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厌氧消化模型对ABR处理屠宰废水过程的模拟研究

张宇燕  
【摘要】:屠宰废水中有机物含量高,是一种难处理的有机废水,并且由于不同屠宰场采用不同的处理工艺,而使得此类废水的水质不尽相同,由此增大了日常的处理难度。厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor,简称ABR)作为一种新型的处理高效的设备,能高效处理各种低浓度及高浓度有机废水。但是,由于ABR反应器是一种多隔室结构,在不同的水质和运行条件下,各隔室内的降解行为并不相同,影响数学描述的因素很多,如反应器的结构、不同水质的限速阶段不同等。厌氧反应器的正常运行需要高技术人员的实时监控,并通过适合的方法对运行的各项参数进行确定调整。因此掌握反应器的最佳运行条件,对反应器的运行做出及时准确的调整过程,对厌氧反应器内部各个阶段的运行状况进行模拟,需要筛选出精准度高、适用性强的数学模型。鉴于以上需求实验进行厌氧消化模型对ABR处理屠宰废水过程的模拟研究: 本研究在中温条件下,采用低负荷启动方式成功完成ABR处理屠宰废水的启动过程,并且反应器在负荷不断提高的过程中,保持稳定运行,有机污染物的去除效果良好。厌氧消化模型在屠宰废水中应用主要涉及两个方面:①厌氧消化过程中产酸细菌及产甲烷菌的生长、衰亡过程,整个动力学过程简化为可降解颗粒物质的水解、发酵产酸以及产甲烷过程;②反应器内部的物化平衡(酸碱、气相及质量平衡)过程。 结合屠宰废水水质特性以及ABR性能特征,参考国内外相关文献所提供的各个动力学参数值,初步确定各参数的取值范围,并利用实验室中ABR处理屠宰废水第50-70d的实际运行数据对厌氧消化模型进行了筛选和参数确定,进而利用该模型及获取的参数对ABR处理屠宰废水第71-110d的实际运行状态进行动态模拟。 在模型预测反应器内pH值、出水VFA和COD浓度变化时,计算数值符合实验实际监测指标的变化趋势。经分析,虽然在不同容积负荷段出水的实测值与预测值都有一些偏差,主要因为在ABR厌氧消化数学模型的模拟过程中,对反应器各参数选取和校核存在误差,在计算预测时,参数误差产生积累,从而影响了模型预测精度。但总体来说,ABR处理屠宰废水动力学模型的模拟计算值与实际试验数值吻合得较好。即:在一定条件下,已知进水水质和相关运行参数时,所建模型可反映预测ABR处理屠宰废水过程pH值、出水COD浓度及VFA浓度的变化趋势。


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