外循环厌氧反应器常温下处理城市污水的研究

摘要

随着经济的发展，我国水环境污染形势依然严竣，而小城镇污水的处理也成为亟待解决的问题之一。传统的好氧生物法处理由于能耗高、基建费用高而没有广泛的用于小城镇污水的处理。近年来随着能源危机的爆发，人们也不断的寻找低能耗低成本的污水处理工艺，而厌氧生物处理技术即是其中之一，20世纪80年代以来，人们开始了使用厌氧反应器处理城市污水的探索。 本文针对厌氧膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed，EGSB)处理城市污水的缺陷，设计了新型的外循环厌氧高效反应器，通过小试试验的研究，对常温下外循环厌氧反应器和EGSB处理自配城市污水进行了对比研究和分析，得出以下结论： 当进水浓度为300mg /L时，在13℃和30℃室温下对两个反应器进行二次启动，在较高温度下反应器的启动更加容易完成。经过7天的稳定运行，反应器均能够实现稳定的、较高的有机物去除效率，但是外循环厌氧高效反应器处理效果比EGSB反应器要好。冲击试验中，当进水的COD浓度从500mg/L提高到1000mg/L时，EGSB的平均去除率为80.6﹪，外循环厌氧 反应器的为82.6﹪，后者始终保持着比前者更好的去除效果。研究结果表明在进水的COD浓度反复变化时，外循环厌氧反应器始终能更好的承受进水有机物浓度的变化，对COD的去除率也比较稳定。试验结束后从反应器中下部取出的污泥颗粒饱满、粒径均匀，说明厌氧颗粒污泥具有一定的强度，在受到较大的有机负荷冲击时依然生长良好。 对两个反应器的运行工况研究发现，当上升流速从1.70m/h增加至9.00m/h时，反应器对自配城市污水的去除效果呈不断提高的趋势，虽然其增加的速率有所下降。当反应器处于较高的有机负荷时，外循环厌氧反应器的COD平均去除率仍然可以达到85.89﹪。对于水力停留时间因素来说，水力停留时间越长，废水和厌氧颗粒污泥的之间的接触越充分，处理效果就越好。在实际的工程实践中，为了实现处理效果和效率的平衡，本试验中的HRT为2.08h时反应器出水水质即可达到国家城市污水排放的二级标准。 对试验期间厌氧颗粒污泥的生物学特征的研究发现：启动期间由于进水的COD浓度较低，厌氧微生物尚未适应城市污水等新环境、导致了颗粒污泥的辅酶活性和胞外聚合物的含量都比接种污泥有所下降。当厌氧微生物逐渐适应了新的环境后，厌氧颗粒污泥的活性不断增强。通过利用停留时间分布(Residence Time Distribution，RTD)模型对外循环厌氧反应器的水力特征研究，得到以下结论：在相同的条件下，外循环厌氧反应器内的水力混合程度要高于 EGSB反应器。提高上升流速，有利于增强泥水混和效果，减少死水区容积率。不过随着上升流速的增加，两个反应器内的水力混合强度变化有所不同：传统的EGSB反应器的水力混合呈现出先上升后下降的趋势，而外循环厌氧反应器内的水力混合程度则是不断加强。当上升流速为9.00m/h时，改进后的厌氧反应器的死水区容积率仅为0.87﹪。

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文摘

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第一章绪论

1.1我国水环境污染现状

1.2小城镇污水的处理现状及趋势

1.3厌氧生物处理技术的发展趋势

1.3.1厌氧生物处理技术的优势

1.3.2厌氧生物反应器的发展概况

1.3.3厌氧反应器在城市污水处理的研究、应用进展

1.3.4城镇污水厌氧处理应用研究的主要问题

1.4本课题的研究目的及内容

第二章外循环厌氧反应器的工艺特征和研究方法

2.1外循环厌氧反应器的工艺特征

2.2工艺流程和主要设备

2.3废水水质

2.4分析项目和测定方法

第三章外循环厌氧反应器和EGSB运行特征的比较研究

3.1启动的对比研究

3.1.1接种污泥

3.1.2试验过程设计和条件

3.1.3研究结果

3.1.4小结

3.2抗冲击的对比研究

3.2.1冲击阶段的运行状况

3.2.2冲击阶段的去除效果分析

3.2.3小结

3.3稳定运行工况对比研究

3.3.1试验过程条件和设计

3.3.2上升流速对处理效果的影响比较

3.3.3不同水力停留时间下反应器处理效果对比研究

3.3.4有机负荷对处理效果的影响

3.3.5不同高度上反应器对有机物去除效果的比较

3.3.6小结

第四章外循环厌氧反应器运行影响因素的研究

4.1温度

4.2pH值和碱度

4.3氧化还原电位

4.4上升流速

4.5水力停留时间

4.6小结

第五章外循环厌氧反应器和EGSB的水力混合特性分析

5.1RTD模型的引入

5.2流动模型的建立方法

5.3实验条件

5.4数据的无量纲化处理

5.5实验结果与分析

第六章结论和建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果