................394.3.3部分回流对处理效果的影响............................................................404.3.4反应器的重新启动...........................................................................414.4本章小结..................................................................................................42第5章好氧处理单元效能研究........................................................................445.1好氧污泥确定..........................................................................................445.2工艺条件确定..........................................................................................455.2.1水力停留时间（HRT）对处理效果的影响.....................................455.2.2pH对处理效果的影响........................................................................45-VI- 目录5.3系统性能改进..........................................................................................465.3.1多阶段曝气对处理效果的影响........................................................465.3.2中间池对好氧处理效果的影响........................................................475.3.3葡萄糖的投加对处理效果的改善....................................................485.3.4两级串联SBR的处理效果................................................................495.4经济分析..................................................................................................505.4.1生物构筑物建设费用........................................................................505.4.2生物构筑物运行费用.......................................................................505.5本章小结..................................................................................................50结论.....................................................................................................................52参考文献.............................................................................................................54哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明......................................................58哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书......................................................58哈尔滨工业大学硕士学位论文涉密论文管理..................................................58致谢.....................................................................................................................59-VII- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文CONTENTSAbstract(inChinese)···························································································IAbstract(inEnglish)··························································································IIIChapter1Introduction..........................................................................................11.1Subjectbackground.....................................................................................11.2.1Characteristicsofreconstitutedtobaccowastewater............................31.2.2Developmentandstatusoftreatmenttechnologyforreconstitutedtobaccowastewater........................................................................................41.2.3Treatmenttechnologyforthesimilarwastewater.................................51.2.4Analysisoftreatmenttechnologyforreconstitutedtobacccowastewater.....................................................................................................71.3Developmentofanaerobictechnology........................................................71.3.1Developmentofanaerobicreactors......................................................81.3.2UASBreactor.......................................................................................91.4AnaerobicgranulationinUASBreactor......................................................91.4.1MachanismsandmodelsforanaerobicgranulationinUASBreactor..91.4.2InfluencefactorsofanaerobicgranulationinUASBreactor..............121.5Orignandmaincontents............................................................................14Chapter2Technologyrouteandexperimentaltarget..........................................152.1Analysisofwaterquality...........................................................................152.1.1Ingredientofreconstitutedtobaccowastewater..................................152.1.2Waterqualityofinfluentanddischargestandards..............................152.1.3Analysisofcharateristicsofthewastewater.......................................152.2Technologyroute.......................................................................................162.2.1Biotreatmentunits..............................................................................162.2.2Pre-treatmentunit...............................................................................162.2.3Post-treatmentunit.............................................................................162.3Experimentaltarget...................................................................................172.4Experimentalsettingsandanalysismethods..............................................182.4.1Experimentalsettings.........................................................................182.4.2Analyticalmethods.............................................................................19-VIII- ContentsChapter3Start-upofanaerobicsystemandcultivationofanaerobicgranularsludge..................................................