高效厌氧反应器常温预处理农村生活污水的性能优化研究

摘要

相比于好氧工艺，厌氧技术处理农村生活污水的投资和运行成本更低，管理更为简单。随着国内外大量高效厌氧反应器的出现以及厌氧工艺的日益成熟，厌氧技术处理低浓度废水取得很好的预处理效果。本实验采用结构改进优化的填料式厌氧折流板反应器(HABR)和大深径比厌氧生物滤池(AF)反应器对比研究，温度随着季节变化，HRT为18h～4天，进水COD浓度为350mg/L左右，进行常温条件下三组厌氧反应器处理生活污水的启动和正常运行时的效能对比研究。试验结果表明，相同条件下改进型HABR反应器更能适应外界条件的改变，处理效果更好，具体研究结果如下:
　　(1)温度为23℃左右启动三组反应器，容积负荷为0.495 KgCOD/(m3·d)，HABR历经不到2个月成功启动反应器，AF滤池经历63天后出水COD去除率达到78％，两级AF滤池经过两个多月成功启动反应。
　　(2)稳定运行期间，适宜温度范围内考察了不同水力停留时间(HRT)对COD去除的影响，HRT从4天逐渐降为1天时，三组厌氧反应器的去除率均波动上升，其中HABR的COD去除率最高，达到94.39％，且抗冲击负荷能力强，当HRT从1天降为18h时，两级AF滤池的出水COD去除率最高，稳定在90％以上，其次是AF滤池，COD去除率稳定在90％左右，此阶段HABR的COD去除率略微下降。
　　(3)温度随着季节的变化而改变，三组厌氧反应器的COD去除效果均随着温度的降低而下降，HABR反应器受低温的影响不明显，仍能保持65％左右的COD去除率，AF滤池和两级AF滤池的出水COD去除率只有50％和45％左右。因此冬季低温时，AF滤池应采用保温措施。
　　(4)三组厌氧反应器均具有一定的碱度缓冲能力，pH沿程变化不大，VFA浓度小于280mg/L，整个运行阶段均未发生酸化现象。HABR出水SS浓度小于其他两组厌氧反应器，SS平均去除率高于80％，三组反应器出水均较清澈，但有臭味，需要后处理工艺。
　　(5)三组厌氧反应器对氮磷均没有很好的去除效果，本实验采用“厌氧—人工湿地”生物生态组合工艺，出水COD浓度基本低于50mg/L，出水氨氮浓度一般维持在0.92～7.8mg/L之间，氨氮的平均去除率达到85％左右，出水TP范围为0.39～0.92mg/L之间，TP的平均去除率为86.8％左右。出水基本满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。

目录

声明

摘要

第一章 理论原理与技术基础

1．1 厌氧生物处理的基本原理

1．1．1 厌氧消化微生物学理论发展

1．1．2 厌氧生物处理技术特点

1．1．3 厌氧生物处理影响因素

1．2 厌氧生物处理工艺现状及发展

1．3 厌氧工艺处理生活污水的研究进展

1．3．1 生活污水厌氧处理技术的发展

1．3．2 AF处理生活污水的研究进展

1．3．3 ABR处理生活污水的研究进展

1．4 本课题的研究意义及内容

1．4．1 本研究的意义

1．4．2 本研究的主要内容

第二章 实验装置和分析方法

2．1 实验装置概况

2．2 试验水质和接种污泥

2．3 分析项目及测定方法

2．3．1 常规水质检测方法

2．3．2 比产甲烷活性测定

2．3．3 辅酶F420测定

2．3．4 扫描电镜

2．3．5 高通量测序技术

2．4 实验设备及分析仪器

第三章 改进型填料式厌氧折流板反应器工艺性能研究

3．1 改进型HABR启动及重启动研究

3．1．1 启动方式及过程

3．1．2 启动过程COD和产气特性分析

3．1．3 启动过程问题探讨

3．1．4 反应器重启动实验

3．2 改进型HABR各隔室及整体稳定运行的试验分析

3．2．1 COD去除特性分析

3．2．2 SS特性分析

3．2．3 pH值、VFA和碱度

3．2．4 产气量

3．2．5 氨氮和TP

3．3 本章小结

第四章 大深径比高效厌氧滤池(AF)工艺性能研究

4．1 大深径比厌氧滤池启动及重启动研究

4．1．1 启动方式及过程

4．1．2 启动过程COD及产气特性分析

4．1．3 启动过程问题探讨

4．1．4 AF反应器重启动实验

4．2 大深径比厌氧滤池处理效果的试验分析

4．2．1 COD去除特性分析

4．2．2 SS特性分析

4．2．3 pH值、VFA和碱度

4．2．4 产气量

4．2．5 氨氮和TP

4．3 本章小结

第五章 两级大深径比高效厌氧滤池(AF)工艺性能研究

5．1 两级大深径比厌氧滤池启动及重启动研究

5．1．1 启动方式和过程

5．1．2 启动阶段COD和产气特性分析

5．1．3 启动过程问题探讨

5．1．4 重启动实验研究

5．2 两级大深径比厌氧滤池处理效果的试验分析

5．2．1 COD去除特性分析

5．2．2 SS特性分析

5．2．3 pH值、VFA和碱度

5．2．5 氨氮和TP

5．3 本章小结

第六章 三组厌氧反应器常温下预处理生活污水的性能比较

6．1 三组厌氧反应器运行性能的对比研究

6．1．1 HRT对COD去除的对比影响

6．1．2 温度对COD去除的对比影响

6．2 三组反应器内厌氧污泥的微生物相研究

6．2．1 反应器运行期问污泥特性的变化

6．2．2 反应器运行期间厌氧污泥的生物相

6．3 厌氧—人工湿地生物生态组合工艺处理效果

6．4 厌氧反应器常温条件下处理生活污水降解动力学研究

6．4．1 建立基质降解动力学模型

6．4．2 HABR和AF反应器参数K2值讨论研究

6．5 本章小结

第七章 结论及建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