1、學校代號：10532學號：S11031015密級：湖南大學碩士學位論文鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究學位申請人姓名鍪塑導師姓名及職稱揚查王教援培養單位巫境抖堂皇工貍堂隨專業名稱玨境抖堂皇王捏論文提交日期2Q!壘生Q主旦12旦論文答辯日期2Q!壘生Q旦2窆旦答辯委員會主席塞送生Treatment of wastewater行om orange caIming process by saltingout枷舶一曲詘ec岫ospomm螋嬲剿byLixiangBE(HeIlall A鰣cul仃ual U11iV盯sity)20 1 1Amesis subIIlitted in paItia

2、l satisfa嘶on of tlleRequir唧ents for t11e degree ofMaster of En百neeringEnViromental Science aIld Engilleefing in tlleGraduate School ofHunall UIliVersitySupeisorProfessor Yang ChunpingMay，2014湖南大學 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的 研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或 集體己經發表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要

3、貢獻的個人和集體，均 己在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：勰讒日期：伽p年6月五日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保 留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本人授權湖南大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢 索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于l、保密口，在年解密后適用本授權書。2、不保密，一(請在以上相應方框內打“、”)作者簽名：囊想日期：加f缸年6月年日導師簽日期：沁啡年鄉月弘日鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑

4、橘罐頭廢水的研究摘要我國是生產柑橘罐頭的主要國家之一，在柑橘罐頭生產過程中會產生大量的 廢水，由于柑橘罐頭生產廢水具有細小果肉類和懸浮性纖維類多、含有難降解的 果膠、容易腐爛等特點，致使這類廢水很難處理。通過對柑橘罐頭生產廢水的分 析，廢水中所含果膠是導致該類廢水難處理的最主要原因。目前，混凝一生物法是 國內外處理含果膠的有機廢水應用最廣泛的方法。其中，混凝處理可以去除廢水 中大部分的果肉和柑橘囊衣，以及一部分果膠等懸浮物，可以減少后續生物處理 的負荷。生物處理作為混凝階段的后續處理，進一步降解廢水中的果膠和其他有 機污染物，使廢水中的CoD得以去除。然而，由于果膠具有粘附性，易于粘附 在混凝

5、劑的表面，包裹混凝劑，在一定程度上降低混凝劑的混凝效果。另外，混 凝沉降的果膠、果肉等也可能粘附于好氧生物處理單元的活性污泥上，使得好氧 生物后處理效果仍然不理想，廢水無法達標排放。在柑橘罐頭生產過程中，果膠主要來源于酸洗廢水和堿洗廢水，在這兩個階 段的廢水中，果膠濃度可達3000 mgL1左右。果膠存在于廢水中是很難處理的污 染物，然而，成品果膠在制藥工業和化妝品行業卻是必不可少的原料，我國對果 膠的需求量很大，目前仍需大量從國外進口。因此，在處理柑橘罐頭生產廢水時， 可考慮把酸洗和堿洗廢水與其他廢水分開處理，從中提取有用組分果膠。因此，本研究采取硫酸鋁鹽析法從柑橘罐頭生產廢水中回收果膠，實

6、驗研究 了鹽的種類、pH、鹽的用量、鹽析溫度和鹽析時間等不同因素條件下，果膠的回 收率。結果表明，硫酸鋁是柑橘罐頭生產廢水回收果膠時最好的鹽析劑，硫酸鋁 的最佳用量為60 gL，鹽析時廢水pH對果膠回收率有很大影響，pH為5時鹽 析效果最好，所得果膠回收率最高，可達50左右。此外，鹽析時廢水的溫度和鹽析時間均可對果膠回收率產生很大影響，適宜的溫度和鹽析時間可有效提高果 膠的回收率。當廢水溫度為60，鹽析時間為60 min時，果膠回收率較高，所 得果膠成品品質也較好。利用柑橘罐頭生產廢水回收果膠，具有一定的經濟效益， 本實驗研究結果可為回收果膠的實際工程提供一定的參考價值和指導意義。然而，在利用