................................................................203.1Start-upofanaerobicsystem.....................................................................203.1.1Inoculationsludge...............................................................................203.1.2Operationcontrolling..........................................................................203.2Formationprocessofanaerobicgranularsludge.......................................223.3Effectsofinfluencefactorsongranulation..............................................253.3.1EffectofHydraulicLoadingRateongranulation...............................253.3.2EffectofOrganicVolumetricLoadingRateongranulation................263.3.3Effectofcharateristicsofinfluentongranulation..............................273.3.4Effectofreactortypeongranulation..................................................283.3.5Effectofaddionalmicroelementsongranulation...............................283.3.6Effectofaddionalalkalinityongranulation.......................................293.3.7Otherenhancedmeasures...................................................................303.4Conclusionofthechapter.......................................................................30Chapter4Studyontheanaerobicprocess...........................................................314.1Determinationofreactortype....................................................................314.2Determinationofoperationparameters.....................................................324.2.1EffectofpHontheperformance.......................................................324.2.2Effectoftemperatureontheperformance..........................................334.2.3Effectofaddionalalkalinityontheperformance................................354.2.4Effectofhydraulicloadingrateontheperformance...........................364.2.5EffectofOVLRontheperformance...................................................374.3Studyonthestabilityandmodificationofperformance............................394.3.1Performanceintheactualconditions..................................................394.3.2Modifiationofperformancebymeansofpre-acidification................394.3.3Modifiationofperformancebymeansofpartlyrecycling..................404.3.4Performanceofre-startup...................................................................414.4Conclusionofthechapter.........................................................................42Chapter5Studyontheaerobicprocess...............................................................445.1Determinationofsludgetype.....................................................................445.2Determinatinofoperationparameters.......................................................455.2.1EffectofHRTontheperformance......................................................45-IX- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5.2.2EffectofpHontheperformance.........................................................455.3Modificationofperformance.....................................................................465.3.1Modificationofperformancebymeansofmulti-stageaeration.........465.3.2Modificationofperformancebymeansofaddingmiddletank..........475.3.3Modificationofperformancebymeansofaddingglucose...............485.3.4ModificationofperformancebymeansoftwoSBRinseries............495.4Ecnomicanalysis.......................................................................................505.4.1Constructcostofthebiotreatmentsystem..........................................505.4.2Runningcostofthebiotreatmentsystem............................................505.5Conclusionofthechapter.........................................................................50Conclusions.........................................................................................................52Reference.............................................................................................................54Statementofcopyright........................................................................................58Letterofauthorization.........................................................................................58Managementofsecretthesis................................................................................58Acknowledgement...............................................................................................59-X- 第1章绪论第1章绪论1.1课题背景在卷烟厂由烟叶加工卷烟的过程中,大约有10%的烟叶成为碎末被损失。更为可惜的是按传统方法生产卷烟时,其中大量的烟茎、烟梗只能白白扔掉。因此,早在50年代一些发达国家成功地研究出再生烟草薄片,从而大大提高了烟草利用率，据报导60年代中期,美国生产雪茄烟的原料大约90%是再生烟草薄片。国内再生烟草薄片生产起步较晚,自70年代末期才开始初步研究,并且多为引进技术,相对比较落后。按1996年统计数据可用于4再生烟草薄片生产的原料达15～20×10t,而实际利用率仅25%左右。若将利4用率提高到80%,则相当于每年增加烟叶原料12～16×10t,可节省耕地数百[1]平方公里。烟草薄片又称再造烟叶或均质烟叶，切丝后与其他烟丝混合，可降低卷烟中的焦油含量，减少吸烟给人体带来的健康危害。烟草薄片的使用具有提高烟丝质量、降低卷烟成本、节省原材料消耗、资源再利用等诸多优点，烟草薄片的生产工艺主要有造纸法、辊压法和稠浆法。辊压法和稠浆法是目前较常见的方法,即将卷烟生产过程中产生的废烟料经磨碎、混合、粘合、挤压成型、干燥等过程处理而制得烟草薄片,然后回用到卷烟生产过程中去,工艺过程较为简单,投资费用较低,适合于卷烟厂内部使用。但是,采用这种方法生产的薄片,其物理性能较差,成片脆性较大,在重新回用过程中尚存在[2]着一定的问题。造纸法烟草薄片技术是目前国际上烟草废弃物再生综合利[3]用的最先进技术，利用该技术所加工的产品（又称造纸法烟草薄片）具有密度小、焦油释放量低、化学成分可控等特点，将该产品应用于卷烟配方中不仅可起到降低原料消耗与生产成本的效果，更重要的是它还可大幅度降低卷烟焦油量，提高卷烟安全性，调控卷烟抽吸品质。再造烟叶（造纸法）如今在少数欧美发达国家已成为现代卷烟配方设计的一项重要原材料。