《热磨机械浆废水的化学特性及其甲烧发酵》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热磨机械浆废水的化学特性及其甲烧发酵（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、崎h一九八四年第二期恨YJ,.GR ENT SM四 完忧ItkF aFF 呐饲d00 在且由:NU F、R币,ut nuqu 南TJm比3 1 984 热磨机械浆废水的化学特性及其甲烧发酵王传槐约麦卡锡*-(中国南京林学院美国华盛顿大学)摘要啕-对一种针叶材TMP废水的化学特性进行了研究，结果表明E该项废水的COD5000毫克/升，总碳水化合物含量为3.207毫克/升，组成以己糖为主占80%，戊糖量少，并含有一定数量的游离还元糖。其总固物和挥发性总固物等和草浆板废水相似，悬罔物很少。甲;皖发酵试验表明，该废水适于厌氧处理。甲:院发酵主要条件是体积COD负荷6一7公斤/米s天，温度34-360C
2、 ，部分回流，滞留时间24/J、时左右。在此条件下COD除去率可达80%左右，甲:院占所产气体的80%以上。一、前-“-r 勺峪在世界各种浆柏生产中，机械浆产贵在八十年代几乎将要增加一倍!11其中特别是热磨机械浆(Thermomechanjcalpulps，简称TMP)又占有很重要的地位。热磨机械法是一种较新的制浆方法，广用于纤维板和造纸行业。该法的优点是所生产的纤维板有较高的抗弯强度和内胶结性及较低的吸湿性等，其主要缺点是能耗犬和废水最多。TMP废水即指本法生产浆柏时产生的废水。为了减少TMP废水对环境造成的污染，在生产上已采取过一些措施，包括回收溶解性因形物如减压浓缩后将残留物烧掉、用澄清
3、洁除渣或进行一般生物处理等，但效果都不十分理想。由于有关TMP废水化学特性方面的资料很少，用TMP废水进行厌氧发酵制取甲:院的工作更未见报道，为此，作者在这方面进行了一些初步的探索性研究工作，以期能找出一条既能减轻TMP废水对环境的危害，又能回收部分能源的途径。二、材料和方法. 本试验是在美国华盛顿州华盛顿大学化工系生物化学工程实验室进行的，所用废水取自华华盛顿大学林产资源学院学生黎大卫(DavidLai)参加了部分工作。-17一该州Longview市的NORPACK热磨机械浆厂。该厂加工的木材(原料为混合材，即40%的加州铁杉(Tsugaheterphyla)和60%的美国黑松(Pinusc
4、oto川的。该厂采用TMP法制浆，其主要工艺条件是z用铁圆盘磨浆机二级串联，一级和二级的操作压力分别为3公斤/厘米Z和1公斤/厘米2料液离开二级圆盘磨的温度为820C，浆浓约20%，再用主要来自白水箱的废水冲稀至1-2%的浓度。本试验所用TMP废水为该厂热磨浆车间的清白水(ClearWhite Water)。为了弄清该TMP废水的化学特性，本试验采用了如下一些主要的分析方法s总碳水化合物分析用盼-浓硫酸法21比色用PerkinElmer光谱分析仪。取2毫升待测液加入80%酌0.05毫升，然后迅速加入5毫升浓硫酸，静置10分钟后充分摇动再放入25-300C水浴上保温10-20分钟，然后进行比色分
5、析。用无离子水作对照。分析试液前先作出标准曲线，即以不同配比的己糖和戊糖为标样，找出与废水相同的最大吸收峰波长，再找出碳水化合物浓度与光密度的关系，绘出标准曲线。本试验用80%葡萄糖和20%阿拉伯糖混合作出的标准曲线如表1及图1。表1混合标样糖的光密度 混合标样糖带| 光密度重量微克。000唱iqponv喻叼盼. (二次平均值0.64 0.236 0.529 0.773 唱“华由80%葡萄糖和20%阿拉伯糖组成。游离还原糖用Fehling法测定。Klason木素和酸溶木素按TAPPI标准T222和UM250法测定，比色用PerkinElmer光谱仪。化学需氧量(COD)、总固形物(TS)、挥发
6、性总固形物(TVS)、悬固物(S町、挥发性悬固物(VSS)碱度等均按美国APHA标准方法31分析。生化需氧量(BOD)及总有机碳(TOC)均按Stenberg法推算。据Stenberg等报道141，TMP法生产的废水，其COD、BOD、TOC之间存在如下关系式=BOD7 =0.53COD-0.l 。.8I;.O.E a y n. OO!l8-() .024 2 uv 伫仰0.4 M 0.2 20 一-.A-.-._.- lJ CO 山10(;图1混合标样糖的标准曲线TOC= OOF -E nu-5 时句HD1 0七 B一-, 甲烧分析用气相色谱法。我气为氨气，流速4.5，氢气和空气的瓶压分别为
7、3.3和5.3-18一和E 公斤/厘米2，玻璃柱直径3毫米，长1.06米，填料为PorabakQ。a 甲皖发酵用厌氧生物过滤器(AF)，有效容积为3.4升，采用部分回流法，用浮气罩计-殉国民A . 算产气量。发酵温度34-360C，碱性进料，滞留时间24-30/j、时，COD负荷6-7公斤/米3天。酵装置见图20 4 9 lLE 因2甲皖发酵流程1 .厌氧过滤器)2.配液槽;3.处理液澄清器4.加坡泵5.添加物， 6. TMP废水，7.甲炕气体进贮气槽18.取样口9.回流泵，10.处理液排出下水道。三、结采与讨论据试验结果，所取TMP废水的主要化学特性如下zpH值5.6 总碳水化合物(毫克/升
8、)3,207 CODcr (毫克/升)6,200 游离还原糖(毫克/升)1,974 BOD7 (毫克/升)3,286 Klon木素占总固物%)11.3 TOC (毫克/升)2,190 酸洛木京占总固物%)6.9 有关总固形物、挥发性总固形物等的分析值见表20 费2TMP靡水国形物分析结果总固形物|挥发性总|挥发性固!悬固物!挥发性|挥发性悬国物 试液回形物|形物百分悬固物 毫克/升旦塾壁“一一J毫克/升)I (毫克/升l互些 ?平干一|一些旦旦?三I_I一兰一1_71巴_196 草浆废水擎仆，835I 川1I 6二_I7071 凶。72据DonE. Bloodgood分析IE10TMP废水主要