7、柑橘罐頭生產廢水回收果膠時，對回收后的廢水沒有考慮如何 處置，并且，所產生的廢水中鋁離子含量很高，在處理過程中可能會遇到另一些 問題。由于黃孢原毛平革菌(P口以P加幽口P紀幽，DspD，f“m)具有非特異性降解酶 系統，降解底物具有廣譜性，能夠降解木質素、糖類等高分子聚合物以及多環芳 烴類、染料、等許多有機、有毒物質，并能夠吸附降解廢水中特定的重金屬離子。湖南大學碩士畢業論文黃孢原毛平革菌被廣泛應用于造紙廢水、生物制漿以及紙漿的生物漂白等廢水處 理工程中。因此，本課題考慮用黃孢原毛平革菌直接處理柑橘罐頭生產廢水。實驗研究了菌體接種量、氮源、氮源濃度、溫度和pH等不同因素條件下， 黃孢原毛平革菌

8、對果膠廢水中果膠和COD去除效率的影響。結果表明，接種量 為10 gL1時，黃孢原毛平革菌對果膠和COD的去除率最高，分別為96和83。 酒石酸銨為黃孢原毛平革菌處理果膠廢水的最佳氮源，其最佳濃度為O8 gL， 在此條件下，菌體對果膠和cOD的去除率分別為96和84。廢水溫度為 2535，廢水pH值為45時，黃孢原毛平革菌對果膠廢水中果膠和cOD的去 除效率分別可達95及80以上黃孢原毛平革菌處理果膠廢水的研究結果可為 實際廢水處理工程技術工藝的設計提供參考價值和指導意義。關鍵詞：柑橘罐頭生產廢水；果膠；鹽析法；黃孢原毛平革菌鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究AbstractChin

9、a is one of the major countries where oranges are producted in the world， thus large amount of wastewater would be produced in the production processes，and the water is very dif拜cult to treat because there are high concentrations of small pulp， suspended fiber，pectin that is dif行cult for degradation

10、According to analysis of the orange can wastewater properties from the producing processes， the pectin was suggested to be one of the main factors which caused the wastewater to be Very hardto treat Currentl y， coagulation-bi0109ical method is the most widely used for treatment the organic wastewate

11、r cOntaining pectin treatment at home and abroad Coagulation prOcess can remoVe most of the pulp and citrus sacs，a part Of suspended solid such as pectin and so onAs a result，the 10ad of biological treatment also can be reducedBi0109ical treatment as the follow-up treatment of coagulation stage，can

12、further degrade of the pectin and other organic contaminations in the wastewater，and COD also can be remoVedHoweVer，pectin can reduce the effect of coagulation to acertain extent because it is Very easy to adhere on the surface of coagulant，and wrap the coagulantIn addition，the part of pectin and pu

13、lp would adhere on the actiVatedsludge in the bi0109ical treatment units Therefore， biological treatment is noteflfective，and the wastewater can not meet the discharge standardsIn the process of canned citms production， pectin mainly comes from the pickling wastewater and alkaline washing wastewater

14、，and its concentration is about 3000 mgL in the wastewaterPectin is a kind of p011utant which is Very dimcult to remove in the wastewater HoweVer，the nnal pectin product is an essential raw material in the phamaceutical industry and the cosmetics industry，and there is a high demand for pectin produc

15、tion in our countryLarge amount of pectin imponed fromabroad is still needTherefore，pectin extraction仔om the pickling wastewater and alkaline washing wastewater was studied in this paperThe ef佗cts o f pectin extraction from wastewater were inVestigated under diffbrent conditions including salt categ

16、ory， pH， amount of salt， salting out temperature，and salting out timeThe result showed that aluminum sulfate was the best saltingout agent，and the optimum amount of aluminum sulfate was 60 gL-。Wastewater pH influenced pectin extraction rate from the wastewater，and the optimal湖南大學碩士畢業論文pH for that wa

17、s 5 as a result showed the extraction rate overpassed 50under that conditionIn addition，the temperature of wastewater and the salting out time had have a significant impact on the rate of recoVery of pectin from the wastewater，suitable temperature and salting out time could ef佗ctiVely improVe the re

18、coVery rate of pectinWhen the temperature of the wastewater was 60 and salt out for 60 min， higher pectin recoVery rate couId be obtained and the pectin products was much better Using citrus cans production wastewater fbr pectin recycling possessed could bring certain economic emciencyThis study cou

19、ld provide reference for the design of recycling pectin from pectin production wastewater in practiceHoweVer，when using canned citrus production wastewater recycling pectin，it was not considered how to dispose the wastewater after the fecycling， which contained high level of aluminum ions，and it mig

