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内循环厌氧反应器处理废纸造纸废水及其典型污染物的研究

造纸工业是国民经济的重要产业,但是在造纸生产过程中产生的废水对环境产生了重大影响。因此,发展造纸工业需要研究造纸废水处理技术以降低其对环境的破坏。IC (内循环)是一种新型高效的厌氧反应器,具有投资少、占地面积小、有机负荷高、出水稳定和耐冲击负荷能力强等特点。本文研究的目的是探讨IC反应器处理废纸造纸废水及其典型污染物的可行性、运行效果及运行参数。主要研究内容包括人工葡萄糖配水启动试验、OCC(旧瓦楞纸板箱)造纸废水处理试验、基质降解动力学模型的研究和DBP(邻苯二甲酸二丁酯)厌氧降解试验。 自制IC厌氧反应器的葡萄糖人工配水启动研究表明:IC厌氧反应器以3 kgCOD·m-3d-1的容积负荷进行启动,在79天内完成初次启动试验。反应器运行效果较好,容积负荷从1.55 kgCOD·m-3d-1增至14.41 kgCOD·m-3d-1,HRT(水力停留时间)缩短至4.8h,COD(生化需氧量)最后可达90%以上。试验期间,进水pH在6.8~8.0之间,出水pH在6.0~7.0之间,出水VFA(挥发性脂肪酸)为64.8~382.32mg/L,产气量为4.5~45.1L/d。 OCC造纸废水的厌氧可降解性试验结果表明:废水的厌氧生化可降解性为84.33%,这说明OCC造纸废水厌氧可降解性较好,适合运用厌氧反应器技术进行处理。 OCC造纸废水运行试验结果表明:在室温为18~29℃、进水COD在1163~2769mg/L间波动和HRT由8.3 h逐渐缩短至5.5 h的条件下,进水容积负荷在2.57~8.03 kg COD/(m3·d)之间变化;COD去除率为64%~89%;产气量为9.56~29.30 L/d;出水SS从18 mg/L增加到116 mg/L;进水pH为5.2~8.32,出水pH为6.3~7.0;VFA为102~347 mg/L。产气量随容积负荷起伏变化趋势一致;温度在20℃以下时对COD去除率和产气量的影响较大。 通过基质降解动力学的模型分析,可推导出两个反应区的动力学方程。第一反应区基质降解动力学可用公式长描述,第二反应区基质降解动力学可用公式描述。Kl与K:参数可通过试验数据回归分析而得,最终求得Kl=1 .391伍1),K2=0.223(h-1),相关系数R12=0.9161,R22=0.8751。 DBP厌氧降解试验结果表明:进水DBP浓度由50 mg/L逐渐提高到300 mg/L过程中,进水DBP占COD的比例为20% (进水DBP浓度为200 mg/L)时,DBP去除效果最好,达80%以上;当进水DBP比例约15%时,总产气量和甲烷量最高,分别为25.16L/d和17.42 L/d;DBP和COD在75 cm取样口的去除率分别占总去除率的85%、80%左右。试验期间反应器运行稳定,DBP去除率、COD为去除率、出水pH和VFA分别为44.6~81.30%、69.89~93.70%、6.46~7.13、149~356 mg/L;总产气量为6.03~26.01 L/d,CH4为4.2~18.23 L/d,约占总量的64.05~72.53%。 通过GC-MS联用技术对DBP厌氧降解产物进行鉴定,分析得出邻苯二甲酸二丁酯降解途径为先转化成邻苯二甲酸单丁酯,然后变成邻苯二甲酸和苯甲酸,最终苯甲酸氧化成CO2和H2O。

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