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微生物电化学系统处理豆油精炼废水的实验研究

微生物电化学系统处理豆油精炼废水的实验研究

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作者：田冲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着经济发展人民生活水平不断提高,过去十年间全球大豆食用油产量不断增加。在豆油精炼的过程中,由于洗脱、加酸等工艺流程,会产生大量的豆油精炼废水,而豆油精炼废水中含有大量的有机物,可以作为能源进行回收利用。传统豆油厂将豆油... 详细信息

随着经济发展人民生活水平不断提高,过去十年间全球大豆食用油产量不断增加。在豆油精炼的过程中,由于洗脱、加酸等工艺流程,会产生大量的豆油精炼废水,而豆油精炼废水中含有大量的有机物,可以作为能源进行回收利用。传统豆油厂将豆油精炼废水作为单纯的废物进行矿化处理,若能在降低废水有机物的同时,进行能源的回收与利用,不仅符合国家节能减排的要求,还能产生一定的经济效益。近年来,微生物电化学系统(Microbial Electrochemical System,MES)作为一种新兴技术,具有同步降解有机物和能源回收的独特优势,被国内外广泛研究。本研究探究了使用微生物电化学系统处理豆油精炼废水的可行性,并研究了不同COD浓度豆油精炼废水对微生物电化学系统启动、运行的影响。在进行微生物电化学系统利用豆油精炼废水产电研究中,发现豆油精炼废水厌氧消化产物乙酸可以代替外加药剂柠檬酸进行预处理,有利于循环经济。为了更好的利用豆油精炼废水产电,将其分别设计稀释了四种反应器进水浓度,即8200±550 mg/L、4200±150 mg/L、2900±100 mg/L和1740±100 mg/L。在反应器启动阶段,以COD浓度为2900±100 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在启动阶段表现出最高的电压,为最快启动反应器。不同浓度豆油废水会影响微生物电化学系统产电的电压和电流密度,以COD浓度为4200±150mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在稳定运行阶段表现出了最高的电压为499 mV,以COD浓度为4200±150 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在稳定运行阶段最高的功率密度为746 mW/m。在进行微生物电化学系统利用豆油精炼废水产甲烷研究中,使用对已经成功启动的微生物电化学系统外加电压,使其产甲烷,探究了不同进水COD浓度下,微生物电化学系统的产气性能及有机物去除性能。在外加电压为0.8 V时,随着COD浓度的升高,反应器的电流密度有所下降。电流密度最高的反应器进水COD浓度为1740 mg/L,在转换后的第三个周期,达到了193 A/m,并且持续了较长时间。产生的气体主要由甲烷和少量二氧化碳组成。以COD浓度为4200±150 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统,产甲烷速率、甲烷气体含量、甲烷转化率在四种COD浓度中均最高,而pH、蛋白去除率差异不大。本还实验加入厌氧消化作为对照,结果显示利用微生物电化学系统处理豆油精炼废水效果好于常规厌氧消化的方法。

关键词：微生物电化学系统产甲烷能量回收豆油精炼废水

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厌氧-SBR处理豆油精炼废水及产乙酸的研究

厌氧-SBR处理豆油精炼废水及产乙酸的研究

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作者：王睿文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

豆油精炼废水水量大、有机物浓度高且易降解,用传统方法对其进行处理浪费了大量的潜在的能源。本文以哈尔滨某豆油加工厂豆油精炼废水为研究对象,采用预处理+厌氧+序批式活性污泥法（SBR）来处理,探究在达标处理废水的同时回收乙酸的可... 详细信息

豆油精炼废水水量大、有机物浓度高且易降解,用传统方法对其进行处理浪费了大量的潜在的能源。本文以哈尔滨某豆油加工厂豆油精炼废水为研究对象,采用预处理+厌氧+序批式活性污泥法（SBR）来处理,探究在达标处理废水的同时回收乙酸的可行性,并探究乙酸积累的机制。预处理采用投加酸破乳的方式,使水中的油和杂质上浮,废水中主要被去除的颗粒物粒径在10-100μm之间,这部分颗粒聚集成更大的物质上浮出水表面,通过去除这部分物质,废水中的含油量能去除77%以上,COD最多能够去除44%。之后废水进入间歇流运行的厌氧高温消化,考察了不同有机负荷对去除效果的影响,废水经过厌氧处理可以达到最高79%的COD去除效率。出水挥发性有机酸检测表明厌氧反应器挥发酸主要为乙酸,有部分丙酸被检出,其他酸含量均较低。在该高温厌氧消化过程中,废水中的大分子有机物大部分先转化为乙酸,很小一部分转化为丙酸和其他的挥发性有机酸,进而被微生物利用降解。一个周期产气量最高为18 mL,主要成分为甲烷。高通量分析在属水平上的分类结果显示,4个反应器的主要的优势菌为Dechloromonas、Treponema、Sporanaerobacter、Desulfosporomusa、 Caloramator、Desulfovibrio。SBR反应器处理后的废水化学需氧量可以降至500 mg/L以下;挥发性有机酸测试表明废水中主要上为乙酸（占98%）,COD和挥发酸的变化趋势并不同步。乙酸浓度最高为220 mg/L左右,适合后期进行乙酸的回收,且此时乙酸为对水中COD的主要贡献,处理后废水能达到该厂的水质标准（《CJ343-2010污水排入城镇下水道水质标准》）。利用生物电化学原理构建的BES-SBR反应器与SBR反应器进行对比,结果显示,从COD降解的速度以及最后的降解程度上来看,明显好于SBR反应器。根据高通量测序结果,可知闭路条件下乙酸氧化菌丰度较高,证实生物电化学作用能够刺激乙酸氧化菌消耗乙酸。BES-SBR比开路的SBR反应器乙酸降解更快,主要是因为闭路条件下,更利于其氧化乙酸并将电子转移,因此在BES-SBR反应器中乙酸的积累量要小于SBR反应器。

关键词：豆油精炼废水序批式活性污泥法产乙酸生物电化学系统微生物群落

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