20、ht encounter some other problems in the treating processBecause P矗口，zPrDcJIz口ef已c，)，sD點pDrf“開I f-ungus has a nonspecific degradation enzyme system， can degrade many organic substrates with a broad spectmm，can degrade lignin，sugar and polycyclic aromatic hydrocarbons，such as p01ymers，dyes，etctoxic su

21、bstances，and can dbsorb the degradation of specificheavy metal ions 尸口n8，Dc五口PfP c，yJDZpDrf甜，櫛 is widely used in papemakingwastewater，bi0109ical pulping and bleaching of pulp and other biological wastewater treatment projectsTherefore，P五口，zP，Dc五口PfP c，yJDspD廠f“m was directly used fbr treatment of th

22、e wastewater from orange can production processing in this studyThe ef-fects of P口，zerDc矗口ef8 c桫sD置pDrf“，”on biodegradation of pectin and COD from pectin wastewater were inVestigated in a bioreactor under different conditions of inoculation size，nitrogen source，nitrogen concentration，temperature， an

23、d pHThe results showed that the best remoVal rate Of pectin and COD was 96 and 83，respectiVely，when the inoculum concentration was 10 gL-。Ammonium taJItrate was determined as the best nitrogen source，and when its concentration was 08 gL，the highest remoVal rate ofpectin and COD reached 96and 84Its a

24、lso observed that the remoVal rate of pectin and COD could oVe印ass 95and 80 respectiVely under the optimum water temperature range of 25-35and pH range of 45 This study could prOVide reference for the design of pectin wastewater treatment process in practiceKeywords： orange canprocessing wastewater；

25、 pectin； salting-out method；Phanerochaete chrysosporiumV鹽析法和黃孢原毛平革茵處理柑橘罐頭廢水的研究目錄學位論文原創性聲明I學位論文版權使用授權書I摘要 IIABSTRACT。IV目錄 VI插圖索引IX附表索引 X第1章緒論 111研究背景112柑橘罐頭生產廢水水質特征分析2121廢水來源2122廢水水質特征2123水質水量313柑橘罐頭生產廢水處理現狀4131廢水處理方法4132柑橘罐頭生產廢水處理方法-8133目前處理工藝運行中存在的問題914果膠10141果膠概述 10142果膠提取方法 11143柑橘罐頭生產廢水回收果膠 1115

26、白腐真菌 11151白腐真菌概述 11152白腐真菌具有如下培養特性=12153白腐真菌降解污染物的機理 12154白腐真菌降解技術的優點 1316研究目的和內容15161研究目的 15162研究內容 15第2章鹽析法從柑橘罐頭生產廢水中回收果膠 16湖南大學碩士畢業論文21實驗材料 16211廢水來源與廢水水質 16212主要試劑和實驗儀器 1622實驗方法 1723實驗創新點 1724鹽析法提取果膠 1 825分析方法 19251果膠質量的測定 19252pH的測定1926單因素結果與分析 19261鹽的選擇 19262pH對果膠回收率的影響20263硫酸鋁用量對果膠回收率的影響 2126

27、4鹽析溫度對果膠回收率的影響 22265鹽析時間對果膠回收率的影響 2327正交試驗 2428本章小結 26第3章黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭生產廢水 2731實驗材料 27311菌種 27312培養基 2731-3主要實驗設備和試劑 2832實驗方法 29321滅菌方法 29322黃孢原毛平革菌的保藏 29323液體培養基擴大培養 30324菌球重量 3033分析方法 30331果膠的測定 30332 COD的測定31333 pH的測定-32334黃孢原毛平革菌分解果膠產物的分析 3234結果與分析 33341接種量對黃孢原毛平革菌去除廢水中果膠和COD的影響-33342氮源對黃孢原毛平革菌去

28、除廢水中果膠和cOD的影響34鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究343氮源濃度對黃孢原毛平革菌去除廢水中果膠和cOD的影響35344溫度對黃孢原毛平革菌去除廢水中果膠和coD的影響37345pH對黃孢原毛平革茵去除廢水中果膠和coD的影響 38346黃孢原毛平革菌分解果膠產物的分析 3935正交實驗4036本章小結41結jj侖。43參考文獻45致謝51附錄A攻讀學位期間所發表的學術論文目錄52湖南大學碩士畢業論文插圖索引圖11柑橘罐頭生產工藝流程及其廢水排放情況2圖12好氧生物處理過程中有機物轉化6 圖13有機物厭氧分解過程7圖14果膠分子的結構式10圖21鹽的種類對果膠回收率的影響

