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毕 业 论 文 设 计

厌氧颗粒污泥的产甲烷活性
和废水的生化可降解性研究

摘 要

比产甲烷活性是评价厌氧颗粒污泥活性的最常用的方法。本试验采用血清瓶碱液置换系统，以VFA混合液为底物对某淀粉厂的颗粒污泥作比产甲烷活性测定。测定结果表明，该颗粒污泥性能良好，但底物组成不同时会对污泥的活性测定有影响，并且颗粒污泥在第二次投加底物时，因为污泥的老化和絮状污泥的成长，活性有所降低。
废水的厌氧生物可处理性(BD%)是决定废水能否被厌氧处理的重要参数。本试验采用上面所述的颗粒污泥接种，研究取自西安某造纸厂的制浆造纸黑液的厌氧可生物降解性。通过进出水COD的测量，及甲烷产量换算得到CODCH4和由出水VFA浓度换算的CODvfa，计算出BD%。结果表明，该黑液BD%可达66.8%，适宜厌氧处理。但出水COD浓度高，仍需后续处理。并且在黑液浓度在4.26-5.33gCOD/L之间时，废水不会对污泥活性因有毒物质产生明显的抑制。

关键词：颗粒污泥、比产甲烷活性（SMA）,上流式厌氧污泥床反应器
 
ABSTRACT

   The specific methanogenic activity (SMA) test is one of the most commonly used methods to evaluate the activity of anaerobic sludge. In this study, Alkali liquor displacement system was used to measure the SMA of granular sludge from a starch factory inoculated in serum bottle, with volatile fatty acids (VFA) as the substrate. The results showed the perfect property of the sludge and that the different composition of substrate would  produce different SMA of the same granular sludge and the second-time feed would lead to lower SMA because of the maturing of granular sludge and the growth of flocculating sludge.
Anaerobic biodegradability is the most important characteristic to determine whether it is suitable for a waste water to be treated by anaerobic treatment process. In this study, anaerobic biodegradability of black liquor from a paper making mill inoculated with the granular sludge mentioned above as the seed was studied. BD% was calculated with the variation of COD of the wastewater in and out the reactor. The results showed the BD% value of this black liquor is up to 66.8% which shows its feasibility of anaerobic treatment. But the COD of effluent was still high, so it could not be let out directly without further treatment. Also, The black liquor, whose concentration is between 4.26-5.33gCOD/L, will not obviously produce the noxious inhibition effect on granular sludge.
KEY WORDS: granular sludge, specific methanogenic activity (SMA), the up-flow anaerobic sludge blanket reactor (UASB)
 
目 录
摘要 1
Abstract（英文摘要） 2
目录 4
第1章  前言 5
1.1  厌氧生物处理技术概述 5
1.1.1  废水厌氧处理概述 5 
1.1.2  厌氧处理技术的发展 7 
1.2  UASB反应器与厌氧颗粒污泥 8 
1.2.1  上流式厌氧污泥床反应器 8 
1.2.2  颗粒污泥与比产甲烷活性 9 
1.3  制浆造纸废水的厌氧处理 10
1.4  课题研究的主要内容和意义 12 
第2章  试验设计原理 12 
2.1  废水厌氧的生物化学与微生物学原理 12
2.2  废水特性 16 
2.2.1  废水COD 16 
2.2.2  COD的去除率 17 
2.3  厌氧处理过程动力学 18 
2.4  生物气产量与污泥的比产甲烷活性 19 
2.4.1  COD和甲烷的当量关系 19 
2.4.2  污泥的比产甲烷活性 21 
第3章  试验材料与方法 22 
3.1  试验装置 22 
3.2  试验药品 23 
3.3  试验仪器 25 
3.4  试验分析方法 25 
第4章  试验结果与分析 28 
4.1 接种污泥及水样一般性质分析  28 
4.1.1  接种污泥VSS测定 28 
4.2  污泥的比产甲烷活性 31 
4.2.1污泥累计甲烷产量 31 
4.2.2污泥比产甲烷活性 35 
4.2.3污泥每隔12小时甲烷产量 39 
4.2.4污泥累计甲烷产量与水样COD的降解 42 
4.3  造纸黑液的厌氧可处理性 44 
4.3.1  污泥累计甲烷产量 44 
4.3.2  污泥每日甲烷产量 46 
4.3.3  黑液厌氧可处理性分析 47 
结论 51
致谢 52
参考文献 53
 
第1章  前 言
1. 1  厌氧生物处理技术概述
1.1.1 废水厌氧处理概述
    废水中的有机物始终是造成水污染最重要的污染物，它是水域变质、发黑发臭的主要罪魁祸首。废水的有机物中也不乏有毒的化合物。因此在保护环境、控制污染的工作中，废水有机物的处理是非常重要的[1]。
    自然界中，存在着大量依*有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力[2]。有机物在废水中通常以悬浮物、胶体物或溶解性有机物的方式存在，在水污染控制中以总悬浮物 (TSS)、化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）作为主要的监测手段。一般讲，生物方法是去除废水中有机物最经济、最有效的方法，特别是对于BOD含量高的有机废水更为适宜。利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单的无机物从而去除有机污染物的过程称为废水的生物处理。根据代谢过程中对氧的需求情况，微生物可以分为好氧微生物、厌氧微生物和介于两者之间的兼性微生物。因此相应的废水处理工艺也可分为三大类。好氧生物处理利用好氧微生物的代谢活动来处理废水，它需要不断向废水中补充大量空气或氧气，以维持其中好氧微生物所需要的足够的溶解氧浓度。在好氧条件下，有机物被最终氧化为水和二氧化碳等，部分有机物被微生物同化以产生新的微生物细胞，活性污泥法、生物转盘法和好氧滤器等都属于好氧处理工艺。厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的生物气（即沼气）和水。沼气的主要成分是约2/3的甲烷和1/3的二氧化碳，是一种可回收的能源。
    厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术，它又是把废水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术。包括中国在内的大多数发展中国家面临严重的环境问题、能源短缺以及经济发展与环境治理所面临的资金不足。这些国家需要既有效、简单又费用低廉的技术。厌氧技术因而是特别适合我国国情的一种技术。厌氧废水处理技术同时可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心部分（如图1.11）,其产物可以被积极利用而产生经济价值。例如，处理过的洁净水能被用于鱼塘养鱼、灌溉和施肥；产生的沼气可作为能源；剩余污泥可以作为肥料并用于土壤改良[1]。
沼气：用于发
电或直接燃料
 出水：用于
养鱼或灌溉

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