收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于水力学特性的改良型厌氧折流板反器(mABR)运行效能及数值模拟研究

李胜男  
【摘要】:厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor,简称ABR)因其工艺稳定、节能、运行简单等优点,近年来在中、高浓度污水处理中得到了飞速发展。但是城市污水和许多工业废水的浓度一般较低(COD2000mg/L),由于底物浓度的降低使产气量减少,底物和污泥之间的传质作用变差,微生物活性得不到充分发挥,从而限制了ABR工艺在处理低浓度污水中的应用,因此,为了促进微生物及底物之间的良好接触,改良型厌氧折流板反应器(Modified Anaerobic Baffled Reactor,简称m ABR)将传统ABR工艺的折流板结构设计成异波折板形式,使水流产生湍流流态,传质效率更高,为提高有机物的去除创造更有利的条件。此外,m ABR通过设计合理的隔室容积比,为不同细菌菌群提供适宜的生长环境、增强单位体积细菌的活性,使反应器具有微生物活性高、混合程度高和基质降解推动力高的特点。通过水力特性试验,采用停留时间分布(Residence time distribution,简称RTD)法,将平面折板反应器(Plane Folded Plate Reactor,简称PFPR)和异波折板反应器(Opposite Folded Plate Reactor,简称OFPR)在清水试验条件和接种试验条件下的混合流态和死区进行了对比分析,并结合讨论了特征截面面积对反应器混合流态的影响,从而为ABR内合理的折流板设计提供理论指导,主要得到如下结论:相同HRT时,清水试验和接种试验条件下OFPR的毕克列数Pe和理论串联级数N的值均大于PFPR,说明相同条件下OFPR的混合流态更趋近于平推流;OFPR特殊的异波折板结构增强了反应器内的湍流效应和传质效应,无论清水试验和接种试验,相同HRT时OFPR的死区均小于PFPR的死区;OFPR的上向流室内由于特征截面面积的交替变化导致截面流速和雷诺数的不断变化,使水流的紊动程度较PFPR有明显的增加,而紊动有助于提高有机物的降解速度。在35±0.5℃条件下,采用保持进水COD浓度不变并逐渐缩短HRT的方式对基于OFPR水力特性构建的m ABR反应器进行启动,对启动过程中COD、VFA和p H值进行了监测,并采用分形几何理论对m ABR内颗粒污泥形成的分形特征进行了图像分析。研究结果表明:每次有机负荷提高后,反应器的COD去除率、出水VFA浓度和p H值都会呈现出短暂的波动,但是无需采取任何措施,几天之后就会很快得到恢复,说明m ABR的特殊结构使其具有较好的抗冲击负荷能力;启动完成后,m ABR的四个隔室内均形成了大量性能良好的颗粒污泥,平均粒径大小为第一隔室第三隔室第二隔室第四隔室,污泥沉降性能和分形维数大小为第三隔室第二隔室第四隔室第一隔室。在35±0.5℃条件下,研究了m ABR在不同HRT时处理人工配置废水的运行效能、混合流态及死区变化。研究结果表明:保持进水COD浓度不变,随着HRT的减少,反应器总产气量和出水VFA浓度逐渐增加,出水p H值逐渐降低;当HRT在8~20h范围时,COD去除率随HRT的增加而升高、出水TSS浓度随HRT的增加而减少,当HRT进一步增加时,COD去除率反而降低,出水TSS浓度增加;m ABR的第一隔室和第二隔室对基质的降解起主要作用,因而前两个隔室的产气量和VFA浓度较高,沿程隔室p H值逐渐升高;在试验范围HRT时,m ABR处于平推流和完全混合流之间的“中间流态”,且HRT越长,反应器越趋于平推流流态,但是死区随着HRT的增加而逐渐增大,因此,考虑到传质驱动力及容积利用率对实际去除效果的影响,在处理本试验废水时确定反应器运行的最优HRT为16~20h。通过进水水质特征分析以及对m ABR数学模型动力学参数和化学计量系数的确定,对m ABR出水COD浓度、出水TSS浓度、产气量和出水p H值进行了模拟。结果表明:当有机负荷较低时,数学模型对产气量、出水COD浓度和TSS浓度的预测准确度较高,整个试验条件下模型对p H值的预测均较好,说明该模型可以很好地预测m ABR内的生物量,进而模拟运行效果的表现。最终得出,通过进水水质特征分析及动力学参数和化学计量系数的确定,建立的数学模型可以作为分析m ABR运行效能的有效工具,进而通过寻找最优运行条件,使反应器的反应效率得到提高。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭长华;郭小亮;曲丽丽;;提高风机运行效能的方法与措施[J];化工管理;2014年12期
2 卢菊仪;高郁;常滨;;铁离子对内循环厌氧反应器运行效能的影响[J];黑龙江科技学院学报;2007年02期
3 彭举威;韩相奎;康春莉;赵新桐;孔伟;;多点分区进水厌氧折流板反应器运行效能研究[J];环境科学;2009年09期
4 何志渊;;目前镍铬改良型精密高电阻合金的发展概况[J];仪表材料;1982年02期
5 朱可强;;腈纶改良型纺丝线的工艺及设备设计[J];金山石油化工化纤技术;1985年02期
6 王镇;改良型复合味的调制与运用[J];江苏调味副食品;1995年02期
7 丛树樾,戴素华,孙达人,俞云珍,陆菊芳;改良型双滤膜法测定呼气的研究[J];辐射防护;1985年03期
8 白晓慧,王宝贞;寒冷地区城市污水处理厂改进工艺的运行效能[J];中国环境科学;2001年01期
9 乔子元;;科技兴厂 攻关莫畏难[J];纸和造纸;1991年02期
10 叶佩娟;;改良型《斜板》道尔沉清桶[J];氯碱工业;1981年06期
11 梅光泉;改良型液体洗衣净的配制方法[J];企业技术开发;2001年07期
12 张云辉;杨珊珊;金锡标;王锋;别红梅;;低温促进反硝化颗粒污泥稳定性的研究[J];中国给水排水;2009年11期
13 侯典训;王紫嫣;梁爽;;连续流好氧颗粒污泥流化床启动与颗粒污泥形成特征研究[J];中国环境管理丛书;2010年02期