29、 20圖22廢水pH對果膠回收率的影響21 圖23硫酸鋁用量對果膠回收率的影響 22圖24鹽析溫度對果膠回收率的影響 23圖25鹽析時間對果膠回收率的影響 24圖31接種量對黃孢原毛平革菌去除果膠(a)和COD(b)的影響 33 圖32氮源對黃孢原毛平革菌去除果膠(a)和c0D(b)的影響35 圖33酒石酸銨濃度對黃孢原毛平革菌去除果膠(a)和COD(b)的影響 36 圖34溫度對黃孢原毛平革菌去除廢水中果膠和COD的影響 37圖35 pH對黃孢原毛平革菌去除果膠和cOD的影響38鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究附表索引11柑橘罐頭生產過程中各種廢水來源及排放方式 321廢水水樣水

30、質特征 1622鹽析法回收果膠實驗所用主要儀器及試劑 1723正交試驗因素與水平設計 2424正交試驗結果 2531 PDA培養基基本營養成分 2732微量元素溶液成分 2833液體培養基組成 2834實驗所用主要儀器設備和試劑 2935 COD測定實驗試劑配制方法 3136果膠廢水經黃孢原毛平革菌處理后有機物分析3937正交試驗因素與水平設計 40表表表表表表表表表表表表表 38正交試驗結果 41X湖南大學碩士畢業論文第1章緒論11研究背景柑橘是一種熱帶、亞熱帶水果， 含有豐富的鉀、B族維生素、維生素C及抗 氧化成分、抗癌成分、抗過敏成分。 類黃酮、多酚、類胡蘿卜素等多種化合物群 在柑橘果實

31、中的含量也非常豐富11。我國有著非常豐富的柑橘資源和很多優良品種，是盛產柑橘的主要國家之一， 已有4000多年的柑橘栽培歷史。經過人們長期精心的培育和選擇，柑橘成為一種 營養豐富的珍貴果品。有史料記載，橘、柑、橙等柑橘類果樹直到公元1471年才 從中國傳入葡萄牙的里斯本，公元1665年才傳入美國的佛羅里達。我國的柑橘栽培面積和產量分別居世界的第一和第二位【2】，是世界上柑橘的 主要種植國之一。隨著科學技術的飛速發展，我國柑橘加工業也得到了長足發展 特別是傳統的柑橘罐頭生產，通過企業的自主創新和借鑒國內外成功經驗，無論 在生產工藝技術還是生產裝備上都達到了國際先進水平。目前，世界柑橘罐頭總 產量

32、的80以上均來自中國。我國的柑橘罐頭年產量己超過50萬噸，年出口量 為30萬噸以上，占世界柑橘罐頭貿易量的75以上。柑橘罐頭生產企業在為我國經濟做出貢獻的同時，也帶來了非常嚴重的環境 問題，最突出的問題是廢水污染。柑橘罐頭生產廢水的成份復雜，廢水量大，每生 產1噸柑橘罐頭就會產生30噸廢水【3】，對環境造成嚴重污染，治理非常困難。由 于在生產柑橘罐頭的過程中會產生含有大量有機物、懸浮物及果膠的難處理廢水， 若在廢水處理時，預處理效果不好，柑橘的囊衣、果膠、經絡、纖維、果肉等進入 生物處理系統中，將對整個系統的穩定運行和處理效果產生嚴重的不良影響4】。廢 水中所含的果膠是一種大分子聚合物，一般生

33、物降解對其處理效果不好，其具有很 強的粘附性，在生物處理過程中會粘附并包裹菌膠團，且具有自然增稠性，在廢水 流動過程中會粘附于管道上，給廢水后續生物處理帶來困難，致使出水水質很難達 標。另外，廢水中的纖維類物質和果膠質還會使剩余污泥成漿狀或糊狀，造成后續 脫水困難5】。污泥中的有機質極易腐爛、變質，部分濾出的溶解性果膠回流到廢水 處理系統后，會使生物處理效果明顯降低，使處理系統運行失穩。此外，由于柑橘 罐頭生產廢水的高有機負荷和酸堿濃度的變化使水體內生態系統結構受損，魚蝦的 生長會受到嚴重影響，甚至死亡，對周邊作物產量和品質也會造成嚴重影響。因此， 急需一種能經濟有效的處理柑橘罐頭生產廢水的新

