EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水运行特性研究

摘要

EGSB反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的新型厌氧反应器，具有污泥浓度高、污泥容积高、有机污染物去除率高、抗冲击负荷能力强、占地面积小、造价低等突出优点，在淀粉、酒精、啤酒、造纸等行业已有不少应用，是目前高浓度有机废水处理工艺研究热点之一，特别是采用EGSB厌氧反应器处理生物难降解高浓度有机废水。因此，对EGSB厌氧反应器处理高浓度多组分有机废水的运行特性进行研究，EGSB厌氧反应器应用具有重要的现实意义。
　　论文以实验室高浓度有机废水为研究对象，在实验条件下进行了EGSB厌氧反应器的启动、驯化过程性能及污泥变化规律研究，同时研究了生化反应器处理实验室有机高浓度废水的运行特性及规律。研究内容包括EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水的运行效果及进水浓度、水力停留时间、反应器上升流速、反应温度等影响因素，采用液液萃取——气质联用仪检测并分析比较反应器处理前后水中的有机成分的变化规律，根据有机物变化规律分析了试验废水中各组分在EGSB反应器中的降解效率及降解难易程度，据此初步分析了各组分有机物的降解机理，以Monod模型探究了不同水力停留时间下反应器的有机物降解动力学。
　　试验结果表明:
　　(1)以UASB反应器内絮状污泥为EGSB反应器接种污泥，采用人工配制废水进行培养，培养初期30天为反应器污泥适应期，有机物降解率波动较大，最高为61.48％，最低仅为22.88％，产气量较低，反应器频繁酸化，运行53d后污泥初具颗粒化形态，运行107天后，培养期基本完成，污泥表观呈椭球状，物理化学性能稳定，EGSB反应器对人工配制废水的降解率维持在93％-97％之间，产气量高达208.44L/d，碱度稳定在2600mg/L左右，出水酸度稳定，VFA/ALK稳定在0.15左右。
　　(2)以实验室高浓度有机废水驯化污泥36d后，反应器处于稳定工作状态，污泥表观形态呈光亮的棕黄色颗粒污泥，反应器的COD去除率70.13％，表明，反应器内颗粒污泥已驯化成功，反应器处于良好运行状态。提高进液COD浓度至6500mg/L时反应器对有机物的降解率降至43％，产气量降至62.16L/d，出水挥发性有机酸含量达到952.47mg/L，出水碱度3187.31mg/L（以CaCO3计），反应器的处理能力呈断崖式下降。据此认为，EGSB反应器处理试验用高浓度多组分有机废水的最大处理COD浓度为6500mg/L。
　　(3)对反应器内各阶段颗粒污泥进行扫描电镜观察发现，污泥内部菌体在启动期以短杆菌为主，驯化完成后转变成丝状菌与长杆菌相互缠绕的结合体。
　　(4)改变EGSB反应器运行条件，在试验条件下，EGSB反应器处理试验用高浓度有机废水的稳定运行的最佳工况为:进水浓度5000mg/L，水力停留时间12h，反应器液体上升流速为5m/h，反应温度为35℃。在最佳运行条件下，反应器对有机物的降解率为78.40％,污泥产气量为134.73L/d，出水中挥发性有机酸含量为364.33mg/L，出水碱度为2986.43mg/L。
　　(5)采用液液萃取——气质联用仪进行水质分析，试验用有机废水中有机成分主要为:醇类、胺类、酮类、酯类、腈类、烃类，处理后出水中依然以上述类别有机物为主，但浓度分别有不同程度的降低。
　　(6)反应器内有机物降解过程中，酮类、胺类、烃类、酯类、有机酸类等物质优先在水解酸化菌的作用下降解为简单有机物，并产生有机酸等产物供产乙酸菌利用，随后产甲烷菌利用乙酸等产物形成甲烷和细胞物质等，从而水质中有机物成分减少、含量降低。
　　(7)通过反应器内有机物质的物料平衡方程、Monod模型、Linerweaver—Burk作图法三者的结合，求得Ks和vmax分别为3706.62mg/(L·d)、1.0532d-1，试验用EGSB反应器不同水力停留时间下的降解动力学方程为:v=1.0532Se/Se+3706.62。

目录

摘要

英文缩写与中文对照表

第一章 绪论

1．1 多组分高浓度有机废水处理国内外研究现状

1．1．1 多组分高浓度有机废水来源和特征

1．1．2 国内外研究进展

1．2 EGSB反应器的应用现状及研究进展

1．2．1 EGSB反应器简介

1．2．2 EGSB反应器的应用、研究现状

1．2．3 EGSB反应器的启动

1．3 研究的目的和主要内容

1．3．1 研究的目的与意义

1．3．2 研究的主要内容与技术路线

第二章 EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水初步试验

2．1 装置与方法

2．1．1 试验装置

2．1．2 试验内容

2．1．3 试验用水

2．1．4 接种污泥

2．1．5 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 启动阶段

2．2．2 多组分高浓度有机废水驯化阶段

2．2．3 启动驯化过程中污泥形态的变化

2．3 本章小结

第三章 EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水的处理效果及影响因素

3．1 装置与方法

3．1．1 试验装置

3．2．1 进水浓度对反应器运行的影响

3．2．2 水力停留时间对反应器运行的影响

3．2．3 上升流速对反应器运行的影响

3．2．4 温度对反应器运行的影响

3．3 本章小结

第四章 EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水有机成分变化

4．1 装置与方法

4．1．1 试验装置

4．1．2 试验内容

4．1．3 试验用水

4．1．4 分析方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 多组分高浓度有机废水原液有机成分分析

4．2．2 多组分高浓度有机废水处理后有机成分分析

4．2．3 多组分高浓度有机废水处理前后有机成分变化分析

4．2．4 多组分高浓度有机废水处理有机物降解机理分析

4．2．5 EGSB反应器处理多组分高浓度有机废水的降解动力学研究

4．3 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

附录

致谢

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