我国烟草行业近十年来一直想引进该项技术和生产线进行国内的规模化生产，但主要因投资大、技术复杂、废水难处理而多次放弃，特别是该技术使用了改进后造纸法及天然提取分离等工艺，因而生产将不可避免地带来废水对环境污染的问题，通常每生产1t产品需排放70t以上的废水，而且此类废水富含烟草有机质和烟草短纤维等废料，以及一定浓度的对生化处理（微生-1- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文物培养）有不利影响的烟碱等物质。该类生产废水较难处理包括世界上再造烟叶产量最大的法国莫迪公司和美国雷诺公司也存在废水处理不彻底、运行成本高、工程投资大（一般占总投资1/3）等问题。因此，研究此类烟草废水的有效的治理技术对于再造烟叶（造纸法）生产技术的推广应用实现废物资源化有着重要意义。近年来，由于卷烟降焦减害工作的紧迫性和节约资源降低成本的需要，我国国内也加大了对再造烟叶（造纸法）生产及配套技术的自主开发。在国家及各级烟草专卖局的支持下自2002年以来已在广东、云南、湖南等地建成两家生产试验基地和多家生产企业。其生产过程中产生大量成分复杂的高浓度、高色度的有机废水，既有造纸废水的共性如含有大量纤维，又有烟草废水色度高、含有对微生物生长不利的烟碱等物质的特点，同时废水浓度波动较大，COD从1500～20,000mg/L，属较难处理的高浓度有机废水，若处理不善将对环境造成极大的危害，虽然相关企业已建有相应处理设施，但因对该种废水处理技术研究不够充分等原因，致使设计上存在不同程度的缺陷，未能实现预期效果且运行成本偏高，迫切需要探索一种高效、经济、稳定的处理工艺。广州金叶烟草薄片汕头科研生产基地是国内较早采用造纸法生产再生烟草薄片的工业企业，并不断验证改进生产工艺为其他相关企业提供技术支持。该企业原建有的一套700吨污水处理系统，主要处理工艺单元为：混凝预处理，UASB厌氧反应单元，SBR好氧处理单元，气浮处理单元和活性炭滤罐。由于设计及企业生产工艺不断调整引起的水质变动等因素，处理能力和效果远不能达到设计要求，且多次出现不能正常运行的情况。其存在的主要问题有：（1）虽然生物处理单元设计水力停留时间较大，厌氧部分HRT为24小时，好氧部分HRT为26小时，但实际处理能力却不到设计处理量的50%；厌氧单元污泥活性差，且多次大量流失不能稳定运行，降低了系统处理能力，出水水质难以达标，同时造成好氧处理曝气量和化学处理投药量的显著增加，处理成本过高给企业造成较大的经济负担；（2）生产工艺不断变动废水中带色的复杂成分不断变化使后续脱色处理难度增加。通过对原有处理工艺的分析发现制约整个系统效能的关键是厌氧处理单元能否高效、稳定运行。为解决废水处理系统存在的问题加之企业生产线扩建新增废水处理的需-2- 第1章绪论要，该企业拟新建一套处理系统。为给工程设计、运行提供科学依据，优化该产业废水治理技术，促进产业发展提高烟草行业资源再利用率，节约土地资源，在工程建设前开展此中试研究项目，主要通过厌氧反应器的参数优化，厌氧颗粒污泥的培养解决原有处理工艺存在的问题，实现系统在不断变化的复杂水质条件下的稳定运行，降低工程造价和运行费用，优化此种新型工业废水的处理技术。1.2造纸法烟草薄片生产废水处理技术现状1.2.1造纸法烟草薄片生产废水水质特性造纸法烟草薄片生产废水是国内近年来出现的一种新型工业废水，目前国内、外对其水质和处理方法的研究较少。调研得到邱晔、胡群等对云南昆明安宁市再造烟叶生产试验基地的废水特性的分析如下：烟草薄片生产过程中主要有两个废水产生源，分别位于提取浓缩工艺段和抄造成型工艺段，其中抄造废水水量一般为提取段的10～15倍，两个工艺段的废水及生产的综合废水水质特性见表1-1。表1-1再造烟叶生产废水水质特性Table1-1Charactersofwastewaterinreconstitutedtobaccoindustry项目提取浓缩段抄造段综合废水COD（mg/L）22,35213812500BOD5(mg/L)12,9406501400BOD5/COD0.570.470.56PH5.46.35.8SS(mg/L)2968520600色度(CU)110050300提取浓缩工艺段废水主要为天然烟叶和烟梗的提取废液以及工艺设备清洗时排放的少量清洗废水，其中含有高浓度的糖分、蛋白质、色素以及果胶等有机物，因而该段废水表现出极高的化学需氧量和色度。此外，该工艺段SS质量浓度高，废水中含有大量粒度不等的原料碎片、碎渣等杂物，主要由该工艺段的原料清洗及粗解纤工序的排渣造成。抄造段废水的各项水质污染物指标均较提取段低，这主要是由于烟叶和烟梗中的可溶性成分大部分都已在提取工艺段进入提取液，此工艺段的物-3- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文料（主要为浆料形态）只有少部分可溶性COD可进入抄造废水。此外，抄造段工艺废水中的悬浮物与提取段有很大不同，它的悬浮物主要是由浆料抄造成型过程中大量短纤维流失造成，即废水含有大量的细短纤维。由表1-1可见，该种废水呈弱酸性，其中提取段废水酸性较强，pH为5.4。BOD5/COD值较高，可生化性好，主要处理单元宜采用生化处理。1.2.2造纸法烟草薄片生产废水处理技术及现状目前国内造纸法烟草薄片生产废水处理工艺主要有两种，主体处理工艺流程均为强化预处理包括混凝沉淀或混凝气浮、厌氧水解，生物处理单元和后续物化处理单元包括混凝脱色、活性炭吸附等。其不同之处在于生物处理部分分别采用厌氧-好氧以下称厌氧-好氧处理模式和单独好氧模式以下称好氧模式。（1）好氧模式处理工艺概述调研得云南理工大学对云南昆明安宁市再造烟叶生产试验基地的废水特性和处理工艺进行了系列研究，其通过水质分析发现再造烟叶生产废水的可生化性较好此类废水宜采用较经济的生化法处理。为此，他们分别试验了厌氧与好氧两类微生物对废水的处理效果，发现厌氧菌较难培养，厌氧池的整体运行效率较低，COD去除率<20%，而通过一定环境培养的好氧菌则对该类废水的治理有较好效果。以上分析结果，其选择了混凝—好氧生化—脱色的三级处理工艺，并应3用于800m/d的工程中，具体工艺设计如下图。废水格栅初沉池气浮池调节池脱水机污泥浓缩脱色池机械过滤二沉池曝气池图1-1昆明安宁再造烟叶废水处理工艺流程图Fig.1-1TreatmentprocessofreconstitutedtobaccowastewaterinKunMing该废水处理系统经1.5年的生产运行和检验，系统整体运行稳定，效果较好。分析该好氧模式的工艺流程可以发现，虽然其可以一定程度稳定运-4- 第1章绪论行，但却是以高耗能、高药剂消耗和高污泥量为代价，同时由于再造烟叶废水水质波动较大且色度高，含难生物降解物质单纯好氧处理对脱色和难降解物质去除效果有限，不仅增加运行成本且难以保证出水水质。[4]（2）厌氧-好氧处理模式概述昆明市环境科学研究所郑一新对昆明某公司2002年建立的2000t/a造纸法烟草薄片中试生产线的废水进行了小3试和中试，并设计建设了800m/d的废水处理设施。工艺设计依据小试和中试结果，先利用气浮去除水中的悬浮物，然后进入水解调节池，调节水质水量，同时对部分难降解有机物进行水解，提高可生化性，再进入UASB处理设备，厌氧分解有机物，考虑处理效率与建设投资的性价比，工程设计UASB水力停留时间为24h。然后进入ICEAS工艺反应池，与传统SBR略有不同，ICEAS工艺为连续进水，间断出水，通过滗水器排水进入混凝脱色池，出水回用于绿化用水。污泥从厌氧和好氧池以及气浮、混凝脱色池排入污泥浓缩池，浓缩后进入带式压滤机脱水，脱水后污泥卫生填埋。工艺流程见图1-2。废水格栅气浮池调节池脱水机污泥浓缩混凝脱ICEASUASB图1-2昆明某公司再造烟叶废水处理工艺流程图Fig.1-2TreatmentprocessforreconstitutedtobaccowastewaterofacompanyinKunMing该研究工作的厌氧小试采用UASB反应器，研究发现在HRT为72h时COD的去除率为70%，开始24h反应速率较快，COD的去除率接近50%。好氧实验采用SBR反应器在HRT为24h的条件下COD的去除率为84%。在工程试验中，预处理采用混凝气浮，进水COD浓度为5000mg/L，出水COD浓度为2134.21mg/L，COD的去除率为59%。厌氧部分采用UASB反应器设计HRT为24h,COD的去除率为42.3%，出水COD浓度为774.14mg/L。好氧部分采用ICEAS反应器，COD的去除率为82%，出水COD浓度为139.26mg/L。-5- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文（3）广州金叶烟草薄片汕头科研生产基地原处理设施概述广州金叶烟草薄片汕头科研生产基地是国内较早采用造纸法生产再生烟草薄片的工业企业，并不断验证改进生产工艺为其他相关企业提供技术支持。该企业建有的1套700吨污水处理系统，主要处理工艺单元为：混凝沉淀预处理，UASB厌氧反应单元，SBR好氧处理单元，气浮处理单元和活性炭滤罐。该系统已运3年。该厂混合废水水质为COD1500～20000mg/L，BOD5800～11000mg/L,SS300～2000mg/L。混凝沉淀部分进水平均浓度为2000～6000mg/L,去除率为20～30%，厌氧采用UASB反应器设计停留时间24h,实际运行时接近60h，反应器内为絮状厌氧污泥，底部污泥浓度为15-25g/L,COD的去除率为50～70%，多次出现污泥流失问题。好氧部分采用SBR反应器，实际平均HRT为30～50h，COD去除率为50～70%，实际出水浓度为COD400mg/L，未实现设计描述的COD<150mg/L的出水浓度。混凝气浮出水COD为100～200mg/L，未达到COD<100mg/L排放标准,需经活性炭滤罐进一步处理方可达标排放。综合分析现有厌氧-好氧处理模式各工艺单元的性能可见，其生物处理部分设计上采用了厌氧为主，好氧为辅的技术路线，不仅有利于色度去除和难降解污染物的去除或可生化性的提高，而且可以降低能耗，药剂使用量，减小后续处理的建设和运行费用。但因设计不够合理等因素相应厌氧处理单元不仅没有达到令人满意的效果而且构筑物较大建设费用高，急需改进。1.2.3相近工业废水处理技术[5]梅容武等对浙江某公司再造烟叶（非造纸法）废水处理技术进行了研究,结果表明该废水COD浓度高平均5000mg/L，不溶性COD所占比例较大SS浓度为2000mg/L，可生化性较好BOD5/COD>0.4，富含糖类且以多糖为主色度深，水质特性与造纸法烟草薄片废水基本相同。通过水质分析梅容武等选择了厌氧消化-混凝气浮-A1/O接触氧化池-反应沉淀池为主体的处理工艺。厌氧池，缺氧池，好氧池的HRT分别为6h,11.3h,30.4h。在进水COD浓度为3000～6000mg/L时出水COD为200～400mg/L。[6]扬卿等在UASB反应器处理草浆中段废水的小试中成功培养出了颗粒污泥。扬卿等在实验中用总容积为2.0L，反应区容1.6L的UASB反应器,接种污泥为某造纸厂废水处理厌氧絮状污泥，接种量8g/L。在进水COD浓度3为1100～1900mg/L，BOD5浓度为310～360mg/L，容积负荷1～4kg/m·d的条件下经过75天的运行成功培养出了性能优良的颗粒污泥-6- 第1章绪论1.2.4再造烟叶废水处理技术的分析通过分析再造烟叶废水处理技术的研究成果和工程实践经验发现，好氧模式的工艺流程虽然其可以一定程度稳定运行，但却是以高耗能、高药剂消耗和高污泥量为代价，同时由于再造烟叶废水水质波动较大且色度高，含难生物降解物质等因素使得单纯好氧处理对脱色和难降解物质去除效果有限，抗负荷冲击能力差不仅增加运行成本且难以保证出水水质。厌氧-好氧处理模式生物处理部分设计上采用了厌氧为主，好氧为辅的技术路线，不仅有利于色度去除和难降解污染物的去除或可生化性的提高，而且可以降低能耗和药剂使用量，减小后续处理的建设和运行费用。但因此类废水的研究工作和工程经验相对不足，造成厌氧处理单元设计不够合理，不仅自身存在水力停留时间长，建设费用高；反应器内污泥浓度和污泥保有量低；污泥与废水接触状态不佳；处理效果差等问题，且直接导至后续处理单元不稳定，能耗增高，药剂用量和污泥量增大，整体建设和运行费用增加。