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竹材亚硫酸盐法制浆中段水处理技术研究

作　者: 孙玉
导　师: 施英乔
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 亚硫酸盐法制浆含硫废水组合生物处理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来,我国制浆造纸工业发展很快,2006年全国纸浆消耗量达5200万吨,其中非木浆占25%。我国的化学制浆方法主要以碱法制浆为主,即硫酸盐法、烧碱法和烧碱-AQ法等制浆方法,其中亚硫酸盐法仍是一种重要的化学制浆方法。随着亚硫酸盐法副产物木素磺酸盐提取、制备、纯化和应用技术的进步,木素磺酸盐产品已有了较好的销售出路,这一方面产生了一定的经济效益,另一方面,还较好解决了废液（红液）治理难题,多年来,亚硫酸盐法制浆中段废水处理技术进展缓慢,特别是对非木材类亚硫酸盐浆废水处理的研究还不多,还未见竹材亚硫酸盐制浆中段废水的研究报道。本文在国内首次开展了竹材亚硫酸盐制浆中段水污染特征及处理方法的研究。本文研究了竹材亚硫酸盐法化学浆中段水的污染特征和处理方法,其废水发生量为57.6m³/t pulp,COD 2560 mg/L、BOD₅ 719 mg/L、TS 1030 mg/L、SS 476 mg/L、pH 7.56、色度2500～3000倍、NH₃-N 498 mg/L、SO₄^2- 590 mg/L、SO₃^2- 128 mg/L、木质素磺酸盐含量1189 mg/L、还原糖含量124 mg/L。竹材亚硫酸盐浆中段废水中氨氮含量明显高于木材亚硫酸盐制浆废水。根据上述污染特征,采用厌氧、好氧联合处理的多级工艺,其处理流程为:废水—初沉—预水解—厌氧处理—好氧处理—混凝处理—达标排放。重点研究了废水的硫化物、COD/SO₄^2-、铁离子、pH、温度及处理过程中VFA等因素对厌氧处理效果的影响;进行了好氧处理活性污泥的培养、驯化及曝气相关参数的优选;优化了混凝用药剂品种及用量;最后进行了厌氧、好氧联合处理的优化试验。试验发现,在厌氧反应器启动初期加入定量的Fe³⁺,对于反应器的顺利启动有明显的帮助,综合考虑成本问题,加入FeCl₃使进水中Fe³⁺浓度达到15 mg/L是合适的。优化的厌氧工艺参数:进水pH 6.8～7.2,温度37～38℃,容积负荷5～8 gCOD/1.d,水力停留时间0.29 d～0.37 d;优化的好氧工艺参数:MLSS为3～4 g/L,进水量与剩余水量之比为1:1;运行方式每天2周期,每周期进水0.5 h,曝气6.0 h,停曝搅拌3.0h,沉淀2.0h,排水0.5h;通过比较4种混凝剂（PAC、硫酸铝、硫酸铁和聚合铝铁）的处理效果,确定PAC为最合适的混凝剂,PAC合适的投加量为875 mg/L。在优化的工艺条件下,连续稳定运行了2个月,系统的平均处理效果为,竹材亚硫酸盐制浆中段废水COD从原水的2560 mg/L降到147 mg/L,废水COD去除率为94.3%;BOD₅从719 mg/L降到38 mg/L,去除率94.7%;SS从476 mg/L降到56 mg/L,去除率为88.2%。竹材业硫酸盐制浆中段废水经初沉—厌氧—好氧—混凝处理工艺处理后,各项指标均可达到国家的排放标准（GB3544-2001）。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-31
  1.1 亚硫酸盐浆技术现状和发展  12-13
  1.2 亚硫酸盐制浆废水特点及处理现状  13-16
  1.3 厌氧处理技术的发展  16-20
    1.3.1 UASB(Upflow anaerobic sludge blanket)厌氧工艺简介  17-19
      1.3.1.1 UASB厌氧反应器的结构和工作原理  17-18
      1.3.1.2 UASB厌氧工艺的特点  18-19
      1.3.1.3 UASB厌氧工艺的应用  19
    1.3.2 厌氧处理新技术  19-20