34、技術方法。鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究12柑橘罐頭生產廢水水質特征分析121廢水來源任何工業生產都離不開水，在柑橘罐頭生產過程中，需要大量的水資源，因 此，會產生大量的廢水。廢水主要來源于罐頭生產流水線，主要包括原料檢驗和 清洗、酸堿處理、漂燙清洗、設備及地面沖洗等工序。柑橘罐頭的生產屬于勞動 密集性生產，因此各地企業的生產工藝大同小異。一般來說，工藝路線如圖11 所示。廢水圖11柑橘罐頭生產工藝流程及其廢水排放情況Fig11 Diagram of orange cann-processing and its wastewater from dif詫rent workshop食

35、品生產企業對衛生要求非常嚴格，因此，在柑橘罐頭生產過程中，不僅要 保證生產過程中的用水，還要定期對加工設備和地面進行沖洗，以保證達到食品 生產的衛生要求。設備和地面沖洗水在柑橘罐頭生產廢水中占有很大一部分，但 污染物的含量不高。一般情況下，中等規模柑橘罐頭生產企業的廢水排放量為 2535m3噸柑橘罐頭。122廢水水質特征在柑橘罐頭生產中，各工序排放的廢水中有機物含量不同，其中，酸、堿處理 和分級生產工序廢水中有機物濃度很高，懸浮物多，pH呈強酸性或強堿性，廢水溫 度在35一45左右。水樣表觀呈淡黃色，有較多果肉、橘皮、囊衣、經絡纖維等。 值得注意的是，柑橘罐頭生產廢水中含有大量果膠，是造成該類

36、廢水較難處理的主要原因之一。果膠是一類天然高分子化合物，它主要存在于高等植物中， 是植物細胞間質的重要成分。主要分布于檸檬、柑橘、柚子等果皮和果肉中，約2湖南大學碩士畢業論文含530J。123水質水量根據企業實地調查，在柑橘罐頭加工過程中，每一加工過程排放的廢水水質水量如表11，具體如下：第一種廢水是含少量的泥沙、橘油、果膠質等的清洗熱燙廢水，僅占總廢水 量的2左右，果膠和cOD濃度均不高，基本在250 mgL以下。第二種廢水是剝皮和分瓣過程中的浸泡水。在柑橘分瓣過程中難免會破壞其 囊衣，廢水中會含有部分柑橘汁液，因此COD和果膠濃度會比清洗熱燙廢水略高。 這類廢水占總廢水量的8左右，cOD濃

37、度為500 mgL左右。第三種廢水是對橘瓣進行傳輸產生的廢水，水量比前兩種略大，約為總廢水 量的20，cOD濃度不高，大概在300 mL左右。第四種廢水是酸堿處理水。為了溶解掉囊衣，橘瓣要經酸性流槽里浸泡，然 后需經過堿處理對酸性進行中和，最后需要用清水對橘瓣進行清洗。由于酸堿廢 水基本循環使用，定時排放，這部分水量不太大，約占總廢水排放量的20，果 膠濃度可達3000 mL，coD濃度也很高，約為15003000 mgL，可考慮與其他廢 水分開處理。表11柑橘罐頭生產過程中各種廢水來源及排放方式Table 11 The characteristics and discharge way of

38、 can-processing wastewaterfrom dif艷rent points第五種廢水是分級廢水。由人工或機械對果囊大小進行分級。分級處理需要在 流水槽上進行，因此產生廢水量較大，約占20，coD濃度大致在500 mL左右鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究第六種廢水是檢驗廢水，果囊的質量是在操作臺上依靠流動的水進行人工檢 驗的。水量約占10，COD濃度與第二種廢水相當，約在300 mgL左右。第七種廢水是低溫滅菌廢水，由于罐體外面沾有少量糖水，會使COD濃度升高，為500 mgL左右，水量占10。 第八種廢水是消毒和空罐清洗廢水，水量約占總廢水量的5，coD濃度不高，

