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环境温度下厌氧折流板反应器运行特性的研究

李刚  
【摘要】: 厌氧消化技术因为具有能耗小、成本低、剩余污泥量少、能处理好氧方法无法处理的难降解有机物并能够产生能源等优点而在污水处理领域内得到日益广泛的应用。厌氧折流板反应器ABR作为一种新型高效厌氧反应器在近年来得到了高度的重视与研究,虽然在实际工程中也有一些应用ABR的实例,但对该反应器系统性的理论研究还存在较多的不足。本文试图在总结已有研究成果的基础上通过室内模拟试验对厌氧折流板反应器在环境温度下的运行性能进行较全面系统的研究,以期为实际应用提供指导和帮助。 本文设计制作了两个ABR室内模型,格室数分别为7个和8个,在环境温度和进水COD浓度保持不变的条件下通过调节流量来改变运行工况。系统地测量了出水中COD、VFA、pH、碱度及甲烷产量、温度等指标,计算了COD去除率、容积负荷、水力负荷等运行参数,研究了ABR反应器及各个格室的运行规律,并首次讨论和分析了ABR内产酸相与产甲烷相分离现象和ABR提高负荷的方式;研究了反应器酸化及恢复措施;通过示踪试验分析ABR的水力特性;通过观测ABR污泥床内沟流现象、颗粒污泥的形成、污泥颗粒化程度探讨了ABR内污泥量与反应器运行及污泥颗粒化的关系;对运行参数的分析表明污泥负荷能够全面的反映影响反应器运行的因素,首次以污泥负荷替代Monod模式中的基质浓度,建立了ABR的生物降解动力学模型,用取得的试验数据计算了动力学参数并比较实测值与预测值。 本文的研究结果表明:(1)当环境温度在18℃以上,进水COD保持在4500mg/L,水力停留时间在84~24h的范围内,两个反应器在稳定状态下的处理效率均保持在90%以上,最高时可以达到98%,8格ABR的处理效率高于7格ABR;当环境温度降低至5~6℃时,反应器运行状况严重恶化;(2)沿着流程方向格室出水COD浓度、格室容积负荷呈逐格降低的规律性变化;当提高格室容积负荷并重新达到稳定运行时能够保持处理效率不低于提高负荷前;(3)格室的出水COD、VFA和碱度等指标表明在ABR内存在着产酸相和产甲烷相分离现象,在8格ABR前面两个格室内主要进行酸化反应,经过3、4格室的过渡后,后面4个格室进行产甲烷反应;(4)ABR提高容积负荷的方式,以每次提高负荷的幅度在50~60%为宜,这是一种快速有效的方 西南交通大学博土研究生学位论文 第!!页 法;(5)本文的试验结果和己有的研究成果表明ABR的容积利用率高,死区 只有7~20%,ABR在不增加反应器容积的条件下大大延长了流程,增大了 污泥与废水之间的混合接触,有效地加强了传质过程;反应器内的流态更接 近局部完全混合、整体推流的理想流态;()在ABR内保持大量的厌氧污泥 是反应器获得高处理效率的基本保证,但污泥量过大会在污泥床内形成严重 的沟流现象,影响颗粒污泥的形成和反应器的处理效率,因此反应器内的污 泥床高度以不超过有效水深的三分之二为宜;本试验中采用在格室之间设置 筛网的办法来保持格室及反应器内的污泥量,在工程中采用该办法能够节省 大量成本;(7)模型预测值和实测值的比较结果证明了本文建立的动力学模型 能够较好地预测ABR内格室的出水COD浓度。


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