9、组分见表3。为适应甲院发酵微生物的生命活动和营养要求，在用TMP废水进行甲烧友酵时，添加了下列化合物6 J : NHCl 0.04% NaHC030.05% NaOH 0.02% Nal(S 0.008% -19一裴sMP废水主要组分组分副部on木素 酸洛木索 总碳水化合物 灰分及其他| 占总固物%11.3 6.9 77.3 4.5 经初步发酵试验，在COD体积负荷为6-7公斤/米3天和滞留期为一天的情况下，经厌氧生物处理，结果TMP废水的除去率为78-80%，所产气体中甲:民含量可达84%。见图3。用盼-硫酸法测碳水化合物时，巳知戊糖、甲基戌糖和糖睦酸的最大吸收峰波长为480nm，己糖及其甲
10、基化衍生物的最大吸收峰波长为485-490nm2J。本试验表明:当用阿拉伯糖:葡萄糖:木糖=5 : 4 : 1之比配制标样糖液时，其最大吸收峰波长为487nrnJ将三者之比依次改为6: 3 : 1时，其最大吸收峰波长为482nrn;当仅用葡萄糖和阿拉伯糖并以8: 2 配液时，其最大吸收峰波长在488nm处，并正好和所研究的TMP废水的最大吸收峰相一致。见图40说明该废水所含的碳水化合物主要是己糖，戊糖量少，这与NORPACK厂所用的木材原料.9 为针叶材有关。 I 4 6 5 ,.( ,3 f 飞21Ui .JJ .JI ,) 1 :2 . 3 :“-. 一同6-i80%。说明本废液碳源和无机
11、营养均较好，对厌氧的产酸菌和甲炕菌的生长繁殖和代谢活动有利，可通过甲炕发酵法来除去该废水中对环境有害的物质并能回收一起的能源。值得注意的是，本试验在厌氧处理过程中，采用了碱性进料工艺，这对一般化学击IJ浆法来说是很有意义的。因化学浆的生产如各种碱法纸厂、化学纤维人造纤维)厂的制浆，大部采用碱法，排出的废水呈碱性，如采用多数为酸性或微酸性的生物处理法，势必耗用大量化学药剂。因此，本研究所提出的生物处理法和碱性进料工艺亦可供处理上述类型废水时的参考。本试验用TMP废水进行甲炕发酶的结果，说明其产气率和COD去除率与硫酸盐浆蒸发冷凝液的甲炕发酵结果无本质差异，尽管TMP废水的COD含量大于后者。在进
12、行TMP废水厌氧发酵时，我们还发现其无机营养物磷、镜等含量可能已足以满足厌氧茵的要求，因此添加与否对结果无明显影响。关于预处理的问题，我们曾采取过稀硫酸加热处理，以FeCl3和Alz(S04)3作沉淀剂处理，结果说明这些预处理对甲烧发酵有利，但相应增加了处理费用。如能找出一有效而又经济的预处理措施，将会进一步提高该废水甲皖发酵的经济效果。参考文献C 1) FAO, Future Development of Pulp Producton. C 2 J Michel, D. Gilles, K. A., et a1., 1956, Colorimetric Method for Determin
13、ation of Sugar and related Substances, Analytical Chemistry, 28: 3500。C 3 J APHA AWWA and WPCF, 1973, Standard Methods for the Examination of water and Waste Water, 13th Edition. 喝C4) Stenberg, L.丑，Norberg，G., 1977, Eff1uents from the Manufacture of Thermo-mechanical Pulps, Paperija pun-paper och Ir
14、a 10: 6520 , C 5 ) Bloodgood, D.丑，Ergaman，G., 1947 Characteristics of Strawboard Waste, Sewage Works Journal, 19:10210 C 6 )藤村英一等，1980，纸I)V7废液又7沪白又夕二，/发酵处理省工.本J平一，纸I技协志，第43卷第10号，650页。一21一CHARACTERISTICS OF THERMOMECHANICAL PULPING (TMP) EFFLUENTS AND THEIR BIOLOGICAL TREATMENT TO YIELD METHANE Wang
15、C huanhuai (Nanjing Institute of Forestry Nanjing, China) Abstract Joseph L. McCarthy (University of Washington Seattle, USA) The study on characteristics of thermomechanial pulping eff1uents indicates that the contents of COD and total carbohydrates in this effluents are rnore than 5000mg/l and 300
16、0mg/l respectively and that hexose are dominant constituents and that free sugars are present in significant arnounts. The contents of total solid and total volati1e solid are simi1ar to those in the composition of a machine effluent from a strawboard mi11, whi1e the solid content in TMP white water is rather low. A high percentage reduction in COD (about 80 percent) was obtained in an anaerobic f
