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本论文对上流式多级处理厌氧反应器(UMAR)的构造和工作原理进行了详细的介绍，结合棉浆黑液的废水性质，设计并加工制作了中试规模的UMAR反应器。通过对棉浆黑液废水性质的分析得出：棉浆黑液的COD浓度为10000mg／L，BOD／COD值为0.33左右，适合于厌氧生化处理。同时，在实验室采用厌氧摇床的方法摸索了棉浆黑液厌氧降解工艺，获得最佳参数为：反应器内污泥浓度28g／L，废水进水COD浓度8500mg／L，pH值7.5，反应器温度37℃。采用中试规模的UMAR反应器在河北吉藁化纤厂进行了棉浆黑液处理的中试实验。UMAR反应器经过50天的启动，最终对棉浆黑液的COD去除率达到54％左右，容积负荷6KgCOD／(m~3·d)，产气率达0.31m~3／KgCOD。反应器稳定运行后，逐步提高容积负荷，系统在容积负荷16～20KgCOD／(m~3·d)时可以安全运行，黑液的COD去除率稳定在55％以上，产气率为0.29m~3／KgCOD左右。同时进行了铁碳预处理黑液的研究，黑液经过铁碳预处理后，其生化性得到提高，再用UMAR反应器厌氧降解，能较大幅度的提升COD去除率，COD去除率可达到65～70％，产气率为0.32m~3／KgCOD。利用FTIR技术对棉浆黑液COD降解机理进行了研究。通过对FTIR谱图的分析发现，棉浆黑液COD的降解过程中多数高分子有机物及芳香烃被生化降解为小分子脂肪酸。