综合再造烟草废水的水质特点，厌氧反应器和好氧反应器各自的特点和优势及中高浓度复杂工业废水处理的工程经验，厌氧-好氧处理模式为此类废水处理的优选模式，上述存在的问题可以主要通过厌氧单元的工艺改进加以解决。通过培养颗粒污泥或厌氧生物膜实现生物固定化，增加厌氧反应器内污泥的保有量和污泥龄，丰富厌氧微生物的种类，改善厌氧微生物的微生态环境，提高抗环境因素冲击的能力和处理能力及效果；通过设计参数的优化改善泥水接触状态提高反应器效率，减小反应器体积降低建设费用，并通过厌氧单元的良好效能降低整个系统构筑物的体积，减少污泥产生量，氧消耗量和药剂使用量。1.3废水厌氧生物处理技术的发展厌氧处理技术的发展以厌氧生物处理基础理论的发展为先导，随着厌氧生物学，厌氧生物化学和厌氧反应动力学等方面的发展，厌氧处理工艺技术经历了一个从缓慢起步到快速发展的历程。厌氧反应器的发展已经历了三个时代:第一代反应器:以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统.第二代反应器:可以将固体停留时间和水力停留时间分离,能保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄,并注重培养颗粒污泥,属高负荷系统.第三代反应器:在固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下,使固、液两相充-7- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文分接触,从而既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触,以达到真正高效的目的。可以看出,随着厌氧反应器的发展,其处理效率不断提高,适用范围也由原来的污泥、粪肥消化扩展到对各种浓度的生活污水和工业废水的处理。而如何有效保持反应器中性能优良的厌氧活性污泥,使污泥与进水充分接触,最大限度的利用微生物的处理能力,始终是厌氧反应器发展的主导方向。1.3.1厌氧反应器的发展（1）第一代厌氧反应器1881年法国“Cosmos”杂志报道Mouras开发的应用厌氧生物技术处理市政污水污泥的自动净化器，被认为是人工厌氧处理废水的开始，至今已经有了120多年的历史。第一代厌氧反应器主要用作化粪池和处理市政污水污泥，特点为污泥龄（SRT）等于水力停留时间（HRT），厌氧微生物浓度低,处理效果差，而为使污泥中的有机物达到厌氧消化稳定必须维持较长的污泥龄，所以反应器的体积较大，其代表反应器为厌氧消化池。1896年英国出现了第一座用于处理生活污水的厌氧消化池,所产生的沼气用于照明。随后的几十年中,厌氧处理技术迅速发展并得到广泛应用。至1914年美国有14座城市建立了厌氧消化池。20世纪40年代澳大利亚出现了连续搅拌的厌氧消化池。这些最初的厌氧反应器采用污泥与废水[7][8]完全混合的模式。Schroepfer在20世纪50年代开发了厌氧接触反应器,在连续搅拌反应器基础上于出水沉淀池中增设污泥回流装置,使厌氧污泥在反应器中的停留时间第一次大于水力停留时间,提高了负荷与处理效率,一般3其容积负荷在4～5kgCOD/(m·d)，标志了现代厌氧处理工艺的诞生。（2）第二代厌氧反应器随着人们对厌氧生物处理技术研究的深入,以提高厌氧微生物浓度和停留时间,强化传质作用,缩短液体停留时间为基础的一系列高速厌氧反应器相继出现。主要有厌氧滤器(AnaerobicFilter,简称AF)、厌氧流化床(AnaerobicFluidizedBed,简称AFB)反应器、上流式厌氧污泥床(UpfLowAnaerobicSLudgeBed,简称UASB)反应器等。其特点是实现了污泥龄（SRT）与水力停留时间（HRT）的分离，使HRT8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化,使反应器快速启动；而在[38]颗粒化过程基本结束时,进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。一般认为控制进水的碱度在1000mg/L以上能成功地培养出颗粒污泥。实验中启动初期，采用CaCO3加Na2CO3调节进水的碱度使其保持在200～2+1000mg/L。使用CaCO3调节碱度时，Ca的存在还可以促进微生物的聚集，[39]2+改善污泥沉降性能，但有文献资料指出在高浓度Ca离子存在下培养的2+颗粒污泥活性较差，并且停止投加Ca离子后颗粒污泥易解体。当颗粒污泥开始形成以后,为保持污泥活性进水碱度略有降低,并停止投加CaCO3。在以后的运行中未发生颗粒大量解体现象，污泥的活性也较高，COD去除率在80%以上，说明在启动过程中,控制进水的碱度在200-1000mg/L以上能成功地培养出颗粒污泥，并保持其活性和稳定性。-29- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.3.7其他促进措施的作用厌氧反应器的一个缺点就是由于厌氧菌增殖较慢，因而反应器的启动和颗粒污泥培养时间长，一般需要8～12周，这在一定程度上影响了厌氧反应器的实际应用。为缩短启动时间加快颗粒污泥的培养进程，近年来加速颗[40-42]粒化成了众多学者的研究重点，提出了多种促进措施。主要是通过向[43]反应器中投加天然和人工合成的聚合物，生物絮凝剂，活性炭颗粒，优[44]势菌种和无机惰性颗粒来触发和加速颗粒污泥的生成。实验中通过向反应器中投加适量的有机和无机絮凝剂，强化了絮状污泥2-的凝聚，并因S的存在等因素形成了无机盐惰性内核，这些因素加速了颗粒污泥的形成，在初期的颗粒污泥中可以发现无机盐颗粒内核，在停止投加絮凝剂和微量元素后颗粒污泥继续稳定增长，可见絮凝剂的投加对颗粒污泥的形成具有引发促进作用且形成的颗粒污泥具有稳定性。3.4本章小结通过对厌氧反应器的启动和污泥培养的研究得出以下结论：（1）烟草薄片废水处理中UASB和UBF反应器可在60～80天的时间内有效形成高性能的颗粒污泥，颗粒污泥成熟稳定后，UASB反应器和UBF反应器下部污泥层的污泥浓度分别为120～130g/L和95～110g/L，颗粒污泥的体积含量分别为80%和60%。大部分颗粒粒径为1～2mm，颜色为黑色；323（2）0.3～0.45m/m·h的水力负荷和3～11kg/m·d的容积负荷可为系统提供适宜的选择压，保证并促进颗粒污泥的形成；（3）200～1000mg/L的外加碱度可有效保证颗粒污泥培养，并保持其活性和稳定性，在启动初期投加CaCO3，不会对污泥活性和颗粒污泥稳定性产生明显不利影响；（4）投加微量元素有利于提高污泥的产甲烷活性促进颗粒污泥形成，并形成一些起触发作用的无机内核；（5）与UBF反应器对比，UASB反应器具有更好的水力条件和气流扰动效果有利于颗粒污泥的形成；（6）絮凝剂的投加可对颗粒污泥的形成具有引发促进作用且形成的颗粒污泥具有稳定性。-30- 第4章厌氧处理单元效能研究第4章厌氧处理单元效能研究在废水的厌氧处理中，有许多因素都影响到废水的处理效率，但最为重要的有温度，氧化还原电位，pH值及酸碱度、有机负荷量和有毒物质等。为确定相关因素对处理效果的影响，选择反应器的最优运行条件为后续工程设计，系统调试提供依据，课题开展了对主要影响因素的研究。4.1反应器确定为给后续工程设计选择技术、经济综合性能较为合理的反应器，实验选择HRT=8h，进水温度为30℃，采用Na2CO3调节系统的缓冲能力，控制进水pH为6.0的条件下，对UASB和UBF反应器在不同容积负荷下的运行效果进行了比较。实验结果如图4-1所示。85(%)8075去除率UASBCOD去除率70UBFCOD去除率COD6511.41518.621.923.3容积负荷(kg/m3.d)图4-1不同容积负荷下UASB和UBF反应器的性能比较Fig.4-1treatmentefficienciesofUASBandUBFreactorsindifferentOVLRUBF反应器综合了UASB反应器和AF反应器的优点，下部为厌氧污泥床，与UASB的污泥床相近具有很高的污泥浓度，并可以形成颗粒污泥。上部为与厌氧滤池相似的填料层，填料表面可以附着大量厌氧微生物，在反应器启动初期具有较大的截留污泥的能力，可减少污泥的流失，加快启动过程。在处理低悬浮物废水时较UASB反应器具有一定的性能优势。在整个实验过程中，从第3章的实验数据可以看到，在此实验中UBF在培养颗粒污泥的过程中较UASB反应器处于不利地位，在颗粒污泥成熟稳定后，UASB反应器和UBF反应器下部污泥层的污泥浓度分别为120～-31- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文130g/L和95～110g/L，颗粒污泥的体积含量分别为80%和60%。在运行效果实验中，UASB和UBF反应器取得了基本相同的COD去除率，其原因在于UASB反应器下部污泥浓度和颗粒污泥含量均高于UBF反应器，而UBF因其上部填料层的污泥量较大使其总的污泥保有量与UASB反应器相近，并且在整个反应器内的分布较均匀，因而在实验条件下两者都取得COD去除率80～85%的稳定处理效果，UBF反应器在处理效果和抗冲击能力方面只是略好于UASB反应器，考虑到经济因素，UASB反应器对该种废水处理更具竞争力。因而确定UASB反应器为厌氧系统优先选择的反应器，并且后续的处理效能研究主要围绕UASB反应器进行。4.2工艺条件确定4.2.1pH对处理效果的影响厌氧微生物的生命活动、物质代谢与pH有密切的关系，pH值的变化直接[45]影响着消化过程和消化产物的进一步转化。实际运行经验表明，厌氧消化需要一个相对稳定的pH值范围，一般对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程来说，为6.5～7.5。如果生长环境的pH过高（>8.0）或过低（<6.0），产甲烷菌的生长代谢和繁殖就会受到抑制，并对整个厌氧消化系统产生严重的不良影响。这是因为在厌氧体系中，酸化细菌受收pH的影响较小，导致反应器内有机酸的积累，使甲烷菌的活性受到更大抑制，最终导致反应器运行失败。3在进水温度为28～30℃，HRT为8h，容积负荷为11kg/m·d,水力负荷32为0.3m/m·h的条件下,考察进水pH对处理效果的影响，采用NaOH调节pH，结果如图4-2所示。由图4-2中的数据可见，在进水pH为5.3～7的范围内，COD的去除率均可稳定在80～85%的范围内。在pH<5,不额外添加碱度的情况下去除率明显下降，但仍能达到65～70%。进水pH4.2～7的范围内，出水pH保持在6.7～7.1，没有发生酸化现象。因而确定5.5～6.5的区间是经济可行运行pH区间。-32- 第4章厌氧处理单元效能研究7.21007.1）80%7pH6.9606.840去除率（出水6.7出水pH206.6CODcr去除率CODcr6.504.24.65.36.27进水pH图4-2进水pH对处理效果的影响Fig.4-2EffectofpHvalueonthetreatmentefficiency进水pH由4.2恢复到6.5后系统性能的变化过程如图4-3所示。7.051007）80%6.95pH6.9606.8540出水去除率（6.8出水pH206.75CODcr去除率CODcr6.701234运行时间（d）图4-3系统受低pH冲击后的恢复过程Fig.4-3RecoveryprocessofanaerobicsystemafterbeingstrikenbypH研究结果和实际运行经验表明，系统受pH突变冲击后的恢复过程相对较快，实验系统在进水pH恢复正常后1～2天内便可恢复到原有处理效果。说明颗粒污泥抗pH突变的能力较强。4.2.2温度对处理效果的影响温度是影响微生物生命活动过程的重要因素之一。一般认为，厌氧生物反应可以在很宽的温度范围（5～83℃）内进行，而产甲烷作用可在4～-33- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文100℃的范围内发生。