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《中國(guó)沼氣雜志》2016年第二期

摘要:

文章針對(duì)木材蒸煮廢水有機(jī)物濃度高這一特點(diǎn)，探索性地利用沼氣化處理模式對(duì)木材蒸煮廢水進(jìn)行處理研究。結(jié)果表明，該廢水可生化性較差。但是從COD降解效果來看，降解率能達(dá)到70%;從產(chǎn)氣潛力分析，1kg-COD大約能產(chǎn)0．316m3的沼氣，且沼氣中甲烷含量為58．18%左右;可見，木材加工廢水的沼氣化處理方法是行之有效的。

關(guān)鍵詞:

木材加工廢水;沼氣;厭氧處理

1木材加工廢水的處理現(xiàn)狀

隨著木材加工行業(yè)的不斷發(fā)展，木材加工廢水已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)廢水主要污染源之一。其中木材加工過程中蒸煮工藝段產(chǎn)生的蒸煮廢水是木材加工廢水的主要廢水來源，蒸煮廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，其水量大，色度高，木質(zhì)素含量高，廢水的可生化性能差，直接排入水體會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重的污染。為了解決這一難題，國(guó)內(nèi)外有些學(xué)者采用物理方法［1］、生物方法［2］進(jìn)行了試驗(yàn)研究，但是對(duì)原木蒸煮廢水的處理至今國(guó)內(nèi)外尚無成熟可靠的方法以及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，因此對(duì)深入研究木材加工廢水的處理辦法迫在眉睫。筆者研究從木材蒸煮廢水有機(jī)物濃度高這一特點(diǎn)出發(fā)，探索性地研究木材蒸煮廢水的沼氣化利用，為該類廢水的處理方式尋求一條新的出路，為有效地實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和能源化利用做準(zhǔn)備。

2材料與方法

2．1供試材料與接種物試驗(yàn)材料為木材加工廢水，來自四川省南充市某木材加工廠。主要特性見表1。接種物為成都市污水處理廠的厭氧污泥，基本特性見表2。

2．2試驗(yàn)裝置和處理試驗(yàn)儀器有1000mL廣口瓶4個(gè)(用作發(fā)酵瓶)，500mL廣口瓶4個(gè)(用作集氣瓶)，500mL三角瓶4個(gè)(用作集水瓶)，橡膠塞大小各4個(gè)，水浴鍋，乳膠管以及玻璃管。按照?qǐng)D1連接好厭氧消化實(shí)驗(yàn)裝置。利用1000mL廣口瓶做發(fā)酵瓶，設(shè)3個(gè)試驗(yàn)組，每個(gè)瓶中加入450mL厭氧污泥和450mL木材加工廢水，調(diào)節(jié)緩和液pH值至7．0，攪拌均勻，用橡皮塞封口。試驗(yàn)溫度為中溫(35℃±2℃)。從試驗(yàn)啟動(dòng)的第2d開始，每天定時(shí)記錄日產(chǎn)氣量和溶液pH值。每周測(cè)量一次甲烷含量。

2．3分析方法干物質(zhì)含量(總固體含量):烘干法［3］測(cè)定;產(chǎn)沼氣量:采用排水法收集沼氣;CH4含量:采用沼氣成分分析儀測(cè)量。

3結(jié)果與分析

木材加工廢水利用水浴鍋加熱，厭氧發(fā)酵試驗(yàn)穩(wěn)定運(yùn)行了44d，產(chǎn)氣結(jié)束。

3．1木材加工廢水日產(chǎn)量隨時(shí)間變化關(guān)系木材加工廢水沼氣發(fā)酵日產(chǎn)沼氣量變化如圖2所示。由圖2可知，在沼氣發(fā)酵第1d產(chǎn)沼氣最多，420mL，究其原因，是因?yàn)檎託猱a(chǎn)量受廢水中有機(jī)物濃度的影響，濃度越高，產(chǎn)氣量就越大［4］。從發(fā)酵第2d開始，沼氣產(chǎn)量急劇下降，到第8d產(chǎn)氣量只有62mL。顯然這一現(xiàn)象是由反應(yīng)初期的酸化反應(yīng)引起。因?yàn)閺膱D2的pH值變化顯示，從發(fā)酵第2d廢水的pH值就急速下降，到反應(yīng)第8d時(shí)pH值只有4．95，說明反應(yīng)初期，酸化細(xì)菌比產(chǎn)甲烷細(xì)菌活躍，導(dǎo)致酸化反應(yīng)速度快于產(chǎn)甲烷速度。反應(yīng)從第9d開始，產(chǎn)甲烷速度明顯快于酸化速度，pH值有所回升，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)，有機(jī)物的含量降低，使得產(chǎn)氣量也隨之逐漸減少。此外，產(chǎn)氣量還與系統(tǒng)中硫酸鹽還原菌及反硝化細(xì)菌等的活動(dòng)有關(guān)，這些細(xì)菌會(huì)與產(chǎn)甲烷菌爭(zhēng)奪碳源，從而使產(chǎn)氣量下降。

3．2木材加工廢水沼氣發(fā)酵累積產(chǎn)沼氣量隨時(shí)間變化關(guān)系木材加工廢水沼氣發(fā)酵累積產(chǎn)沼氣量變化如圖3所示。圖3顯示了木材加工廢水沼氣發(fā)酵過程累積產(chǎn)氣量的經(jīng)時(shí)變化。在中溫條件下，經(jīng)過44d的厭氧發(fā)酵，總產(chǎn)沼氣量為3561mL。在發(fā)酵的前20d，總產(chǎn)氣量已經(jīng)占整個(gè)過程總產(chǎn)氣量的81%左右，說明木材加工廢水的大量降解主要發(fā)生在前20d時(shí)間段內(nèi)。

3．3木材加工廢水產(chǎn)沼氣潛力及沼氣中甲烷含量測(cè)定中溫條件下，木材加工廢水經(jīng)過沼氣發(fā)酵，產(chǎn)沼氣潛力為0．316m3•kg－1COD(見表3)。但是由于最終出水的COD濃度還比較高，為7500mg•L－1，還是不能將出水直接排放至環(huán)境中。從表3還可以看出，在發(fā)酵初期由于發(fā)酵體系的酸化，導(dǎo)致在發(fā)酵第7d時(shí)所產(chǎn)沼氣中甲烷含量?jī)H45．80%，不足50%。但在整個(gè)發(fā)酵過程中，產(chǎn)生的沼氣中平均產(chǎn)甲烷含量為58．18%;說明中溫條件下木材加工廢水利用沼氣化方式處理時(shí)可行的。

4小結(jié)和討論

(1)研究中的木材加工廢水其VS僅占TS的12．5%，可見該廢水可生化性較差。(2)中溫條件下，對(duì)木材加工廢水而言，1kgCOD大約能產(chǎn)0．316m3的沼氣，非常接近理論上講的1kgCOD產(chǎn)0．35m3的沼氣量，說明該廢水利用沼氣化處理的方法是可行的;而且COD去除率可達(dá)70%。(3)從沼氣中甲烷含量來看，木材加工廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量大約58．18%。(4)從出水看，經(jīng)過厭氧消化的木材加工廢水中有機(jī)物含量仍然比較高，顯然不能直接排放，如何進(jìn)一步提高廢水有機(jī)物的降解效果是治理木材加工廢水必須攻克的難題。

參考文獻(xiàn):

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作者：李淑蘭 梅自力 楊紅男 單位：農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室