  1.4 亚硫酸盐制浆废水厌氧生物处理  20-27
    1.4.1 含硫酸盐废水的厌氧处理  20-22
    1.4.2 硫酸盐还原的微生物作用  22-24
    1.4.3 硫酸盐废水厌氧处理的微生物作用  24-27
      1.4.3.1 硫酸盐还原菌和产甲烷菌对氢的竞争利用  24-25
      1.4.3.2 SRB和MB对乙酸的竞争利用  25-26
      1.4.3.3 SRB和产乙酸菌对挥发性脂肪酸(VFA)的竞争利用  26-27
  1.5 好氧生物处理技术进展  27-29
  1.6 研究目的和技术路线  29-31
    1.6.1 研究对象和目的  29
    1.6.2 研究内容  29
    1.6.3 技术路线  29-30
    1.6.4 项目来源与经费支持  30-31
第二章竹材亚硫酸盐制浆废水特征与组合处理试验设计  31-42
  2.1 竹材化学成分分析  31-32
  2.2 竹材亚硫酸盐制浆废水特性  32-39
    2.2.1 制浆原料和制浆过程  32
    2.2.2 污染特征分析方法  32-33
    2.2.3 红液的污染特征  33-36
    2.2.4 中段废水的性质  36-39
  2.3 试验材料与试验方法  39-42
    2.3.1 试验装置及设备  39-40
    2.3.2 试验方法  40-42
第三章两段厌氧组合处理工艺试验研究  42-56
  3.1 分析方法与试验仪器  42-43
  3.2 竹材亚硫酸盐制浆废水连续厌氧处理试验  43-45
    3.2.1 试验操作  43
    3.2.2 厌氧反应器的启动  43-45
  3.3 结果与讨论  45-56
    3.3.1 反应器运行情况  45-46
    3.3.2 出水中挥发性脂肪酸(VFA)含量的变化  46-47
    3.3.3 硫化物对厌氧反应的抑制作用  47-49
    3.3.4 pH值对厌氧反应运行的影响  49-51
      3.3.4.1 初始pH值对COD去除率和出水pH值的影响  49-50
      3.3.4.2 pH值对分解SO_4~(2-)的影响  50-51
    3.3.5 温度对厌氧反应运行的影响  51-52
      3.3.5.1 温度对COD去除率和硫酸根去除率的影响  51-52
      3.3.5.2 温度对可溶性硫化物的影响  52
    3.3.6 Fe~(3+)对反应器运行的影响  52-54
      3.3.6.1 Fe~(3+)对COD去除率的影响  52-53
      3.3.6.2 Fe~(3+)对出水中VFA含量的影响  53-54
    3.3.7 COD/SO_4~(2-)值对反应器运行的影响  54-56
第四章好氧动态曝气处理  56-61
  4.1 好氧动态曝气工艺段介绍  56-58
    4.1.1 分析方法与试验仪器  57
    4.1.2 竹材亚硫酸盐制浆废水好氧处理试验  57-58
      4.1.2.1 试验操作  58
      4.1.2.2 好氧污泥的培养和驯化  58
  4.2 好氧动态曝气处理  58-61
    4.2.1 好氧反应器中有机物的降解规律  59
    4.2.2 溶解氧(DO)对COD去除率的影响  59-61
第五章混凝处理  61-65
  5.1 试验操作  61
  5.2 混凝处理效果  61-65
第六章优化两段UASB厌氧和好氧动态曝气联合生物处理工艺  65-70
  6.1 系统污染物去除效果  65-68
  6.2 处理工艺运行成本  68
  6.3 试验中需注意的问题  68-70
第七章结论与建议  70-71
  7.1 结论  70
  7.2 展望  70-71
参考文献  71-74
在读期间的学术研究  74-75
致谢  75

竹材亚硫酸盐法制浆中段水处理技术研究

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