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冰淇淋废水资源化利用的应用基础研究

作　者: 陈丽琼
导　师: 黄兵
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 产氢冰淇淋废水活性污泥资源化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着冰淇淋需求量的逐年增多,冰淇淋厂废水急速增长。目前,工业上冰淇淋废水主要采用气浮—生物处理法,该法出水水质能达到国家排放标准,但上述工艺只对废水中的有机物分解消纳,没有对糖类等有机物进行利用,结合可持续发展政策,论文探讨冰淇淋废水资源化利用工艺的研究。本研究在调查国内外研究现状和课题组前期研究成果的基础上,以城市污水处理厂的活性污泥为产氢微生物来源,以冰淇淋废水为产氢基质,研究了冰淇淋废水资源化利用工艺。试验重点研究冰淇淋废水的预处理方式,产氢生态因子和反应器工艺条件。冰淇淋废水预处理表明：采用气浮预处理后冰淇淋废水的累积产氢量70.97 mL,是未经预处理产氢量的4.65倍。控制冰淇淋废水的pH值为6.2、温度为36±1℃、污泥与废水体积比为0.08、铁粉投加量5mg/L时,累积产氢量可达到98.98mL,总糖利用率为96.76%,COD去除率为49.4%。CSTR反应器在补料间隔时间为6h、搅拌速度为1 OOr/min、进水碱度值为600mg/L时,最大的累积产氢量7970mL。在此基础上利用响应曲面法优化半连续操作条件获得比产氢速率和COD去除率对补料间隔时间(A)、搅拌速度(B)、进水碱度(C)的二次多项回归方程(1)和方程(2),即模型1和模型2。经方差检验,两个模型回归方程均极显著(P<0.0001),失拟检验不显著,即这两个模型合适有效,对实际具有一定的指导意义。以最佳比产氢速率作为响应值,得到最优补料间隔时间为5.73h、搅拌速度为105r/min、进水碱度值为672.09mg/L；以COD去除率作为响应值得到最优操作条件补料间隔时间为7.85h、搅拌速度为105r/min、进水碱度值为759.28mg/L以城市污水处理厂的活性污泥为产氢微生物来源,以冰淇淋废水为产氢基质,进行冰淇淋废水资源化是可行的。该工艺将城市污水处理厂活性污泥和冰淇淋废水经过简单处理后,不仅可产氢气,资源得到再生,而且还变废为宝。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章前言  8-17
  1.1 选题的背景  8
  1.2 冰淇淋废水处理的现状  8-9
  1.3 冰淇淋废水厌氧生物发酵产氢  9-10
  1.4 厌氧生物产氢的原理  10-11
    1.4.1 厌氧发酵细菌  10
    1.4.2 厌氧产氢发酵类型  10-11
  1.5 国内外研究现状  11-16
    1.5.1 不同菌种的产氢研究  11-12
    1.5.2 发酵产氢的条件研究  12-16
      1.5.2.1 pH值  12-13
      1.5.2.2 温度  13
      1.5.2.3 底物种类及其浓度  13-14
      1.5.2.4 铁粉  14
      1.5.2.5 操作方式  14-15
      1.5.2.6 停留时间  15
      1.5.2.7 进水碱度  15-16
  1.6 本研究的主要内容  16
  1.7 研究的意义  16-17
第二章试验设计和方法  17-24
  2.1 主要试验内容和技术路线  17-19
  2.2 试验装置图  19-21
    2.2.1 间歇试验装置图  19-20
    2.2.2 半连续试验装置图  20-21
  2.3 分析方法  21-22
    2.3.1 发酵气体成分分析方法  21
    2.3.2 气体体积测定方法  21
    2.3.3 pH值测定方法  21-22
    2.3.4 COD测定方法  22
    2.3.5 总糖测定方法  22
  2.4 试验材料  22-23
  2.5 试验指标体系  23-24
第三章冰淇淋废水资源化试验结果与讨论  24-59
  3.1 产氢菌及其预处理方法的选择  24
  3.2 冰淇淋废水预处理方式研究  24-27
    3.2.1 预处理方法  24-25
    3.2.2 试验结果与讨论  25-27
  3.3 冰淇淋废水产氢生态因子研究  27-34
    3.3.1 废水初始pH对冰淇淋废水发酵产氢的影响  27-28
      3.3.1.1 初始pH对累积产氢量的影响  27
      3.3.1.2 初始pH对COD去除率和总糖利用率的影响  27-28
    3.3.2 发酵环境温度对冰淇淋废水发酵产氢的影响  28-30
      3.3.2.1 温度对累积产氢量的影响  28-29
      3.3.2.2 温度对COD去除率和总糖利用率的影响  29-30
    3.3.3 污泥废水体积比对冰淇淋废水发酵产氢的影响  30-32
      3.3.3.1 污泥废水体积比对累积产氢量的影响  30-31
      3.3.3.2 污泥废水体积比对COD去除率和总糖利用率的影响  31-32
    3.3.4 铁粉投加量对冰淇淋废水发酵产氢的影响  32-33
      3.3.4.1 铁粉投加量对累积产气量的影响  32-33
      3.3.4.2 铁粉投加量对COD去除率和总糖利用率的影响  33
    3.3.5 小结  33-34
  3.4 反应器的选择与工艺参数的确定  34-57
    3.4.1 反应器及操作工艺的选择  34-36
      3.4.1.1 反应器的选择  34-35
      3.4.1.2 操作方式的选择  35-36
    3.4.2 补料间隔时间对冰淇淋废水资源化利用的影响  36-38
      3.4.2.1 补料间隔时间对产氢量的影响  36-37
      3.4.2.2 补料间隔时间对COD去除率、总糖利用率的影响  37-38
    3.4.3 搅拌速率对冰淇淋废水资源化利用的影响  38-41
      3.4.3.1 搅拌速度对产氢量的影响  39-40
      3.4.3.2 搅拌速度对COD去除率、总糖利用率的影响  40-41
    3.4.4 进水碱度对冰淇淋废水资源化利用的影响  41-45
      3.4.4.1 进水碱度对产氢量的影响  42-43
      3.4.4.2 进水碱度对COD去除率、总糖利用率的影响  43-45
    3.4.5 响应曲面优化半连续放大试验工艺参数  45-56
      3.4.5.1 试验设计  45-47
      3.4.5.2 模型拟合及方差分析  47-49
      3.4.5.3 响应面分析  49-55
      3.4.5.4 模型验证  55-56
    3.4.6 小结  56-57
  3.5 最佳冰淇淋废水的资源化处理工艺条件  57-58
  3.6 冰淇淋废水资源化利用工艺流程  58-59
第四章结论和创新  59-61
  4.1 结论  59-60
  4.2 创新  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录A  66

冰淇淋废水资源化利用的应用基础研究

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