收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

分段组合式厌氧生物反应器工作性能的研究

季军远  
【摘要】:全球面临能源紧缺与环境污染的双重压力,将厌氧消化技术用于有机废水处理,可同时实现污染治理与能源生产,在“节能减排”中发挥重大作用。厌氧反应器是厌氧消化技术的核心载体,高效厌氧反应器的研发有力推动了厌氧消化技术的发展。 分段组合式厌氧反应器(Compartmentalized Anaerobic Reactor, CAR)是本课题研发的新型厌氧反应器。本论文系统研究了该反应器的运行性能、纵向分布特性、预警性能、流态特性和抗生素类制药废水及其厌氧消化中间产物的急性毒性,主要成果如下: (1)探明了分段组合式厌氧反应器的运行性能。 ①分段组合式厌氧反应器具有较高的容积效能。容积负荷可达100.46gCOD·L-1·d-1,容积去除率可达84.35gCOD·L-1·d-1,容积产气率可达57.00L·L-1·d-1,效能指标处于国内外文献报道值的前列。 ②分段组合式厌氧反应器具有较大的反应动力。高负荷运行时,反应器平均出水COD浓度和出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度分别为2447mg·L-1和1638mg·L-1,它们是反应器常负荷运行时相应值的18.49倍与37.52倍,可提供较大的反应推动力。 ③高负荷厌氧反应器的运行稳定性低于常负荷厌氧反应器。在常负荷工况下,进水COD浓度的提升(平均相对标准偏差为23.92%)基本上与出水COD浓度(平均相对标准偏差为24.57%)和出水VFA浓度(平均相对标准偏差为23.03%)的增大同步,而在高负荷工况下,进水COD浓度的小幅提升(平均相对标准偏差为8.08%)可引起出水COD浓度(平均相对标准偏差为32.95%)和出水VFA浓度(平均相对标准偏差为40.46%)的大幅增加。 (2)探明了分段组合式厌氧反应器纵向特性及预警性能。 ①分段组合式厌氧反应器具有显著的容积效能纵向分布特征。在高负荷工况下,区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平均容积负荷和平均容积效能依次为327.6gCOD·L-1·d-1、221.2gCOD-L-1·d-1、153.3gCOD·L-1·d-1和106.4gCOD·L-1·d-1、67.9gCOD·L-1·d-1、32.0gCOD·L-1·d-1。与常负荷工况相比,高负荷工况下容积效能的纵向分布特征弱化,有利于均衡基质负荷、挖掘各区段的反应潜能。 ②分段组合式厌氧反应器具有显著的基质浓度纵向分布特征。在高负荷工况下,区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平均VFA浓度、平均COD浓度及两者之比依次为1267.7mg·L-1、1006.1mg·L-1、922.9mg·L-1,2867.8mg·L-1、1988.1mg-L-1、1573.5mg·L-1和0.44、0.51、0.58。与常负荷工况相比,高负荷工况下容积效能的纵向VFA和COD浓度分布特征弱化,区段Ⅱ、Ⅲ和出水的平均VFA浓度以及平均VFA浓度与平均COD浓度之比增大,需重视VFA对厌氧消化(特别是产甲烷)反应的抑制作用。 ③高效厌氧反应器的负荷饱和度和VFA饱和度具有预警性。容积负荷饱和度和VFA饱和度分别低于0.89与0.40时(即常负荷工况),反应运行性能稳定;容积负荷饱和度和VFA饱和度趋近1时(即满负荷工况),反应运行性能波动增大;容积负荷饱和度和VFA饱和度超过1时(即超负荷工况),反应运行性能恶化。 (3)探明了分段组合式厌氧反应器流态特性。 ①容积负荷可显著影响CAR的流态。在常负荷下该反应器的返混程度较小,流态偏向平推流,以轴向扩散模型表征的Pe准数为7.94与5.66,以多釜串联模型表征的串联釜数为4.55与3.44;在高负荷与超高负荷下该反应器的返混程度较大,流态偏向全混流,以轴向扩散模型表征的Pe准数为4.02、2.57与3.93、3.77,以多釜串联模型表征的串联釜数为2.66、2.00与2.62、2.51。 ②沼气分段排出可显著改善CAR的性状。CAR的总死区平均值为33.58%,其中污泥死区的平均值为20%,水力死区的平均值为13.58%。水力死区Vh(%)与水力负荷L(m3·m-3·d-1)和产气速率G(m3·m-3·d-1)之间的相关关系为:Vh=3.75L+0.19G-9.47(相关系数R2=0.953)。在CAR中,容积产气速率对水力死区的影响小于容积水力负荷。 ③产气速率和进水速率显著影响CAR的效能。不产沼气工况下反应器的水力效率高于产沼气工况下反应器的水力效率。高负荷(进水速率较大)下反应器的水力效率低于常负荷(进水速率较小)下反应器的水力效率。CAR采用分段排气方式可有效遏制返混作用,弱化所产沼气对反应器水力效率的影响。 (4)探明了抗生素类制药废水及其厌氧消化中间产物的急性毒性。 ①制药废水所含抗生素金霉素、多粘菌素、氯霉素对发光杆菌发光强度的半抑制浓度IC50分别为12.06、6.24和429.90mg·L-1,其毒性大小顺序为:多粘菌素金霉素氯霉素。厌氧消化中间产物乙醇、乙酸、丙酸和丁酸对发光杆菌发光强度的半抑制浓度IC50分别为19.40、20.71、10.47和12.17g·L-1,其毒性大小顺序为:丙酸丁酸乙醇乙酸。 ②厌氧消化中间产物(4元混合物)、多粘菌素-厌氧消化中间产物(5元混合物)、氯霉素-厌氧消化中间产物(5元混合物)的联合毒性R值分别为0.779、1.684、2.384,对发光细菌的联合毒性呈相加作用。金霉素-厌氧消化中间产物(5元混合物)、3种抗生素-厌氧消化中间产物(7元混合物)的联合毒性R值分别为3.005与3.827,其对发光细菌发光强度的联合毒性呈协同作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 盘爱享;施英乔;丁来保;房桂干;;废水处理厌氧生物反应器研究进展[J];生物质化学工程;2008年05期
