【摘要】： 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(Expended Granular Sludge Blanket Reactor,簡稱EGSB反應(yīng)器)是最近10年發(fā)展起來的新型高效厭氧反應(yīng)器,它具有運(yùn)行成本低,處理效率高等技術(shù)優(yōu)勢,是一種發(fā)展前景廣闊的廢水處理技術(shù)。 EGSB反應(yīng)器也像其他厭氧生物處理工藝一樣,強(qiáng)烈地依賴于溫度。實(shí)踐證明,在適當(dāng)?shù)臏囟认?保持足夠的生物量及廢水與厭氧顆粒污泥充分混合是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。但不同溫度下EGSB反應(yīng)器的運(yùn)行特征和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬,尚未見相關(guān)報(bào)道。本文設(shè)計(jì)了高徑比為19∶1的EGSB反應(yīng)器,通過調(diào)節(jié)不同反應(yīng)溫度(高溫,55℃;中溫,35℃;低溫,15℃)下的三種運(yùn)行工況,來考察EGSB反應(yīng)器在不同溫度下的機(jī)制,以及反應(yīng)器掛壁生物膜微生物特性,進(jìn)而對(duì)EGSB反應(yīng)器的生化反應(yīng)過程進(jìn)行灰色系統(tǒng)建模與分析。 研究結(jié)果表明,在中溫條件下通過改變運(yùn)行方式,即高進(jìn)水流量低濃度運(yùn)行、低進(jìn)水流量低上升流速運(yùn)行和高進(jìn)水流量高上升流速運(yùn)行三階段方式,可以使EGSB反應(yīng)器在46 d內(nèi)快速啟動(dòng),顆粒污泥性能良好。啟動(dòng)成功后的EGSB反應(yīng)器可以快速提高有機(jī)負(fù)荷,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),并能在42 kg/(m3·d)的高有機(jī)負(fù)荷下運(yùn)行,COD去除率可以穩(wěn)定在85%以上。在相同條件下,對(duì)有顆粒污泥泄漏的EGSB反應(yīng)器的二次啟動(dòng)研究結(jié)果表明,當(dāng)?shù)啄酀舛葹?.5 gSS/L時(shí),由于底泥過低,限制了采用初次啟動(dòng)三階段的操作方式,造成二次啟動(dòng)需要61 d的培養(yǎng)才能完成,因此,EGSB反應(yīng)器的快速啟動(dòng)需要較高的種泥濃度。 當(dāng)把中溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行的EGSB反應(yīng)器升至高溫條件后,運(yùn)行22 d即可達(dá)到COD去除率穩(wěn)定在85%以上,盡管COD負(fù)荷有所降低(36.57 kg/(m3·d)),但水力停留時(shí)間(HRT)為3.3 h及運(yùn)行時(shí)間短的特征表明,高溫EGSB反應(yīng)器處理效率高。而在低溫條件下EGSB反應(yīng)器也表現(xiàn)出較好的抗沖擊負(fù)荷能力,在HRT為3.3 h、有機(jī)負(fù)荷在17.5 kg/(m3·d)左右時(shí),COD去除率基本能保持在85%左右。同時(shí),當(dāng)進(jìn)水pH值為5.4~7.3時(shí),EGSB反應(yīng)器在中溫、高溫、低溫條件下,具有良好的耐pH沖擊和降解揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)的能力。 本文還首次研究了EGSB反應(yīng)器掛壁生物膜的微生物特性。當(dāng)掛壁生物膜厚度在5 mm左右時(shí),對(duì)EGSB反應(yīng)器的顆粒污泥的形成和COD的去除輔助作用明顯,能使反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力加強(qiáng)。在中溫條件下,可以使COD去除率提高10%~26.58%;高溫條件下,可以使COD去除率提高27.78%~30.54%;低溫條件下,掛壁生物膜對(duì)EGSB反應(yīng)器COD去除率的貢獻(xiàn)最低,基本為5%~10%。由此說明,反應(yīng)器中的掛壁生物膜作用是不容忽視的。 通過對(duì)Monod方程的研究,建立了有機(jī)物去除動(dòng)力學(xué)模型。在求解KS和vmax過程中,發(fā)現(xiàn)最大比降解速率νmax與某一特定菌群及溫度有關(guān),溫度的升高可以使νmax數(shù)值增大,污泥的量和基質(zhì)濃度對(duì)其影響不是很大;處于培養(yǎng)階段顆粒污泥的基質(zhì)代謝能力(綜合活性)要比成熟階段的顆粒污泥代謝能力要弱。在中溫、高溫及低溫運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,首次采用灰色理論中已知目標(biāo)函數(shù)約束方程的求解方法,求解出了中溫、高溫及低溫的θ與1/Y0,得到了基質(zhì)濃度與微生物增長關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化方程。 本論文的研究成果對(duì)于指導(dǎo)EGSB反應(yīng)器顆粒污泥的培養(yǎng)及工程應(yīng)用,具有重要的理論和實(shí)踐意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

動(dòng)力學(xué)條件。因此，有效阻擋氣泡進(jìn)入沉降區(qū)是實(shí)現(xiàn)固液有效分離的前提。氣液分離是通過三相分離器的斜板和有斜面的導(dǎo)流突塊完成的，主要是為防止氣泡隨水流進(jìn)入沉淀區(qū)。如圖2-1 所示，當(dāng)氣泡垂直上升時(shí)，位于傾斜板 A 底端 a 處的氣泡除繼續(xù)擁有垂直的上升速度 v1外，由于該處水流的轉(zhuǎn)彎，增加了一個(gè)由水流帶動(dòng)而沿傾斜板斜向遷移的牽引速度 v2。在此情況下，氣泡將沿 v1與 v2合成速度 v 所指的方向運(yùn)動(dòng)。若合成速度 v 指向與傾斜板 B 相交，則該氣泡被截留，將從進(jìn)入沉淀區(qū)的水流中分離出來。若合成速度v 的指向從進(jìn)水縫 cd 間通過，則該氣泡將隨水流進(jìn)入沉淀區(qū)，沒有被分離出來。當(dāng)合成速度 v 的指向正好通過 d 點(diǎn)時(shí)

的阻塞或使部分氣體進(jìn)入沉降室�？梢酝ㄟ^水封來保證氣液界面穩(wěn)定的高度。水封的原理如圖2-2 所示。水封高度H的計(jì)算如下：H = H1- HZ式中 H1——集氣室氣液界面到沉降區(qū)液面的高度；HZ——主要包括反應(yīng)器到貯氣罐的水頭損失和貯氣罐內(nèi)壓頭。圖2-2 水封高度示意圖Fig.2-2 Sketch of water-seal height1—出水；2—浮渣層；3—EGSB 反應(yīng)器；4—?dú)馑蛛x；5—水封；6—生物氣由于EGSB 反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體通過二氧化碳吸收瓶和Mariotte 瓶以后直接排放，所以不考慮貯氣罐的壓頭。實(shí)驗(yàn)所用EGSB 反應(yīng)器水封高度設(shè)計(jì)為0.3 m 左右。2.2 EGSB 反應(yīng)器工藝流程及運(yùn)行條件2.2.1 工藝流程簡介實(shí)驗(yàn)中采用的模擬生產(chǎn)實(shí)踐 EGSB 反應(yīng)器裝置及流程如圖 2-3 所示。將待處理的有機(jī)廢水經(jīng)計(jì)量泵 1 輸送到均液管中，回流水經(jīng)計(jì)量泵 2 也輸送到

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 林樹鈴;UASB在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2010年

2 王建文;新型高效厭氧反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與運(yùn)行特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2737442