有机负荷对上流式多级厌氧反应器（UMAR）性能及颗粒污泥的影响研究

摘要

上流式多级厌氧反应器(UMAR)是在IC厌氧反应器基础上成功开发的新型高效厌氧反应器。本研究采用实验室规模的UMAR反应器对氧化变性淀粉废水进行了启动及运行研究，重点考察了有机负荷对UMAR反应器性能的影响及UMAR反应器内颗粒污泥的性质，并建立了UMAR反应器的基质降解动力学方程。 1、不同有机负荷对UMAR反应器性能的影晌研究表明：容积负荷在9～21.6kgCOD/(m3·d)之间时，反应器的运行状况良好，COD去除率保持在80％以上，容积产气率呈上升趋势且增加明显，物料产气率稳定在0.5m3/kgCOD左右，出水的VFA浓度维持在3.5mmol/L以下。容积负荷在21.6～30.24kgCOD/(m3·d)之间时，随着负荷的增加COD去除率、物料产气率呈下降趋势，出水的VFA浓度增加较为明显，但反应器仍能在稳定状态下运行。继续增加容积负荷到36kgCOD/(m3·d)时，系统的稳定性遭到破坏。UMAR反应器最大容积负荷可达到30.24kgCOD/(m3·d)。 2、UMAR反应器不同运行阶段，颗粒污泥的污泥浓度分布、粒径分布、沉降速度、元素组成和产甲烷活性存在一定差异，稳定高负荷运行阶段颗粒污泥的性能良好。UMAR反应器不同高度的颗粒污泥性质也有所不同，反应器底部所形成的颗粒污泥的污泥浓度高、粒径较大、沉降速度较高；颗粒污泥的产甲烷活性和辅酶F420的含量以反应器I室中最高；颗粒污泥中元素的组成和含量与进水基质有密切的关系。对反应器内的颗粒污泥进行扫描电镜观察表明：颗粒污泥表面菌群呈分区分布，局部形成多种细菌相互交叉有序的网状结构。 3、根据基质物料平衡原理，对UMAR反应器污泥床区和精处理区分别建立基质降解动力学模型，并通过实验数据确定动力学参数，得到UMAR反应器污泥床区和精处理区建立基质降解动力学方程分别为：UMAR反应器污泥床区饱和常数K5，最大基质比去除速率km=2．9577d-1；UMAR反应器精处理区，随着水力停留时间θe的增大，出水基质浓度Se变小。

目录

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第一章绪论

1.1厌氧生物处理处理技术

1.1.1厌氧生物处理的基本原理

1.1.2厌氧生物处理的技术特征

1.1.3厌氧反应器的发展历程

1.1.4厌氧反应器在淀粉废水处理的应用概述

1.2厌氧颗粒污泥的研究进展

1.2.1厌氧颗粒污泥的特征

1.2.2厌氧颗粒污泥的形成机理

1.2.3厌氧颗粒污泥的形成的影响因素

1.3上流式多级厌氧反应器(UMAR)

1.3.1 UMAR反应器的结构及工作原理

1.3.2 UMAR反应器的技术特点

1.3.3 UMAR反应器的应用

1.4课题研究的目的及意义

1.5研究内容

第二章UMAR反应器的启动及运行特性研究

2.1实验材料与方法

2.1.1接种污泥

2.1.2实验废水水质

2.1.3实验装置及工艺流程

2.1.4分析项目及测定方法

2.2 UMAR反应器的启动

2.2.1UMAR反应器启动的理论原则

2.2.2UMAR反应器的启动方式及过程

2.2.3启动阶段容积负荷和COD去除率随时间的变化

2.2.4启动阶段进出水pH值和容积产气率随时间的变化

2.3不同有机负荷下UMAR反应器运行性能研究

2.3.1有机负荷提高方式及过程

2.3.2 COD去除率与容积负荷的关系

2.3.3产气率与容积负荷的关系

2.3.4出水VFA与容积负荷的关系

2.4小结

第三章UMAR反应器颗粒污泥特性研究

3.1实验材料与分析方法

3.1.1实验材料

3.1.2实验分析方法

3.2实验结果与分析

3.2.1颗粒污泥的物理特性

3.2.2颗粒污泥的化学特性

3.2.3颗粒污泥的活性

3.2.4颗粒污泥的微生物特性

3.3小结

第四章UMAR反应器基质降解动力学特性研究

4.1 UMAR反应器模型结构的基本假设

4.2 UMAR反应器基质降解动力学模型推导

4.2.1污泥床区基质降解动力学模型

4.2.2精处理区基质降解动力学模型

4.3实验数据分析

4.3.1污泥床区基质降解动力学参数

4.3.2精处理区基质降解动力学参数

4.4小结

第五章结论

参考文献

致谢

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