39、為100 mgL左右。第九種廢水是糖罐的清洗用水，水量不大，但cOD濃度很高。13柑橘罐頭生產廢水處理現狀131廢水處理方法在工業生產過程中會產生大量廢水，由于不同工業所用生產過程和生產原料 的不同，使廢水的性質和成分也不同，因此，廢水處理使用的方法和工藝也各不 相同。根據處理機理不同，廢水處理方法的方法主要分為物理處理、化學處理和生物處理三大類【7-91。 (1)物理處理法工業廢水的物理處理是借助于物理作用，分離和去除水中不溶性懸浮物或固體 的方法，主要有沉淀法、氣浮法、萃取法和篩濾法等。物理法一般只作為工業廢水 處理的預處理單元和后續處理單元，主要去除廢水中的ss和部分難溶性有機物。自然沉

40、淀法的運用十分普遍，其原理是利用比重差，使固體與液體分離，沉 降效果與廢水的性質、流量及溫度等有關系。自然沉淀法一般只需要沉淀池和除 泥裝置，多采用普通平流式沉淀池和斜板式沉淀池。該法可以使懸浮物的去除率 達到5080，同時，也可去除廢水中的一些色素和膠體物質，降低污水的負荷。氣浮法處理廢水，是在廢水中通入大量細微氣泡，大量氣泡附著在懸浮顆粒 物上，造成懸浮物密度小于廢水密度，使其漂浮到水面上，利用機械設備去除漂 浮物，從而使固、液分離的方法。萃取法是利用某些污染物在水中和特定溶劑中的溶解度不同，使廢水中的溶 質轉入另一與水互不相溶的溶劑中，使溶劑與廢水分離。然后再使溶質與溶劑分 離，使溶劑得

41、以再生，重復利用。廢水排入處理系統時，首先會經過格柵和篩網過濾器，以便去除廢水中較大 的懸浮物，來減少后續處理單元的污染負荷，即為篩濾法。物理處理方法除上述 方法外，還有蒸發法、吸附法和反滲透法等。(2)化學處理法化學處理法是利用化學反應使廢水中的污染物質轉化成其他的對水質影響小 的物質，達到化有毒為無毒、化有害為無害，從而把污染物質從廢水中清楚的處4湖南大學碩士畢業論文理方法。常用的化學處理法主要有混凝沉淀法、加藥中和法、氧化還原法、離子交換法和電解法等。混凝沉淀法是在廢水中加入混凝劑，使廢水中的細微懸浮物和膠體在混凝劑 的作用下凝聚成較大的絮凝體，使其密度和體積增加便于沉淀下來，然后予以分

42、 離除去。在反應過程中，細小顆粒發生聚集作用，對水溶性物質發生吸附作用， 使顆粒逐漸變大進而沉淀下來。在給水處理和廢水處理中混凝沉淀法應用都非常 多，它既能去除水中多種有毒有害的污染物，又可以降低原水的色度和濁度等水 質感官指標，是一種非常有用的處理方法。加藥中和法主要用來處理酸堿廢水，在廢水中加入藥劑去除過量的酸或堿， 使其pH值達到中性。在處理堿性廢水時，需要在廢水中加入酸或酸性氧化物為中 和劑，而處理酸性廢水，則需要堿或堿性氧化物為中和劑。在利用中和法處理廢 水時，應遵循廢治廢的原則，將堿性廢水與酸性廢水互相中和，或者利用堿性廢 渣來中和酸性廢水，只有當條件不具備時，才考慮加中和劑處理廢

43、水。酸性廢水 中和處理經常采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉等，堿 性廢水中和處理一般采用硫酸、鹽酸等。在中和反應池中設攪拌設備，在反應過 程中進行混合攪拌，可加快中和反應速率，使酸堿中和反應進行得較完全。氧化還原法是在廢水中加入氧化劑或還原劑，利用氧化還原反應將廢水中的 有毒有害物質轉化成對環境影響較小，甚至對環境無害的物質，從而是廢水達到 排放標準。例如，用氯、臭氧或二氧化氯氧化有機物(包括酚)：用空氣或氯將低 價鐵、錳氧化為高價鐵、錳，使其從水中析出，從而降低廢水中有毒、有害物質 的濃度；利用氧化還原法處理含鉻、含汞廢水也取得了較好的效果。離子交換法是液相中的離子和固相