14 沈耀良;;升流式厌氧污泥床反应器中颗粒污泥的特性[J];国外环境科学技术;1992年01期
15 李克勋,徐智华,张振家;水力作用对颗粒污泥形成的影响[J];中国沼气;2003年01期
16 王怡,彭党聪;反硝化颗粒污泥研究[J];环境科学与技术;2004年01期
17 江瀚,王凯军,石宪奎,陈淑祥;一种新型颗粒污泥——无机核颗粒污泥的形成和机理探讨[J];微生物学报;2005年06期
18 金雪标;刘国红;阎宁;赵庆祥;刘勇弟;;一种高速反硝化颗粒污泥的培养[J];环境污染治理技术与设备;2006年08期
19 仲海涛;胡勇有;张宪宁;崔理华;;颗粒污泥技术在污水处理中的应用研究进展[J];江苏环境科技;2006年04期
20 余国忠;张大丽;常田聪;荻原基树;;硝化颗粒污泥的成长特性[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝丽娜;连秀云;毛灵涛;;煤样破碎程度的分形维数定量分析[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
2 许伦辉;傅惠;徐建闽;;基于分形维数的交通流预测模型及算法研究[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
3 王子明;韦庆东;兰明章;;用分形维数表征砂石的轮廓形状特性的研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集[C];2009年
4 窦志彤;倪维健;高永梅;黄亚楼;;使用分形维数实现不同密度区域的聚类[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2004年
5 侯占峰;韩靖玉;韩宝生;;基于图像的杂草分形维数研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
6 赵歆波;邹晓春;赵荣椿;;一种计算各向异性分形维数的新方法[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
7 汪洋;徐玲玲;吴国辉;刘明帝;魏艳玲;;水泥粒度分布的分形维数与其特征参数的关系[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 董良;赵毅鑫;;基于CT图像的煤岩非均质性研究[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
9 索双富;葛世荣;朱旬;冯雪君;;各向异性加工表面的分形维数[A];第三届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1995年
10 傅金祥;赵玉华;张振义;;蓄水装置水力特性对水质的影响研究[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李胜男;基于水力学特性的改良型厌氧折流板反器(mABR)运行效能及数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
2 王利;铁修饰好氧颗粒污泥对含锑废水中重金属的吸附研究[D];复旦大学;2014年
3 王然登;SBR生物除磷系统中颗粒污泥的形成及其特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 邢雅娟;生物除碳脱氮污泥组成、结构和性能研究[D];浙江大学;2015年
5 王新华;好氧硝化颗粒污泥的性能及储存与解体后的自修复行为研究[D];大连理工大学;2008年
6 赵红梅;缺氧颗粒污泥的培养及反硝化特性研究[D];西安建筑科技大学;2011年
7 吴蕾;双污泥系统颗粒污泥的培养及脱氮除磷性能[D];北京工业大学;2012年
8 刘小英;生物除磷颗粒污泥及反硝化聚磷试验研究[D];西安建筑科技大学;2008年
9 李正守;基于内燃机机身振动信号分形维数分析的缸套—活塞组磨损状态诊断研究[D];东北大学;2013年
10 允正国(Yun Jong-Guk);几种典型金属材料形变损伤与断裂特征的定性和定量研究[D];东北大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张慧敏;MABR处理模拟生活污水的运行效能及污染物降解动力学研究[D];天津大学;2015年
2 王彩屏;改良型A~2/O工艺优化与实时控制技术研究[D];东南大学;2015年
3 冯君;改良型A~2+OSA分段进水工艺运行优化研究[D];河北工程大学;2016年
4 王超;实验犬气管内留置端口改良型及直筒型全覆膜金属支架的对照研究[D];东南大学;2016年
5 高小波;改良型多级A/O工艺处理低碳源生活污水实验研究[D];兰州交通大学;2016年
6 白凡;经前外侧改良切口治疗PILON骨折[D];皖南医学院;2016年
7 窦元;DO浓度对全程自养脱氮颗粒污泥脱氮效能的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 张翠丹;生活污水SBR亚硝化颗粒污泥的快速启动及稳定运行研究[D];北京工业大学;2015年
9 刘晓宇;反硝化颗粒污泥快速启动厌氧氨氧化技术与特性研究[D];河北科技大学;2015年
10 李映娟;IC反应器处理养猪废水工艺及其颗粒污泥原核微生物群落分析[D];云南师范大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 何宝宏 通信标准研究所互联网中心主任;“改良型”还是“革命型”?[N];人民邮电;2010年
2 陆志城;改良型PTE有望抵御生化袭击[N];医药经济报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978