在此温度范围内存在两个最适温度范围，分别在中温（30～40℃）和高温（50～55℃）两个范围内对有机物的分解速度较高。厌氧消化对温度突变十分敏感，温度的波动，无论是升高或是降低都可[46]能对厌氧微生物产生有害影响。厌氧系统要求温度日变化小于3℃，降温幅度越大，低温持续时间越长，产气量下降的幅度越大，升温后产气量的恢复越困难。温度突变幅度大大，会使整个微生物群发生改变，以致系统停上产气。考虑到经济因素、系统稳定性及所在地的气候特点，厌氧处理工程设施选择在20～35℃的范围内运行。在控制进水pH为6，HRT为8h，容积负荷332为11kg/m·d,水力负荷为0.3m/m·h的条件下,考察了温度对处理效果的影响。实验结果如图4-4所示。7.31007.2807.1(%)760pH去除率6.9406.8出水pH20CODcr6.7CODcr去除率6.6017263035进水温度(℃)图4-4温度对处理效果的影响Fig.4-4Effectoftemperatureonthetreatmentefficiency在进水温度17～35℃时系统COD去除率稳定在80～85%之间，冬季温度低于20℃时去除率明显下降，保持在60～70%之间。因而系统除在本年11至次年4月份之间需少量蒸汽加热之外，大部分时间可以在常温下运行并可保持良好的处理效果。系统由低温升至中温后，处理效果的恢复情况如图4-5所示。-34- 第4章厌氧处理单元效能研究100(%)8060去除率4020CODcr去除率CODcr008122426运行时间(h)图4-5系统受低温影响后的恢复过程Fig.4-5Recoveryprocessofanaerobicsystemafterbeingstrikenbytemperaturefluctuation从图中数据可以看出，将进水温度提升到30℃后，处理效果的恢复速度较快，一天后即可恢复到降温前的水平，若排除反应器出水的置换过程的影响，则微生物活性的恢复时间更短。4.2.3维持系统正常运行的外加碱量在污水厌氧处理过程中的碱度系指反应器中发酵液结合氢离子的能力,2-通常用CaCO3浓度(mg/L)表示,反应体系的碱度主要是由碳酸盐(CO3)、重--碳酸盐(HCO3),氨氮，硫化物以及部分氢氧化物(OH)所组成。由于原水pH值介于4.6～5.2属弱酸性废水，实际运行时需对pH进行调节为确定工程运行中所需投加的碱量。实验选择接近于实际运行条件的控制3条件，HRT=8h，进水温度为30℃，容积负荷11kg/m·d,水力负荷320.3m/m·h,采用Na2CO3调节系统的缓冲能力，考察了Na2CO3的投加量对处理效果的影响。实验结果如图4-6所示。-35- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文857）%6805UASBCODcr去除率475pHUBFCODcr去除率3去除率（进水pH2701CODcr6501000500200100碳酸钠投加量(mg/L)图4-6碳酸钠投加量对处理效果的影响Fig.4-6Effectofsodiumcarbonatedoseontreatmentefficiency由图4-6中的数据可见，在Na2CO3投加量为200～1000mg/L时，系统pH可调节至5.4以上，UASB和UBF反应器在水力停留时间为8h的条件下，均可实现80%以上的良好处理效果。当Na2CO3投加量降至100mg/L时系统的pH基本为原水pH值，UASB和UBF反应器的处理效果明显下降，COD去除率分别为74%和76%，但都没有出现明显酸化的现象。由此可以确认200mg/L的Na2CO3投加量较为经济合理。4.2.4水力负荷对处理效果的影响在UASB反应器中,由表面水力负荷决定的上升液流和由表面产气促成的上升气泡对反应区内的污泥粒子产生的浮托作用,使大而重的污泥粒子堆积于底层,小而轻的污泥粒子浮于上层,这种使污泥粒子沿高度的分级悬浮现象称为污泥粒子的水力和气力分级作用。这使得污泥浓度形成与反应器内废水浓度形成了相似的梯度分布，可最大程度的提高微生物的降解效率。维持一定的表面水力负荷也是保持运行期合适选择压，维持颗粒污泥的稳定状态所必须的条件。合适的表面水力负荷还可以在实现出水固、液、气三相良好分离效果的同时提供良好的泥水混合条件，改善系统的效能。水力剪切力的大小还会影响反应体系内固液气界面的传质条件。过大和过小的表面水力负荷都会降低体系的性能，必须采用合适的表面水力负荷，保持适宜的水力剪切力,才能保证UASB处理器的运行质量，尤其在低浓度废水的处理中表面水力负荷或HRT是比有机容积负荷更为重要的工艺控制条件。实验选择接近于实际运行的控制条件，在进水温度为30℃，容积负荷-36- 第4章厌氧处理单元效能研究311kg/m·d,采用Na2CO3调节系统的pH为6的条件下，考察了水力负荷对UASB反应器处理效果的影响，以确定合适的水力负荷和水力停留时间。实验结果如图4-7所示。7.21007.180(%)760pH6.9去除率406.8出水pH6.720CODcr去除率CODcr6.600.210.320.420.510.58水力负荷(m3/m2•h)图4-7水力负荷对系统效能的影响Fig.4-7EffectofHydraulicLoadingRateontheefficiencyofanaerobicsystem32由图4-7可见在水力负荷为0.2～0.4m/m·h，水力停留时间为12～6小时的条件下，UASB反应器对COD的去除率可保持在80～84%的良好水平上，整个区间内出水pH都在正常范围内。当水力停留时间小于6小时后处理效果开始下降，在4～6小时这一水力停留时间区间内COD去除率为70%左右，主要是受基质降解速率的影响。并且在此停留时间和水力负荷下出水3的悬浮物明显增加。图中可以发现在容积负荷11kg/m·d的中等产气负荷下，水力停留时间由6小时升至12小时系统的COD去除率并未明显增加。分析出现这一现象的可能原因有：（1）由于颗粒污泥层的密度较大，降低水力负荷明显影响反应器内的污泥分布和泥水混合状态，降低了传质能力。（2）KS较大，低浓度时降解速率慢HRT短时延长效果不明显。4.2.5容积负荷对处理效果的影响在厌氧消化中容积负荷率是厌氧反应器重要的控制参数和设计参数。进水的有机负荷率反映了基质与微生物之间的供需关系。有机负荷率影响污泥[47]增长、污泥活性和有机物的降解，适当提高有机负荷率可以加快污泥的增长和有机物的降解，同时可以减小反应器的容积。但当进水的有机负荷过-37- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文高时，可能发生产甲烷反应和产酸反应的使衡导致反应器的酸化。在UASB反应器中与有机容积负荷相关的表面产气负荷同表面水力负荷一起对反应区内的污泥粒子产生浮托作用,使污泥粒子沿高度的分级悬浮，使微生物和反应器的有效利用率提高。容积负荷还和水力负荷一起构成系统的选择压维持颗粒污泥和絮状污泥的平衡。进水容积负荷的选择与温度、废水的浓度和性质等因素有关，实验选择接近于实际运行需要的控制条件，在进水温度为30℃，水力负荷0.332m/m·h,采用Na2CO3调节系统的pH为6的条件下，考察了容积负荷对UASB反应器处理效果的影响，以确定合适的容积负荷。实验结果如图4-8所示。857.3）7.2%7.18076.9pH去除率（75CODcr去除率6.8出水pH6.7CODcr706.681015.219.1424.1容积负荷（kg/m3•d）图4-8容积负荷对处理效果的影响Fig.4-8EffectofOVLRontreatmentefficiencyofanaerobicsystem3由图4-8可见，在实验条件下，UASB反应器在8～19kg/m·d的容积负3荷范围内COD去除率稳定在80%以上，其中容积负荷8～15kg/m·d的范围3内运行效果最好COD去除率为82～84%。容积负荷超过15kg/m·d时COD去3除率开始下降但在15～19kg/m·d的区间内仍然可以达到较理想的运行效3果，当容积负荷继续升高至24kg/m·d时处理效果明显下降，但没有产生酸化的现象。由此可见实验状态下的UASB反应器可以在较宽容积负荷范围内实现良好的COD去除率，具有良好的抗负荷冲击能力。并能在较高的容积负荷下有效运行，有效的降低了反应器的容积。4.3适应性与效能改进研究4.3.1生产性进水条件下的处理效果由于该企业水质水量变化较大并且变动频繁，因而在实际运行中要求反-38- 第4章厌氧处理单元效能研究应器能够在一定变动强度的频繁冲击下稳定运行，因而实验考察了反应器在连续波动进水条件下的稳定性情况。实验进水浓度在每隔12～20小时变动32一次，进水温度为30℃，水力负荷0.3m/m·h,HRT为8h,采用Na2CO3调节系统的pH为6的条件下对UASB系统的稳定性进行的考察，实验数据如图4-9所示。8886COD去除率(%)8482去除率80COD78765058758020804096455382227297032604040430036904400487052703443334进水浓度(mg/L)图4-9UASB反应器在生产性进水条件下的运行效果Fig.4-9EffectofUASBreactorinpracticalcondition由图4-9可见在实验条件下，进水浓度在2785～5270mg/L,容积负荷3为8.6～16.5kg/m·d的连续波动范围内，UASB反应器的处理效果保持稳定，COD去除率一直在80%以上。这主要是因为实验条件下形成的颗粒污泥能够在生产性条件下有效维持反应器的高生物量，并且颗粒本身的微生态结构增强了其抗环境因素冲击的能力。4.3.2预酸化对处理效果的影响由图4.1～4.9的实验结果可见，由于实验中厌氧系统成功地形成了颗粒污泥，使厌氧反应器内维持了较高的生物量和较长的污泥龄，取得80%以上的良好COD去除率和抗冲击能力。但整个厌氧—好氧生化系统出水COD始终在280～500mg/L波动，且色度较高，说明原水中含一定量的难降解和不可生物降解物质及对微生物有毒性和抑制性的物质。为改善该类物质的可降解性，降低后续脱色处理的难度和成本设想在工程设计中采用调节池对废水进行预酸化。因而实验考察了预酸化对系统处理效果的影响。实验采用312m的预酸化池对废水进行预酸化，为控制反应停留在酸化阶段使厌氧反-39- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文应器进水COD与原水COD相近以反映酸化的效果，预酸化池中的进水不进行pH调节，保持pH在4.5～5。控制进水温度为28～30℃，HRT=8h，水力32负荷0.3m/m·h,采用碳酸钠调节pH至6的条件下，考察了不同酸化停留时间对对UASB反应器处理效果的影响，实验结果如图4-10所示。700893400600883350)87500863300(%)(mg/L)40085325084COD(mg/L浓度300去除率320083进水COD200UASB出水COD浓度COD823150SBR出水COD浓度81COD去除率100进水浓度310080079305012341234酸化时间(d)酸化时间(d)ab图4-10预酸化对处理效果的影响Fig.4-10Effectofacidificationonthetreatmentefficiency由图4-10数据可见，在进水浓度、水力负荷和容积负荷基本相同的条件下，随着酸化时间的增加UASB的去除率不断提高最终稳定在88%，但最终的好氧出水COD一直稳定在350mg/L左右，没有随着UASB去除效果的增加而明显改善。说明预酸化只是提高了厌氧反应的速率并没有在总体上改变废水中可生化降解物质的比例。4.3.3部分回流对处理效果的影响由于部分生产时段的废水COD浓度接近20000mg/L因而要求厌氧反应器能够在短时段内在更高的负荷下稳定运行，即保持必要的水力负荷，又不会因产气负荷过大而造成污泥严重流失，使反应器运行失败。因而实验采用UBF出水回流的方法来稀释进水并适当提高总的停留时间来保持反应器的运32行稳定。在控制进水温度为28～30℃，总HRT=9h，水力负荷0.4m/m·h,采用碳酸钠调节pH至6的条件下对部分回流对厌氧系统处理效果的影响进-40- 第4章厌氧处理单元效能研究行了考察，实验结果如图4-11所示。