2 钱学玲,李道棠,朱章玉,张振成;电渗析法处理味精废水[J];上海交通大学学报;2000年11期
3 西瓦库马 M;铁玲;;利用厌氧生物反应器处理奶牛饲养废水(英文)[J];沈阳化工学院学报;2008年03期
4 郑兰香;马虹;杨清兵;;厌氧生化法处理淀粉废水研究综述[J];环境与可持续发展;2009年04期
5 刘文革;;电渗析法在味精废水处理中的应用[J];硅谷;2010年17期
6 陈威;朱雷;梁华杰;;废水厌氧生物处理的研究与进展[J];国外建材科技;2006年01期
7 江娟;刘婷;徐丽丽;谢文刚;陈朱蕾;;厌氧垃圾填埋系统渗滤液的生物毒性研究[J];中国给水排水;2007年07期
8 汤兵;徐锦妙;;高负荷厌氧生物反应器研究进展及其应用[J];科技导报;2011年03期
9 李建平;左剑恶;;沼气循环厌氧颗粒污泥床反应器的运行特性[J];中国沼气;2006年03期
10 吴速英;李敏;陈火平;;ABSBR反应器水力混合特性的研究[J];环境科学与技术;2008年06期
11 丁来保;盘爱享;施英乔;蔡群欢;符芳蓉;房桂干;;两相厌氧生物反应器处理杨木P-RC APMP制浆废水[J];中国造纸;2009年05期
12 高孟春;王悦静;梁方圆;杨丽娟;杨瑒;李冰;于恒;王子超;张优;;水力停留时间对阴离子交换膜生物反应器去除硝酸盐的影响[J];环境工程学报;2010年09期
13 黄海鹏;李英;黄仁云;;火力发电厂烟气生物脱硫技术简介[J];环境工程;2010年S1期
14 李亚红;;厌氧-膜过滤联用工艺处理屠宰废水的研究[J];化学工程;2009年01期
15 陈莹;赵剑强;;用单位底物降解速率常数评价厌氧生物反应器的启动性能[J];应用化工;2010年02期
16 陈小光;郑平;;超高效厌氧生物反应器床层能量耗散率[J];浙江大学学报(工学版);2011年02期
17 徐向阳,杜宇峰,郑平,俞秀娥,冯孝善;降解五氯酚(PCP)厌氧生物反应器起动过程的特性研究[J];太阳能学报;1999年04期
18 周律,钱易;厌氧生物反应器的设计、启动和运行控制方法[J];污染防治技术;1997年01期
19 吴速英;李敏;陈火平;宋秋华;余水静;;因次分析法在ABSBR反应器水力混合特性研究中的应用[J];四川理工学院学报(自然科学版);2008年02期
20 徐芝芬;李金城;莫德清;阙光龙;李文文;孙鑫;苏春良;黄朗妃;;组合工艺对农村生活污水中氮磷的去除效果[J];桂林理工大学学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 黄海鹏;;烟气生物脱硫技术的现状与发展前景[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
2 韩小清;;四川天华化工股份有限公司γ-丁内酯系列产品项目污水处理达标排放[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 季军远;分段组合式厌氧生物反应器工作性能的研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 徐锦妙;高负荷厌氧生物反应器在污泥消化稳定中的应用研究[D];广东工业大学;2011年
2 何正坤;中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场稳定化的影响研究[D];吉林大学;2013年
3 梁方圆;离子交换膜生物反应器去除水源水中高氯酸盐的研究[D];中国海洋大学;2010年
4 任军俊;同步除硫脱氮除磷微生物筛选及对矿区废水处理实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 王丹;新型厌氧反应器的设计与启动试验研究[D];陕西科技大学;2012年
6 张淑萍;混凝—厌氧消化处理制药废水的试验研究[D];西南交通大学;2010年
7 刘伟华;新型EGSB处理高浓度废水效能与机理研究[D];吉林建筑工程学院;2010年
8 郑超;纤维乙醇废水沼气发酵的试验研究[D];郑州大学;2013年
9 黄志;可渗透反应床固定化硫酸盐还原菌协同Fe-C原位治理酸性矿井水中重金属离子的研究[D];安徽工程大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 张奕 通讯员 李汾;污水“洗澡”净化后可养鱼[N];解放日报;2009年
2 记者 何连弟 通讯员 李汾;污水变清流 可以养金鱼[N];文汇报;2009年
 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