44、中離子間所進行的一種可逆性化學反應， 最常用的材料為離子交換樹脂，可以去除廢水中某些污染陰離子或陽離子，當廢 水中的某些離子被離子交換樹脂中的離子吸附時，為維持水溶液的電中性，離子 交換樹脂就會釋放出等價離子回廢水中。因此，可以把廢水中需去除的陰、陽離 子與樹脂材料中的陰、陽離子進行交換，己達到去除污染物的目的。電解法是使廢水中有害物質通過電解過程在陽、陰兩極上分別發生氧化和還 原反應轉化成為無害物質以實現廢水凈化的方法。電解法處理廢水具有高效、無 二次污染、適應性強等優點，在處理過程中，利用鐵板做陽極，鋁板為陰極，通 入強電流，是溶解于廢水中的電解質發生電離，由于離子帶有不同電荷，分別向 陰

45、陽兩極移動，經過一系列化學反應把廢水中污染物質去除。目前，含鉻廢水、 含氰廢水、含油和重金屬廢水都可以利用電解法進行處理，同時電解法也可用于 廢水的脫色處理。(3)生物處理法 生物處理法是廢水處理中應用最廣泛、最有效的處理方法，它主要利用生物鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究(主要為微生物)的生命活動規律，把廢水中的污染物轉化或降解為穩定的物質。 根據廢水處理工程中起作用的微生物對氧的需求不同，主要分為好氧生物處理、 厭氧生物處理兩大類。在實際工程中，為了使處理后的出水達到排放要求，生物 處理并不單獨使用，通常與物理、化學方法聯合使用以提高處理效率。好氧生物處理 好氧生物處理是處理廢

46、水中應用最久、最廣泛的方法之一。在有分子氧存在的條件下，好養微生物利用廢水中的有機物，作為營養源進行好氧代謝，使有機物穩 定、無害化的處理方法。在處理過程中，有機物被微生物攝取后，約有三分之一的 有機物通過其代謝活動被分解、穩定，提供微生物生理活動所需要的能量；其余部 分有機物通過微生物作用合稱其自身細胞物質，進行微生物的生長繁殖。在這一處 理工程中，微生物主要降解溶解性有機污染物，好氧生物處理過程如圖12所示。圖12好氧生物處理過程中有機物轉化Figure 12 The transfo加ation of organics in aerobic biologicaltreatment好氧生物處

47、理過程中，原生質的合成和有機物的氧化過程也可以用下列生物 化學反應方程式表示：(1)分解反應(又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝)cHoNs(有機物)+o：蘭蘭蘭竺蘭co：+H：o+NH。+so。z一+能量CHoNS(有機物)+02C02+H20+NH3+S04卜+能量(2)合成反應(也稱合成代謝、同化作用)C、H、0、N、S+能量C5H7N02(3)內源呼吸(也稱細胞物質的自身氧化)異養微生物C5H7N02+02C02+H20+NH3+能量好氧生物處理的反應速度較快，所需的反應時間較短，故處理構筑物容積較湖南大學碩士畢業論文小，占地面積小，且處理過程中基本無臭氣產生。在條件合適的情況下，廢水中

48、 BoD5的除去率為8090左右。好氧生物處理過程幾乎可以分解所有的有機污 染物質(除醚類等極少數極難處理的有機物)。好氧生物法又可分為活性污泥法和 生物膜法，活性污泥法應用更為廣泛，被廣泛用于各種有機廢水的處理。目前好 樣生物處理法主要用于對中、低濃度的有機廢水，或者說BOD濃度小于500mgL以 的有機廢水的處理。厭氧生物處理 厭氧生物處理技術又稱厭氧消化，是在沒有分子氧存在的條件下，有機污染物被兼性厭氧和厭氧微生物群體轉化為甲烷和二氧化碳的過程。厭氧生物處理在 廢水處理中占有非常重要的地位，是一項重要生物處理技術。厭氧生物處理技術 在相當長的一段時間內，無論在理論、技術還是應用上都遠遠落

49、后于好氧生物處 理的發展。20世紀60年代以來，由于世界能源短缺問題日益突出，使人們對厭氧 消化工藝進行重新認識和研究，通過大量的實驗研究和實際工程的應用，厭氧處 理工藝和反應結構的設計得到了優化，厭氧消化過程中產生的甲烷也可作為一種 能源進行回收。厭氧消化技術的理論和實踐都有了很大進步，并在實際工程中得 到廣泛應用。目前，厭氧生物處理不僅可以用于處理有機污泥和高濃度有機廢水， 在中、低濃度有機廢水的處理中也得到了廣泛應用。厭氧生物處理主要依靠三大菌群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌 和產甲烷細菌的聯合作用完成，是一個非常復雜的生物化學過程。厭氧消化可以 把廢水中的有機物通過三個階段加以

