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柠檬酸废水厌氧处理工艺优化研究

作　者: 陈程程
导　师: 刘同军
学　校: 山东轻工业学院
专　业: 生物化工
关键词: 柠檬酸废水厌氧生物处理响应面法工艺优化 COD
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

废水厌氧生物处理是废水处理和能源回收利用相结合的一种方法。柠檬酸工业废水属于高浓度有机废水，可生化性好，利用厌氧生物处理不仅能够取得高效处理效果，还能实现能源的再利用价值。本研究用IC厌氧反应器对柠檬酸工业废水进行处理，并利用单因素和响应面法对厌氧处理过程中的一些参数进行优化，并进行中试试验，试验结果如下：（1）首先进行了单因素实验，研究了厌氧出水回流、酸化时间、厌氧水力停留时间和厌氧进水COD的浓度对厌氧处理效果的影响。①厌氧出水回流参与酸化能提高COD的去除率，但对去除COD产沼气率影响较小。②酸化时间为3h时，COD去除率最高，但是去除COD产沼气量最大时的酸化时间为4.5h。③厌氧水力停留时间为2h时，去除COD产沼气率最大，随着水力停留时间的延长，COD去除率升高，水力停留时间为5h时COD去除率最高。④厌氧进水COD浓度为3000mg/L时，COD去除率最高，进水COD浓度为5000mg/L时，去除COD产沼气率最高。从以上结果可知，工艺参数对COD去除率和去除COD产沼气率的影响并不是同步的，最大COD去除率和最大沼气产率是在不同的工艺参数下获得的。（2）分别对COD去除率和沼气产率进行了响应面优化试验，结果如下：①COD去除率的优化结果：酸化时间设为1.5h，厌氧水力停留时间设为3.5h，厌氧进水COD浓度取2700mg/L时，厌氧COD去除率达到最大的93.31%。验证试验的去除率为93.23%，在此条件下的去除COD产沼气量为0.65m~3/kgCOD。②去除COD产沼气量的优化结果：酸化时间为3.7h，厌氧水力停留时间为4.2h，厌氧进水COD浓度为4000mg/L时，去除COD产沼气量达到最大值，为0.71m~3/kgCOD，验证试验去除COD产沼气量为0.66m~3/kg COD，此条件下的COD去除率为92.5%。（3）中试试验结果：中试试验分两组进行，试验1组为沼气产率中试试验；试验2组为COD去除率中试试验。两组试验分别运行45天，运行情况良好。两组试验出水pH值都在7.1左右，稳定性也比较好；试验1组和试验2组的COD去除率均高于现行工艺，试验2组的COD去除率比试验1组高0.64%。试验1组的去除COD产沼气量高于试验2组，平均高0.04m~3/kg。运行45天后，两组的颗粒污泥品质相当，沉降性能都能达到72m/h以上，比产甲烷活性分别为0.83和0.81gCOD/（gVSS d），颗粒污泥的性能比较好。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
第1章绪论  12-20
  1.1 柠檬酸概述  12-13
  1.2 柠檬酸生产废水的来源及其性质  13-14
    1.2.1 柠檬酸生产废水的来源  13
    1.2.2 柠檬酸生产废水的性质  13-14
  1.3 国内外柠檬酸废水处理工艺研究进展  14-17
    1.3.1 工业废水处理工艺  14-15
    1.3.2 柠檬酸废水处理方法  15-17
  1.4 本课题研究的目的和意义  17-20
第2章影响柠檬酸废水厌氧处理的单因素分析  20-36
  2.1 试验材料  22-24
    2.1.1 主要试剂  22
    2.1.2 主要器材及设备  22-23
    2.1.3 试验用水  23-24
  2.3 测定方法  24-25
    2.3.1 COD浓度测定  24
    2.3.2 NH3-N（氨氮）的测定  24-25
    2.3.3 VFA（挥发酸）的测定  25
    2.3.4 BOD浓度测定  25
  2.4 试验结果与分析  25-34
    2.4.1 厌氧回流比对厌氧阶段运行的影响  26-28
    2.4.2 预酸化时间对厌氧阶段运行的影响  28-30
    2.4.3 厌氧水力停留时间对厌氧阶段运行的影响  30-32
    2.4.4 厌氧进水COD浓度对厌氧阶段运行的影响  32-34
  2.5 小结  34-36
第3章响应面法优化柠檬酸厌氧处理工艺  36-50
  3.1 试验材料  36
    3.1.1 主要试剂及药品  36
    3.1.2 主要器材及设备  36
    3.1.3 试验用水  36
  3.2 试验装置  36
  3.3 测定方法  36
    3.3.1 COD浓度测定  36
    3.3.2 NH3-N（氨氮）的测定  36
    3.3.3 VFA（挥发酸）的测定  36
  3.4 对厌氧COD去除率的影响的响应面分析  36-43
    3.4.1 影响去除率的各因素的方差及显著性分析  38-39
    3.4.2 影响去除率的曲面和等高线分析  39-42
    3.4.3 回归模型分析  42-43
    3.4.4 模型验证  43
  3.5 对产沼气量的影响的响应面分析  43-48
    3.5.1 对产沼气量影响的方差分析  43-44
    3.5.2 去除COD产沼气量的曲面分析  44-47
    3.5.3 去除COD产沼气量的回归模型分析  47-48
    3.5.4 去除COD产沼气量的模型验证  48
  3.6 小结  48-50
第4章中试试验  50-62
  4.1 试验材料与主要设备  50-52
    4.1.1 主要试剂  50-51
    4.1.2 主要器材及设备  51-52
    4.1.3 试验用水  52
  4.2 试验装置  52
  4.3 测定方法  52-54
    4.3.1 COD浓度的测定  52
    4.3.2 氨氮浓度的测定  52
    4.3.3 挥发酸浓度的测定  52
    4.3.4 BOD的测定  52
    4.3.5 TSS的测定  52-53
    4.3.6 颗粒污泥比产甲烷活性的测定  53-54
    4.3.7 颗粒污泥沉降速度的测定  54
  4.4 中试运行效果  54-60
    4.4.1 中试试验中pH的变化  54-55
    4.4.2 中试试验中COD去除的影响  55-56
    4.4.3 厌氧运行对产沼气量的影响  56-57
    4.4.4 厌氧运行中VFA的变化  57-58
    4.4.5 厌氧运行中氮的变化  58-59
    4.4.6 厌氧运行对颗粒污泥的影响  59-60
  4.5 小结  60-62
第5章结论与展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
在学期间主要科研成果  69
  发表学术论文  69

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