IC厭氧處理檸檬酸廢水產沼氣的優化

遲建國+張強+李昌濤+王加寧+邱維忠+祁慶生

摘要：為了提高檸檬酸工業廢水IC厭氧處理過程中沼氣的產率，在之前研究的基礎上，以預酸化時間、厭氧水力停留時間以及厭氧進水化學需氧量（COD）濃度為因子，采用Box-Behnke設計3因素3水平中心組合試驗，響應面法優化沼氣產率。優化得到的最佳工藝條件為預酸化時間5.3 h、厭氧水力停留時間4.4 h、厭氧進水COD濃度3 150 mg/L，在此條件下，所得沼氣產率為0.487 L/g（COD）。

關鍵詞：檸檬酸廢水;厭氧處理;沼氣產率;Box-Behnke設計;響應面優化

中圖分類號：X792 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）23-5859-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.23.016

Optimization on Biogas Yield in IC Anaerobic Treatment of Citric Acid Wastewater

CHI Jian-guo1，2，ZHANG Qiang1，2，3，LI Chang-tao1，WANG Jia-ning2，QIU Wei-zhong2，QI Qing-sheng3

（1.Biology Institute， Shandong Academy of Sciences， Jinan 250014， China; 2.Rizhao Luxin-Jinhe Biochemical Limited Company， Rizhao 276800， Shandong， China; 3. College of Life Science， Shandong University， Jinan 250100， China）

Abstract： In order to improve the biogas yield in IC anaerobic treatment process of citric acid wastewater， on the basis of single factor experiment，Box-Behnken center combination experimental design with 3 factors and 3 levels was carried out， including acidification time，hydraulic retention time， and influent chemical oxygen demand（COD） concentration， and response surface methodology was used to optimize the biogas yield. The optimum conditions were as follows，acidification time 5.3 h，hydraulic retention time 4.4 h and influent COD concentration 3 150 mg/L. Under the above conditions， the biogas yield was 0.487 L/g（COD）.

Key words：citric acid wastewater;anaerobic treatment;biogas yield;Box-Behnke design; response surface optimization

檸檬酸是以發酵方式生產的產量最大的有機酸，中國的檸檬酸產量占世界總產量的80%以上[1]。檸檬酸生產過程產生大量高濃度有機廢水，每生產1 t檸檬酸產生化學需氧量（Chemical oxygen demand，COD）濃度為20 000 mg/L的廢水10～15 m3。檸檬酸廢水生化需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD）濃度高，具有良好的可生化性，而且不含生物抑制劑，易于進行生物處理，更由于生物法具有運行成本低、操作方便等特點[2]，成為檸檬酸廢水處理的主要方式。檸檬酸廢水的生物處理一般采用厭氧-好氧聯合處理法，厭氧處理階段能夠產生大量的沼氣，用于沼氣發電，因此，提高沼氣產率可以提高企業的效益[3]，減少能源的損失浪費，是把環境保護、能源回收與生態良性循環結合起來的處理技術，具有較好的經濟效益和社會效益[4]。

廢水厭氧處理過程產生的大量沼氣給企業帶來的效益在檸檬酸廢水處理過程中一直備受關注[5]，隨著國內檸檬酸產業的快速發展，研究者對檸檬酸厭氧產沼氣的可行性進行了較詳細的研究[6，7]?！?br>