85）%848382去除率（81COD去除率80COD798.310.91521容积负荷（kg/m3•d）图4-11部分回流状态下UASB反应器的处理效果Fig.4-11TteatmentefficiencyofUASBreactorinpartlyrecyclingcondition32实验中控制UBF和UASB的水力负荷相同，均为0.4m/m·h，因而总的水力停留时间为HRT总=HRTUASB+0.5HRTUBF=9h。由图4-11的数据可见在COD>10000mg/L的高浓度进水条件下，部分回3流后在容积负荷8～15kg/m·d的范围内系统总的处理效果稳定性优于单独的UASB反应器，部分原因是由于进水浓度稳定适中并且缓冲性能好，还有部分原因为水力停留时间的加大。但是在此负荷区间内的去除效果没有经预酸化处理的废水高，可能是由于总反应时间小和不可降解物质在反应器内积累3的原因所致。图4-11数据还显示反应系统在容积负荷为21kg/m·d仍能保持81%的COD去除率，说明在实际运行中可以通过部分回流来减小短时段内高进水浓度的影响，保持系统良好的稳定性。4.3.4反应器的重新启动由于生产企业每年均有1～2个月的停产检修期，因而要求厌氧反应器要具有良好的重新启动的能力。在UASB反应器停止运行60天后，对其重新3启动后的性能进行了考察。在启动前48小时，采用2kg/m·d的负荷并投加微量元素改善污泥活性。这期间测得UASB和UBF反应器底部的污泥浓度分别为106g/L和94g/L，颗粒体积含量分别为67%和55%，说明在停止进水60天候颗粒污泥基本保持稳定，仅有20%左右解体。自第三天开始逐步提3高容积负荷至10kg/m·d并在此条件下对处理效果进行了连续的观察，实验结果如图4-13所示。-41- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文848280(%)7876去除率74UASB反应器COD去除率72CODUBF反应器COD去除率706856789启动时间(d)图4-12厌氧反应器处理效果随重新启动时间的变化Fig.4-12Variationoftreatmentefficiencywiththerestarttime图4-12的数据显示在反应器启动7天后，UASB和UBF反应器的COD去除率均恢复到80%左右，UBF反应器的稳定性略好一些。通过实验可以确定中断运行1～2个月，厌氧反应器内的颗粒污泥可以基本保持稳定，反应器可以在一周左右的时间重新启动。4.4本章小结通过对厌氧反应器运行效能的研究得出如下结论：3（1）在容积负荷11kg/m·d时，进水pH为5.3～7的范围内，COD的去除率均可稳定在80～84%的范围内。实验系统在进水pH恢复正常后1～2天后可恢复到原有处理效果，说明颗粒污泥抗pH突变的能力较强。3（2）在容积负荷11kg/m·d时，进水温度17～35℃范围内系统COD去除率稳定在80～85%之间，温度突降后，系统处理效果24h后即可恢复到降温前的水平。因此颗粒污泥适应的温度范围较宽，抗温度突变的能力强。3（3）在容积负荷11kg/m·d时，进水温度30℃时，200mg/L的Na2CO3投加量较为经济合理。（4）UBF在培养颗粒污泥的过程中较UASB反应器处于不利地位，在颗粒污泥成熟稳定后，UASB反应器和UBF反应器下部污泥层的污泥浓度分别为120～130g/L和95～110g/L，颗粒污泥的体积含量分别为80%和60%。在运行效果实验中，UASB和UBF反应器取得了基本相同的COD去除率，在实验条件下两者都取得COD去除率80～85%的稳定处理效果，-42- 第4章厌氧处理单元效能研究UBF反应器只是在处理效果和抗冲击能力方面只是略好于UASB反应器，考虑到经济因素，UASB反应器对该种废水处理更具竞争力。32（5）在水力负荷为0.2～0.4m/m·h，水力停留时间为12～6h的条件下，UASB反应器对COD的去除率可保持在80～84%的良好水平上，出水pH都在正常范围内。水力停留时间由6小时升至12小时系统的COD去除率并未明显增加。3（6）UASB反应器在8～19kg/m·d的容积负荷范围内COD去除率稳定在380%以上，其中容积负荷8～15kg/m·d的范围内运行效果最好,COD去除率为82～84%。UASB反应器可以在较宽容积负荷范围内实现良好的COD去除率，具有良好的抗负荷冲击能力。并能在较高的容积负荷下高效运行，有效的降低了反应器的容积。3（7）进水浓度在2785～5270mg/L,容积负荷为8.6～16.5kg/m·d的连续波动范围内，UASB反应器的处理效果保持稳定，COD去除率一直在80%以上，可满足在生产性条件下运行的需要。（8）在进水浓度、水力负荷和容积负荷基本相同的条件下，预酸化后UASB的去除率可提高至88%，预酸化没有在总体上改变废水中可生化降解物质的比例好氧出水COD一直在350mg/L左右。3（9）部分回流后在容积负荷8～15kg/m·d的范围内系统总的处理效果稳定性优于单独的UASB反应器，在实际运行中可以通过部分回流来减小短时段内高进水浓度的影响，保持系统良好的稳定性。（10）在反应器中断运行60天后，厌氧反应器内的颗粒污泥可以基本保持稳定，重新启动8天后，UASB和UBF反应器的COD去除率均恢复到80%左右。在模拟生产性运行的进水条件下UASB和UBF反应器都取得了80～84%的COD去除率，优于原有厌氧设施及文献报导的40～70%的去除率。且对pH、温度、容积负荷等影响因素的适应范围宽，受冲击后恢复时间快，水力停留时间为6～12h明显低于原有厌氧处理设施和文献报导的24～72h的水力停留时间。-43- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第5章好氧处理单元效能研究根据第4章，生产废水经过厌氧处理单元处理后的出水COD为350～800mg/L高于国家排放标准，不能直接排放。因此，在厌氧单元后增加好氧生物处理单元及后续脱色单元。本试验的好氧生物处理采用两个圆柱形SBR反应器，分别命名为SBR1和SBR2。反应器有效水深1.0m,有效体积为30.5m,设计污泥浓度为3000mg/L。本章主要考察了好氧处理工艺的影响因素及其性能的改善。5.1好氧污泥确定为确认不同接种污泥对SBR处理效果的影响情况，实验中采用市政污水污泥和企业原构筑物中的污泥分别对SBR1和SBR2进行接种。SBR1接种200mg/L市政污水污泥后，通过投加葡萄糖、尿素和磷酸氢盐等物质，经过2周培养达到设计污泥浓度，此后开始引入少量废水进行驯化，并不断提高废水的比例，20天后达到稳定处理效果可认为驯化完成。SBR2直接以原构筑物中的污泥接种至设计浓度，经一周适应性运行后与SBR1在进水温度为24～26℃，水力停留时间为14小时的条件下，进行了对照实验。实验结果如图5-1所示。图5-1中实验数据表明两种污泥的处理效果相近，原有污泥的性能略好相对稳定，接种污泥种类对处理效果无显著影响。为方便考察其他因素的影响，在后续实验中SBR1也换用原有构筑物中的污泥。60(%)40去除率20SBR1COD去除率SBR2COD去除率COD0560683700760进水COD浓度(mg/L)图5-1不同接种污泥的COD去除率Fig.5-1RomovalrateofCODfordifferentinoculationsludge-44- 第5章好氧处理单元效能研究5.2工艺条件确定5.2.1水力停留时间（HRT）对处理效果的影响水力停留时间是影响反应器效能的一个重要工况因素和设计参数，为有效的去除有机污染物需要保证一定的HRT，但过高的HRT不仅增加动力消耗而且会导致污泥活性降低。为确定合理的水力停留时间为工程设计提供依据，实验在控制进水浓度为600mg/L的条件下，考察了水力停留时间对处理效果的影响。实验中进水两为反应器体积的50%，实际水力停留时间为曝气时间的2倍，实验结果如图5-2所示。60060(%)(mg/L)40040浓度200反应器内COD浓度20去除率COD去除率CODCOD00024612水力停留时间(h)图5-2不同水力停留时间的处理效果Fig.5-2TreatmentefficiencyVshydraulicretainingtime由图5-2中的数据可以看出，COD的去除速率在开始4小时内基本保持稳定没有出现明显的快速降解阶段。4小时后COD的去除速率开始下降并在8小时后趋于零。由此可以确定在进水COD浓度<600mg/L时，8h的水力停留时间为合理的数值。5.2.2pH对处理效果的影响由于厌氧出水碱度较高，加上好氧过程的碱度积累，SBR曝气过程中pH较高接近于9，为确定pH对SBR处理效果的影响，实验在控制进水COD浓度为600mg/L条件下，使用稀硫酸对SBR反应器中的pH进行控制，获得了SBR在不同pH条件下的运行资料，实验结果如图5-3所示。-45- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4004948390(mg/L)47(%)38046浓度37045去除率COD44360出水COD浓度43COD出水COD去除率350428.97.87.46.8pH图5-3pH对SBR处理效果的影响Fig.5-3EffectofpHontheefficiencyofSBR图5-3的数据表明在pH为7.8时SBR的去除效果较好，但没有根本性改观，各pH下的COD去除率相差不大，因而实际运行时可以不进行pH调节。5.3系统性能改进5.3.1多阶段曝气对处理效果的影响厌氧（水解）-好氧生物处理工艺用于处理有机工业废水是近年来才发展起来的，当有机污染物浓度高时，厌氧（水解）段容易受到抑制，好氧段的作用也会受影响，如果只是经过一次的“水解-好氧”过程，降解率和去[48]除率很有限，这时就要采用多段的“水解-好氧”工艺过程，但多段的过程，无疑会增加过程所要占用的空间和场地，也会增加投资，廖鑫剀等根据SBR中的微生物能很好处于富营养、贫营养、好氧、缺氧、厌氧周期性变化[49,50]的环境中这一最大特点，借鉴多釜串联的原理，构思了多阶段曝气SBR工艺，即将SBR的“反应”阶段分成若干个小阶段，分别给予不供氧或曝气，在同一个容器内灵活方便地实现厌氧或缺氧、好氧条件的任意组合，利用空间上的完全混合以及时间上的推流提高处理过程的反应速率，充分利用多阶段水解-好氧工艺的优点，又克服其占地面积过大的缺点。为验证利用这一工艺来改善烟草薄片废水处理效果的可行性，本研究课题采用SBR1（采用多阶段曝气）和SBR2进行对照实验，考察了多段间歇曝气对处理效果的影响。为保证好氧菌的活性实验中每一周期内曝气时间为2小时，间隔-46- 第5章好氧处理单元效能研究时间为1.5h<2h，停止曝气后由污水泵进行内循环搅拌，SBR1运行周期数为3。实验结果如图5-4所示。400(mg/L)300浓度200SBR2出水浓度100SBR1出水浓度COD0出水465506516586进水COD浓度(mg/L)图5-4多阶段曝气对处理效果的影响Fig.5-4Effectofmultistageaerationontreatmentefficiency图5-4中数据显示SBR1和SBR2的处理效果相近，COD去除率都在30～40%的低水平区间，表明多段间歇曝气对生化处理效果没有明显贡献。5.3.2中间池对好氧处理效果的影响厌氧-好氧处理工艺中，厌氧出水中有毒有害物质对好氧微生物的影响一直为人们所关注。采用中间池对厌氧出水进行稳定是工程上采用的措施之一。为确定厌氧出水对SBR的影响，课题研究中采用SBR1和SBR2进行了对照实验，其中SBR1进水直接采用厌氧出水，SBR2的进水先在中间池进行预曝气和脱除硫化物等处理。实验结果如图5-5和表5-1所示。