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两个月的连续水质监测结果表明，烟草薄片废水中CODcr值在8000-13000mg/l之间，BOD5值在4000-6000mg/l之间，SS值在1500-4000mg/l之间，色度值在1500-3000倍之间，属于典型的“三高”废水(即高悬浮物、高浓度、高色度)，主要特征污染物包括木质素、纤维素和半纤维素、果胶、多糖、和不溶性蛋白质等。从生产工艺、废水排放情况与水质特征等方面分析，该类废水与制浆造纸废水类似。由于烟草薄片生产工艺的新颖性和国内外水处理现状的差异性，目前国内外尚没有成套的烟草薄片废水处理工艺。因此，开发工艺简单、节能低耗、高效稳定的高浓度难降解烟草薄片废水处理工艺显得尤为重要，具有深远的环保效益、经济效益和社会效益。
根据烟草薄片废水的水质特征，并借鉴了水质特征相近的高浓度制浆造纸废水处理工艺，本文制定了“UASB+SBR+氧化混凝脱色”的处理工艺，通过连续小试试验和批量试验考察了UASB、SBR、氧化混凝技术分别作为高浓度难降解烟草薄片废水预处理、二级生化处理和脱色后处理技术的可行性与运行参数，探讨了UASB和SBR技术不同影响因子的影响机制，并深入分析了厌氧系统颗粒污泥形成过程及污泥微生物学特征。基于实验室试验获得的运行参数，本文还开展了烟草薄片废水生物处理的生产性设计(1000t/d)与试验研究，全面考察了“UASB+SBR+氧化混凝脱色”组合处理工艺的工程化处理效果。
烟草薄片废水UASB连续小试预处理试验表明UASB反应器对该类废水具有较强的适应性。在不同限制因子中，温度(20-40℃)对微生物代谢活性影响较大，在35±2℃下UASB反应器中微生物代谢活性较高，具有较高的COD去除率和产气率；在进水pH为5-6时，通过控制污泥容积负荷，驯化污泥能够适应较低的进水pH；UASB反应器中碱度维持在800～1200mg/L之间，说明该系统具有一定的缓冲能力；虽然系统负荷在4-8kgCOD/m3·d之间波动，但反应器内的氧化还原电位(ORP)始终保持在-300～-380mv之间，保证了甲烷菌所需的厌氧环境。
成功地培育具有良好生物活性、沉降性能和机械强度的厌氧颗粒污泥，是保证UASB反应器高效和稳定运行的关键。UASB连续小试反应器内的污泥经过培养、驯化、所培育出来的成熟颗粒粒径达到1～2mm左右，30min沉降比达30％左右，产气率可达0.4m3/kgCOD。污泥良好的生物活性与其内部微生物的组成和数量有很大关系，正常运行期间，UASB反应器中的微生物以甲烷丝菌(Methanothrix)和甲烷八叠球菌(Methano-sarcina)为主，八叠球菌大多存在于颗粒污泥内部，而在颗粒污泥的表层富集了大量的球菌、短杆菌等。试验表明，UASB反应器中厌氧颗粒污泥的培育需要注意如下几个方面：1)采用颗粒污泥接种能够加速反应器颗粒化的进程；2)反应器启动初期，反应器容积负荷宜从0.5-1.0kgCOD/(m3·d)起步，当污泥负荷达0.3kgCOD/kg.VSS.d以上时，颗粒污泥开始形成，此时应迅速提高污泥负荷到0.6～0.7kgCOD/kg.VSS.d范围内，防止絮状污泥争夺营养，迅速增长；3)一定的水力负荷(0.25m3/m2.h)有利于筛选沉降性好的污泥，淘汰结构松散的污泥。
UASB出水的SBR连续小试处理研究表明SBR反应器中温度、曝气强度、DO值、ORP等因子对处理效果都有一定程度的影响。当反应温度在15-30℃之间变化时，随着温度的上升酶促反应速率逐渐加快，其中温度高于20℃时反应速率增加幅度变小，同时，温度对DO水平影响很大，在同等曝气强度下，温度越高，反应过程的DO越低；当曝气强度大时，反应过程中的DO浓度高，反应达到难降解的时间短，反之也成立，然而曝气强度与反应速率并不是成正比关系，当曝气量提高到一定程度，再增加曝气量，有机物的降解速率没有明显的差别；在SBR反应器中维持2mg/L左右DO有机物可有效去除，而且不会因DO过低影响污泥沉降性能；在小试试验过程中ORP在-200～30mv之间变化，随着反应的进行ORP呈上升趋势，但上升速率随有机物降解的进行呈不同规律，当有机物进入难降解阶段时，ORP升高的速率与幅度明显增大，会有一个跃升，以后再次缓慢上升并趋于平稳，因此可根据反应过程中ORP上升速率的不同，特别是ORP明显跃升这一规律，来实现对SBR反应过程的控制。
SBR出水的氧化混凝脱色实验表明：用10％次氯酸钠做氧化剂，投加量为100mg/l，氧化后加入聚合氯化铝200mg/l，PAM为2mg/l时，其脱色效果最好，上清液的色度值为22倍，CODcr为40mg/l，COD与色度去除率分别达到71％和96％。
基于实验室研究结果，本文设计了日处理量1000t/d的高浓度难降解烟草薄片废水UASB-SBR-氧化混凝脱色组合处理工艺，并开展了工程化处理效果研究。试运行过程中UASB反应器运行比较平稳，处理效果显著，其容积负荷达7kgCOD/m3·d，COD去除率稳定在85％左右，出水CODcr在1200～1500mg/L之间；好氧出水COD在120～150mg/L；经过气浮脱色后，其出水CODcr为30～60mg/L，色度值为20～40倍，达到了国家污水综合排放标准GB8978-1996一级排放标准。