三阶段两相厌氧工艺处理皂素废水的研究
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摘要
皂素工业是一个重要的生物医药化工行业，产生的废水浓度高酸性强，处理难度大、运行费用高，若不进行有效的处理会对周围环境造成严重污染，并对南水北调中线水源的水质安全构成威胁。
针对皂素废水的性质，本人所在课题组开发了“三阶段两相厌氧”处理工艺，即在产酸相和产甲烷相中间插入内电解物化处理单元。对于该工艺我们进行了实验室试验和工业性试验，有以下研究内容和成果：
1．在实验室环境下，进行了单相厌氧、两相厌氧和三阶段两相厌氧处理皂素废水的比较试验。在COD去除率，甲烷产率和硫酸盐去除率上三阶段两相厌氧工艺均有明显的优势。
2．对内电解单元的位置进行了对比试验，内电解处理单元位于产酸相和产甲烷相中间是最优设置；对其产生作用的机理进行了初步的探讨，认为内电解单元在此位置优化了产甲烷生境，起到缓冲pH、降低氧化还原电位、增加微量元素和明显的降毒作用。
3．对平行对比试验进行动力学分析得出了单相厌氧、两相厌氧、三阶段两相厌氧工艺产甲烷反应的零级反应和0～1级反应动力学常数。
4．采用“物化处理+三阶段两相厌氧+好氧+氧化脱色”的整套处理工艺进行黄姜皂素废水的工业性试验。对各个单元按设计参数正常启动和运行后，整个处理工艺能稳定运行，其COD总去除率为99.4％，各项指标均能达到国家皂素工业水污染物排放标准的要求。
Sapogenin industry is an important biological, medical and chemicalindustry. Sapogenin wastewater is difficult to treat for its high concentrationof acid and organic matters, and it will bring serious pollution if it isn't treatedproperly. Sapogenin's main producing areas are in upriver area of Hanjiang.Therefore Sapogenin wastewater engenders a threat to the water source ofcentre line of South-North water Diversion.
Considering the chemical character of Sapogenin wastewater, wedeveloped "the two-phase anaerobic digestion with three stages process" thatcontains an acidification phase, an inner electrolysis and a methane phase. Wehad laboratory trials and industry trials for this technology. Followings are ourtrial results.
1. On the laboratory scale, comparative trials for treating Sapogeninwastewater were done by using three following technologies: the single phaseanaerobic digestion, the two-phase anaerobic digestion and the two-phaseanaerobic digestion with three stages. The experimental results demonstratedthat the COD removal, the sulfate removal and the methane yield of thetwo-phase anaerobic digestion with three stages is obviously better than thatof the single phase anaerobic digestion or that of the two-phase anaerobicdigestion.
2. In this paper, we studied the functioning principles of the innerelectrolysis in "the two-phase anaerobic digestion with three stages".Comparative trials were taken to analyze the effects of the position of theinner electrolysis. Study showed that better effect could be achieved when theinner electrolysis was placed between the acidification phase and the methanephase. Experimental results showed that inner electrolysis decreased ORP, buffered pH, increased microelements, degraded toxicity and optimizedanaerobic circumstance.
3. In the zero and first grade reaction the kinetic constant of three typesof anaerobic digestion was worked out through comparative trials on kineticanalysis.
4. We adopted the technology that consists of "physical and chemicaltreatment+anaerobic digestion + aerobic digestion + oxidation decoloration"to treat Sapogenin wastewater in industry field. The whole equipment ofthis technology runned well and the total COD removal rate reached 99.4%.The treatment efficiency was maintained at total COD removal of over 99.4%.The effluent of this technology can fulfill the discharge standard of pollutantsfor sapogenin wastewater.
针对皂素废水的性质，本人所在课题组开发了“三阶段两相厌氧”处理工艺，即在产酸相和产甲烷相中间插入内电解物化处理单元。对于该工艺我们进行了实验室试验和工业性试验，有以下研究内容和成果：
1．在实验室环境下，进行了单相厌氧、两相厌氧和三阶段两相厌氧处理皂素废水的比较试验。在COD去除率，甲烷产率和硫酸盐去除率上三阶段两相厌氧工艺均有明显的优势。
2．对内电解单元的位置进行了对比试验，内电解处理单元位于产酸相和产甲烷相中间是最优设置；对其产生作用的机理进行了初步的探讨，认为内电解单元在此位置优化了产甲烷生境，起到缓冲pH、降低氧化还原电位、增加微量元素和明显的降毒作用。
3．对平行对比试验进行动力学分析得出了单相厌氧、两相厌氧、三阶段两相厌氧工艺产甲烷反应的零级反应和0～1级反应动力学常数。
4．采用“物化处理+三阶段两相厌氧+好氧+氧化脱色”的整套处理工艺进行黄姜皂素废水的工业性试验。对各个单元按设计参数正常启动和运行后，整个处理工艺能稳定运行，其COD总去除率为99.4％，各项指标均能达到国家皂素工业水污染物排放标准的要求。
Sapogenin industry is an important biological, medical and chemicalindustry. Sapogenin wastewater is difficult to treat for its high concentrationof acid and organic matters, and it will bring serious pollution if it isn't treatedproperly. Sapogenin's main producing areas are in upriver area of Hanjiang.Therefore Sapogenin wastewater engenders a threat to the water source ofcentre line of South-North water Diversion.
Considering the chemical character of Sapogenin wastewater, wedeveloped "the two-phase anaerobic digestion with three stages process" thatcontains an acidification phase, an inner electrolysis and a methane phase. Wehad laboratory trials and industry trials for this technology. Followings are ourtrial results.
1. On the laboratory scale, comparative trials for treating Sapogeninwastewater were done by using three following technologies: the single phaseanaerobic digestion, the two-phase anaerobic digestion and the two-phaseanaerobic digestion with three stages. The experimental results demonstratedthat the COD removal, the sulfate removal and the methane yield of thetwo-phase anaerobic digestion with three stages is obviously better than thatof the single phase anaerobic digestion or that of the two-phase anaerobicdigestion.
2. In this paper, we studied the functioning principles of the innerelectrolysis in "the two-phase anaerobic digestion with three stages".Comparative trials were taken to analyze the effects of the position of theinner electrolysis. Study showed that better effect could be achieved when theinner electrolysis was placed between the acidification phase and the methanephase. Experimental results showed that inner electrolysis decreased ORP, buffered pH, increased microelements, degraded toxicity and optimizedanaerobic circumstance.
3. In the zero and first grade reaction the kinetic constant of three typesof anaerobic digestion was worked out through comparative trials on kineticanalysis.
4. We adopted the technology that consists of "physical and chemicaltreatment+anaerobic digestion + aerobic digestion + oxidation decoloration"to treat Sapogenin wastewater in industry field. The whole equipment ofthis technology runned well and the total COD removal rate reached 99.4%.The treatment efficiency was maintained at total COD removal of over 99.4%.The effluent of this technology can fulfill the discharge standard of pollutantsfor sapogenin wastewater.
引文
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