60(%)40去除率20SBR1COD去除率SBR2COD去除率COD0590693730783进水COD浓度(mg/L)图5-5中间池对处理效果的影响Fig.5-5Effectofmiddletankontreatmentefficiency-47- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表5-1中间池对照实验COD浓度Table5-1ConcentrationofCODwithorwithoutmiddletank进水COD中间池出水SBR1出水SBR2出水SBR1CODSBR2COD浓度COD浓度COD浓度COD浓度去除率去除率（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（%）（%）59057734033442.442.169365935234649.247.573071337039249.34578377040437148.451.8由图5-5和表5-1中的数据可见，在对厌氧出水在中间池内进行预曝气、脱硫处理后，SBR2的去除率与SBR1相比未发现有明显变化，可以排除厌氧单元对后续SBR的不利影响。5.3.3葡萄糖的投加对处理效果的改善在上述实验中，SBR出水的COD浓度均较高为280～420mg/L,并且通过多次抽测发现出水BOD5为60mg/L左右还有一定的可生化性。但5.2和5.3的措施均未改善好氧处理的效果，实验尝试不断延长HRT的方法来降低出水浓度，非但没有实现预期效果，而且污泥的沉降性能不断恶化。为此决定在HRT达到8小时COD浓度基本稳定后向系统中投加100mg/L葡萄糖，以维持微生物的活性进而继续曝气至COD浓度稳定。相关实验结果如图5-6和表5-2所示。555453(%)5251去除率5049投加前COD去除率COD4847投加后COD去除46662794840906进水COD浓度(mg/L)图5-6葡萄糖对处理效果的改进作用Fig.5-6Enhancedtreatmentefficiencybyglucose-48- 第5章好氧处理单元效能研究表5-2投加葡萄糖前后的出水COD浓度Table5-2CODconcentrationineffluentbeforeandafteraddingofglucose进水COD浓度反应稳定后COD投加葡萄糖量出水COD浓度（mg/L）浓度（mg/L）（mg/L）（mg/L）662337100309794402100374840406100390906441100413图5-6和表5-2数据可见，投加葡萄糖后最终出水浓度有所下降，但只有5%左右，主要是污泥沉降性能和吸附能力的改善所至，一级基质的投加没有明显的耦发代谢现象发生。5.3.4两级串联SBR的处理效果[51]曾薇等采用两级SBR工艺(TSSBR)处理COD工业废水，COD降解速率明显提高,COD去除率由84%提高到93%,发现对于COD浓度较高的工业废水,TSSBR明显优于传统SBR,是一种理想的处理工艺。为解决好氧出水COD浓度高的问题，课题研究中采用了SBR1与SBR2串联运行的方式，使两个反应器在高低不同的进水条件下运行，以期分别形成不同的优势种群发挥组合的效应提高整个系统的处理效果。在串联10天系统稳定后对SBR1和SBR2的出水效果进行了分析，实验结果如图5-7和表5-3所示。6050(%)4030去除率20SBR1COD去除率COD10SBR2去除率0485512713760进水COD浓度(mg/L)图5-7两级串联SBR的处理效果Fig.5-7EfficiencyoftwostepSBR-49- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表5-3两级串联SBR的处理效果Table5-3EfficiencyoftwostepSBRSBR1进水浓度SBR1出水浓度SBR2出水浓度SBR1COD去除总COD去除（mg/L）（mg/L）（mg/L）率（%）率（%）48532334633.428.751237032727.736.171339035945.349.676038237949.750.1由图5-7和表5-3的数据可见，SBR串联消除“葡萄糖效应后”并未提高系统的处理效果，有时反而效果变差，这主要是SBR2污泥沉降性能恶化所致。5.4经济分析依据厌氧和好氧实验参数，本文对后续工程建设和运行的费用的生物处理设施部分按新、旧两类工艺参数进行了简要对比分析。按企业提供的数据3处理水量为2000吨/天，电费0.8元/度。原工艺厌氧负荷取2kg/m·d，新工3艺为8kg/m·d。5.4.1生物构筑物建设费用33（1）厌氧构筑物计算新、旧工艺建筑物体积分别为730m和2920m,新、旧工艺建设费用分别为82.4万元和180.8万元。3（2）好氧构筑物计算得新、旧工艺构筑物体积分别为670m和17003m，建设费用分别为89万元和170万元。通过工艺改进使生物处理单元建设费用由350.8万元降至171.4万元。5.4.2生物构筑物运行费用生物构筑物的运行费用主要为好氧单元曝气能耗，计算得新、旧工艺好33氧部分空气用量分别为2100m/d和4000m/d，吨水能耗分别为0.26元和0.69元。新工艺较原工艺仅好氧处理部分就降低费用0.33元/吨。5.5本章小结通过本章的研究得到以下结论：（1）原有SBR构筑物中污泥的性能略好且相对稳定，接种污泥种类对-50- 第5章好氧处理单元效能研究处理效果无显著影响；（2）多段间歇曝气SBR法和两级串联SBR法都不能改善系统的处理效果，对废水的可生化性没有明显贡献，COD去除率为30～50%，与普通SBR法处理效果基本相同；（3）厌氧单元出水对后续SBR没有明显的不利影响；（4）SBR中COD的去除速率在开始4小时内基本保持稳定没有出现明显的快速降解阶段。在进水COD浓度<600mg/L时，8h的水力停留时间较为合理；（5）投加葡萄糖后延长HRT可改善污泥沉降性能和吸附能力使最终出水的COD浓度下降5%左右，但没有明显的耦发代谢现象发生，不能根本上改善SBR的处理效果；（6）pH为7.8时SBR的去除效果较好，实际运行时SBR反应器可以不进行pH调节。-51- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文结论本文研究了针对烟草薄片废水厌氧颗粒污泥的培养及其影响因素，并考察了厌氧处理单元和好氧处理单元的效能，优化了工艺参数，为工程设计和调试运行提供了基础数据和理论依据。主要结论如下：（1）首次在国内同类废水处理中培养出厌氧颗粒污泥，UASB和UBF反应器在60～80天的时间内形成了高性能的颗粒污泥，大部分颗粒粒经为1～2mm，颜色为黑色；32（2）颗粒污泥形成的最佳水力负荷和容积负荷分别为0.3～0.45m/m·h和33～11kg/m·d；UASB反应器相对于UBF反应器能够形成更好的水力条件和气流扰动有利于颗粒污泥的形成：投加微量元素、絮凝剂可促进颗粒污泥形成，且形成的颗粒污泥具有稳定性。（3）在模拟生产性运行的进水条件下UASB和UBF反应器都取得了80～84%的COD去除率，优于原有厌氧设施及报道的40～70%的去除率。且水力停留时间为6～12h明显低于原有厌氧处理设施24～72h的水力停留时间，可大幅降低反应器的体积，节约投资。（4）形成颗粒污泥的UASB和UBF反应器对进水pH、温度、容积负荷等具有较宽的适应范围，其在HRT为8小时，pH为5.3～7，温度为17～35℃，容3积负荷4～19kg/m·d范围内，COD的去除率均可稳定在80～85%的范围内。且系统受pH和温度突变冲击后的恢复过程较较快，实验系统在进水pH恢复正常后1～2天后，温度恢复的1天候便可恢复到原有处理效果。（5）UASB和UBF反应器取得了基本相同的COD去除率，在实验条件下两者都取得了80～84%的稳定COD处理效果，UBF反应器在处理效果和抗冲击能力方面只是略好于UASB反应器，考虑到经济因素，UASB反应器对该种废水处理更具竞争力。3（6）8～15kg/m·d的容积负荷，8～10h的水力停留时间，25～30℃的进水温度，5.5～6的进水pH为处理此类废水的UASB反应器最佳运行参数；（7）SBR在停留时间6～8h时可达到30～60%COD去除率，厌氧产物接种污泥的种类、多段间歇曝气SBR法和两级串联SBR法对SBR处理效果无显著影响和改进，废水中含200～350mg/L溶解性难生物降解物质，且色度较高，单独生物处理不能达到排放要求。研究结果证明本文选定的工艺路线确实可行，厌氧单元的效能优化效果明显，是造纸法烟草薄片废水的一种高效、经济、稳定的处理工艺。-52- 结论下一步的研究方向及建议：（1）本文研究中好氧出水COD浓度较高,在280～460mg/L,经几次抽测BOD5浓度在60～80mg/L，但实验采取的相应措施均未改善好氧出水水质，寻求有效措施进一步提高好氧处理效果应是此类废水处理技术进一步研究的一个主要方向。（2）此类废水后续絮凝脱色难度较大，虽然聚合氯化铁和三氯化铁可以达到处理效果，但其腐蚀性较强、投加量不好控制等缺点使其在实际应用中稳定性较差，而其他常用絮凝剂都难以稳定实现该处理效果，因此寻求经济有效的脱色技术的研究也是此类废水处理技术进一步研究的一个主要方向。-53- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文参考文献1曾繁慧,李昭成,赵传山.烟秆化学浆用于掺兑烟草薄片.中国造纸.1996,(6):1～22韩卿,张美云,吴养育,等.造纸法烟草薄片制造工艺的研究.西北轻工业学院学报.2002,20:1～53陈祖刚,蔡冰.国内外造纸法薄片工艺与品质比较.烟草科技.2002,(2):4～104郑一新.烟草薄片废水治理技术研究与工程实践.给水排水.2005,31(1):1～35梅荣武,陈云.再造烟叶生产废水的处理与综合利用.中国给水排水.2004,20(9):1～36杨卿,张安龙.草浆中段废水厌氧污泥的培养.中华纸业.2005,26(4):1～37孙立,管锡珺.厌氧反应器综述与展望.青岛建筑工程学院学报.2003,24(4):1～58G.L.Schroepfer.TheAnaerobicContactProcessasAppLiedtoPackingHouseWastes.SewageandLandWastes.1995,27(4):460～4809楼静.厌氧反应器技术研究开发情况简介.中国环境管理干部学院学报.2002,3(3):1～410G.Lettinga,A.F.M.vanVelsen,S.W.Hobmaetal.UseoftheUpflowSludgeBlanket(USB)ReactorComceptforBiologyicalWasteWaterTreatmentEspeciallyforAnaerobicTreatement.BiotechnolBioeng.1980,22(7):699～73411江瀚,王凯军,石宪奎,等.一种新型颗粒污泥—无机核颗粒污泥的形成和机理探讨.微生物学报.2005,45(6):1～512周律,王宝泉,于泮池.投加颗粒活性炭加快UASB反应器内颗粒化进程的研究.中国给水排水.1996,12(5):1～413,I.Tsuyoshi,U.Masao,L.Junetal.AdvancedStartUpofUASBReactorsbyAddingWaterAbsorbingPolymer.WaterScienceandTechnology.1997,36(6):249～25814,K.Manoj,S.G.Tiwari,C.S.Harendranath.EnhancedGranulationbyNaturalIonicPolymerAdditivesinUASBReactorTreatingLow-Strength-54- 参考文献Wastewater.WaterResearch.2005,39(16):3801～381015,H.S.Jeong.FacilitatedUASBGranuleFormationUsingOrganic–InorganicHybridPolymersProcess.ProcessBiochemistry.2005,40(12):89～9416,L.W.HulshoffPol,K.Heijnekamp,G.Lettinga.TheSelectionPressureasaDrivingForceBehindtheGranulationofAnaerobicSludge.MicrobiologyandTechnology.1988,39(5):153～16117,H.Q.Yu,J.H.Tay,H.H.P.Fang.TheRoleofCalciuminSludgeGranulationDuringUASBReactorStart-Up.WaterResearch.2001,35(4):1052～106018,H.Q.Yu.EnhancedSludgeGranulationinUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)ReactorsbyAluminumChloride.Chemosphere.2001,44(1):41～4619,J.E.Schmidt,B.K.Ahring.ExtracecellularPolymersinGranularSludgeFromDifferentUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)Reactors.ApplMicrobiolBiotechnol.1994,42(9):457～46220谢汉方,苏希.UASB系统启动过程中颗粒污泥形成全过程的机理性分析[J].