50、降解：即水解酸化階段、產氫產乙酸階段和 產甲烷階段，如圖13所示。圖13有機物厭氧分解過程Fig13 The decomposition of organic matter in anaerobic process第一階段為水解酸化階段。由于高分子有機物分子體積較大，無法直接通過 厭氧微生物的細胞壁，厭氧菌能分泌一種胞外酶在微生物體外把高分子有機物分 解為小分子。例如，纖維素、淀粉和蛋白質等廢水中典型的大分子有機物質，可 以被相應的胞外酶分解為纖維二糖和葡萄糖、麥芽糖和葡萄糖、短肽和氨基酸等。鹽析法和黃孢原毛平革菌處理柑橘罐頭廢水的研究經胞外酶分解后的小分子可以通過微生物細胞壁進入到細胞的體內

51、，然后進行一 系列的降解過程。第二階段為產氫產乙酸階段。第一階段產生的各種有機物，在產氫產乙酸菌 的作用下被分解轉化為CH3COOH和H2，同時還會有c02產生。揮發性脂肪酸是產 氫產乙酸階段的主要產物，同時少量的乳酸、醇類、H2、C02、氨、H2s等產物也 會在這一階段產生，某些產物會進一步被分解為CH3COOH、H2C03、H2以及合成 微生物新的細胞物質。第三階段為產甲烷階段。在這一階段中，cH3CoOH、H2、H2c03、HC00H 和HcoH在產甲烷菌的作用下被轉化成cH4、C02和新的細胞物質。產甲烷階段是 整個厭氧反應過程的限速階段也是整個厭氧過程最為重要的階段。在上述三個階段中

52、，水解酸化階段和產氫產乙酸階段的反應速度很快，廢水 的中污染物質只發生了形態上的變化，即大分子有機物被分解為小分子，因此廢 水coD幾乎沒有降低。而產甲烷階段的反應通常很慢，卻是整個厭氧過程最為重 要的反應，有機污染物質變成甲烷等氣體從廢水中溢出，因此廢水COD迅速降低。 同時在產甲烷階段還會產生大量的堿度，與前兩個階段產生的有機酸相平衡，維 持廢水的pH穩定，保證厭氧反應連續順利的進行。廢水厭氧生物有機負荷高、處理過程不需加入氧氣、能夠降解難處理有機物， 因此運行費用低。此外，它還具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等優點。其主 要缺點是反應速度較慢，反應時間較長，處理構筑物容積大等。但通

53、過對新型構 筑物的研究開發，可以有效縮小構筑物容積。132柑橘罐頭生產廢水處理方法由于受氣候和季節的影響，柑橘的收獲主要集中在秋季。因此柑橘罐頭生產 廢水的水質水量波動較大，廢水的排放具有季節性。目前，國內外對柑橘罐頭生 產廢水的處理方法可概括為以下幾大類【l 0】：氣浮(混凝沉淀)水解酸化活性污 泥處理法；水解生物接觸氧化處理法；厭氧生物處理法；廢水培養螺旋藻 法。果膠酶降解柑橘罐頭廢水氣浮(或混凝沉淀)水解酸化一活性污泥處理法 柑橘罐頭生產廢水中含有柑橘肉、橘絡、橘皮及果膠等物質，通常先采用格柵來去除較大的懸浮顆粒物，另一部分小顆粒懸浮物和果膠可用氣浮法或加藥混 凝沉淀法去除，最后采用好氧生化工藝來去除其他污染物。其中，(混凝)氣浮水 解酸化活性污泥處理法是柑橘罐頭生產廢水典型的處理工藝。實際運行經驗表 明，柑橘罐頭生產廢水中最難處理的有機物質是果膠。由于果膠密度較小，廢水 中懸浮著大量果膠類物質，在實際處理過程中，果膠類物質會進入后續生化處理 系統，增加生化處理負荷，并影響污泥沉降效果，可能會導致污泥膨脹，致使出8