微生物学杂志.2002,(4):8~10.21,R.El-Mamouni,R.Leduc,S.R.Guiot.EffectofSyntheticandNaturalPolymersontheAnaerobicGranulationProcess.WaterScienceandTechnology.1998,38(5):341～34722,S.P.J.Uyanik,G.K.Sallis.TheEffectofPolymerAdditiononGranulationinanAnaerobicBaffledReactor(ABR).PartI:ProcessPerformance.WaterResearch.2002,36(4):933～94323,S.P.J.Uyanik,G.K.Sallis.TheEffectofPolymerAdditiononGranulationinanAnaerobicBaffledReactor(ABR).PartII:CompartmentalizationofBacterialPopulations.WaterResearch.2002,36(4):944～95524,S.J.R.Simonsa,D.Rossettia,P.Pagliaiaetal.TheRelationshipBetweenSurfacePropertiesandBinderPerformanceinGranulation.ChemicalEngineeringScience.2005,60(2):4055～406025,W.M.Wiegant.TheSpaghettiTheoryonAnaerobicGranularSludgeFermentation,ortheInevitabilityofGranulation.ProceedingoftheGranularAnaerobicSludge.1998,27(4):146～15226,L.Yu,X.HaiLou,Y.ShuFangetal.MechanismandModlesfor-55- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AnaerobicGranulationinUpflowAnaerobicSludgeBlanketReactor.WaterResearch.2003,37(6):661～67327,Q.Lei,T.JooHwa,L.Yu.SelectionPressureisaDrivingForceofAerobicGranulationinSequencingBatchReactors.ProcessBiochemistry.2004,39(2):579～58428,J.S.Gonzalez.EffectofOrganicVolumeticLoadingRate,NutrientBalanceandAlkalinity:CODRatioontheAnaerobicSludgeGranulationofanUASBReactorTreatingSugarCaneMolasses.Internationalbiodeterioration&biodegradation.1998,41(14):27～13129蔡冰,王建新,陈祖刚,等.造纸法烟草薄片致香成分的分析.烟草科技.2002,(6):1～530G.Lettinga,W.HuLshoffPoLL.UASB-ProcessDesignforVariousTypeofWastewater.WaterSciTechnol.1991,24(6):87～10731方骁,蒋柱武,张亚雷,等.厌氧颗粒污泥性质与颗粒化研究新进展.江苏环境科技.2005,18(4):1～332郭晓磊,胡勇有,高孔荣.厌氧颗粒污泥及其形成机理.给水排水.2000,6(1):1～633,L.Yu,T.JooHwa.TheEssentialRoleofHydrodynamicShearForceintheFormationofBbiofilmandGranularSludge.WaterResearch.2002,36(3):1653～166534李克勋,徐智华,张振家.水力作用对颗粒污泥形成的影响.中国沼气.2003,21(1):8～1035,L.W.HuLshoffPoL,S.I.deCastroLopes,G.Lettingaetal.AnaerobicSludgeGranulation.WaterResearch.2004,(38):1376～138936许敬亮,高勇生,陈立伟,等.运行负荷对酶制剂废水厌氧颗粒污泥形成的影响.环境科学学报.2005,25(3):1～637郑平.厌氧污泥的颗粒化及其影响因素.环境污染与防治.1990,12(1):1～538曹刚,徐向阳,冯孝善.碱度对UASB污泥颗粒化的影响.中国给水排水.2002,18(8):1～439V.A.N.Langerak,H.Rameraker,J.wiechersetal.ImpactofLocationofCaCO3PrecipitationontheDevelopmentofIntactAnaerobicSludge.WaterResearch.2000,34(2):437～446-56- 参考文献40管慧玲,李小明,曾光明,等.厌氧污泥颗粒化促进技术的研究进展.中国沼气.2006,24(1):1～441李宗义,王海磊,王鸿磊,等.强化反应器中厌氧颗粒污泥的形成过程.水处理技术.2004,30(2):1～342S.KuanYeow,W.Ying,F.ShiuFengetal.AcceleratedStart-UpandEnhancedGranulationinUpflowAnaerobicSludgeBlanketReactors.WaterResearch.2004,38(2):2293～230443王劲松,胡勇有.微生物絮凝剂促进厌氧污泥颗粒化及其机制的研究.环境科学学报.2005,25(3):1～644刘雅巍,张春青,池勇志.处理难生物降解有机物的厌氧颗粒污泥形成的技术进展.天津城市建设学院学报.2004,10(4):1～445周雪飞,张亚雷,顾国维.厌氧消化模型对生化反应抑制形式的模拟.中国给水排水.2004,20(6):1～346,J.H.Ahn,C.F.Forster.TheEffectofTemperatureVariationsonthePerformanceofMesophilicandThermophilicAnaerobicFiltersTreatingaSimulatedPapermillWastewater.ProcessBiochemistry.2002,37(9):589～59447T.Ayoob,A.Eqbali,S.J.Hashemian.TheEffectofOrganicLoadingRateonthePerformanceofUASBReactorTreatingSlaughterhouseEffluentResources.ConservationandRecycling.2003,40(5):1～1148柴社立,宋若海,李清泉等.多阶段水解～好氧工艺处理淀粉废水的研究.长春科技大学学报.2000,30(3):266～27049M.Torrijos,R.M.Cerro,B.Capdeville.SequencingBatchReactor.AToolforWastewaterCharacterizationFortheIawprcModel.WaterSciTechnol.1994,29(7):81～9050R.L.Irvine,P.A.Wilderer,H.C.Flemming.ControlledUn-Steady-StateProcessandTechnologies.WaterSciTechnol.1997,35(1):1～1051曾薇,黄文春,朱卫方等.两级SBR与传统SBR工艺的对比研究.环境污染治理技术与设备.2005,6(11):1～4-57- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨工业大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书《烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究》系本人在哈尔滨工业大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨工业大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨工业大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。本人授权哈尔滨工业大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理根据《哈尔滨工业大学关于国家秘密载体保密管理的规定》，毕业论文答辩必须由导师进行保密初审，外寄论文由科研处复审。涉密毕业论文，由学生按学校规定的统一程序在导师指导下填报密级和保密期限。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书不保密□（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-58- 致谢致谢值此论文成稿之际，谨向两年来给我悉心指导和亲切关怀的导师金文标副教授和张永利副教授级高工表示崇高的敬意和衷心的感谢。从论文的选题、课题计划的制定，到具体试验的操作、文章的改写等各个方面，均得到导师的耐心指导。在学生最困难的时刻，导师总是全力帮助、耐心指教，总是给学生以亲人般的温暖。导师对待科研追求真理、锲而不舍，对待工作严谨务实、积极向上，对待生活严以律己、宽以待人，这些优秀品质为学生今后的工作和学习树立了很好的典范。在完成课题期间，得到广州华南水务工程有限公司彭永兴、吕先林、陈进等高工的帮助和指导，并得到孙宏良、李育伟、杨伟利、孔四排、卢军及深圳华南投资有限公司部分同志的帮助，在此表示忠心的感谢。在实验工作中得到华南理工李友明教授，陈元彩副教授的帮助指导，并与胡志军、陈常晓等同学共同完成部分实验，在此表示由衷的谢意。感谢多年来与我朝夕相处的各位同学、师弟师妹及朋友给予的厚爱与帮助，值此毕业之际，祝大家一帆风顺，前程似锦。多年来，父母为我倾注大量的心血，给予无尽的关爱。今后，我唯有以脚踏实地的工作、不懈的努力来回报父母的厚爱。陈凤祥二零零六年六月-59- 烟草薄片工业废水处理工艺优化的中试研究作者：陈凤祥学位授予单位：哈尔滨工业大学本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_D275156.aspx'