【摘要】： 膨脹顆粒污泥床反應器(Expended Granular Sludge Blanket Reactor,簡稱EGSB反應器)是最近10年發(fā)展起來的新型高效厭氧反應器,它具有運行成本低,處理效率高等技術優(yōu)勢,是一種發(fā)展前景廣闊的廢水處理技術。 EGSB反應器也像其他厭氧生物處理工藝一樣,強烈地依賴于溫度。實踐證明,在適當?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反應器高效穩(wěn)定運行的關鍵。但不同溫度下EGSB反應器的運行特征和生化反應動力學數(shù)值模擬,尚未見相關報道。本文設計了高徑比為19∶1的EGSB反應器,通過調節(jié)不同反應溫度(高溫,55℃;中溫,35℃;低溫,15℃)下的三種運行工況,來考察EGSB反應器在不同溫度下的機制,以及反應器掛壁生物膜微生物特性,進而對EGSB反應器的生化反應過程進行灰色系統(tǒng)建模與分析。 研究結果表明,在中溫條件下通過改變運行方式,即高進水流量低濃度運行、低進水流量低上升流速運行和高進水流量高上升流速運行三階段方式,可以使EGSB反應器在46 d內快速啟動,顆粒污泥性能良好。啟動成功后的EGSB反應器可以快速提高有機負荷,耐沖擊負荷能力強,并能在42 kg/(m3·d)的高有機負荷下運行,COD去除率可以穩(wěn)定在85%以上。在相同條件下,對有顆粒污泥泄漏的EGSB反應器的二次啟動研究結果表明,當?shù)啄酀舛葹?.5 gSS/L時,由于底泥過低,限制了采用初次啟動三階段的操作方式,造成二次啟動需要61 d的培養(yǎng)才能完成,因此,EGSB反應器的快速啟動需要較高的種泥濃度。 當把中溫條件下穩(wěn)定運行的EGSB反應器升至高溫條件后,運行22 d即可達到COD去除率穩(wěn)定在85%以上,盡管COD負荷有所降低(36.57 kg/(m3·d)),但水力停留時間(HRT)為3.3 h及運行時間短的特征表明,高溫EGSB反應器處理效率高。而在低溫條件下EGSB反應器也表現(xiàn)出較好的抗沖擊負荷能力,在HRT為3.3 h、有機負荷在17.5 kg/(m3·d)左右時,COD去除率基本能保持在85%左右。同時,當進水pH值為5.4~7.3時,EGSB反應器在中溫、高溫、低溫條件下,具有良好的耐pH沖擊和降解揮發(fā)性有機酸(VFA)的能力。 本文還首次研究了EGSB反應器掛壁生物膜的微生物特性。當掛壁生物膜厚度在5 mm左右時,對EGSB反應器的顆粒污泥的形成和COD的去除輔助作用明顯,能使反應器抗沖擊負荷能力加強。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EGSB反應器COD去除率的貢獻最低,基本為5%~10%。由此說明,反應器中的掛壁生物膜作用是不容忽視的。 通過對Monod方程的研究,建立了有機物去除動力學模型。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,溫度的升高可以使νmax數(shù)值增大,污泥的量和基質濃度對其影響不是很大;處于培養(yǎng)階段顆粒污泥的基質代謝能力(綜合活性)要比成熟階段的顆粒污泥代謝能力要弱。在中溫、高溫及低溫運行數(shù)據(jù)的基礎上,首次采用灰色理論中已知目標函數(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,得到了基質濃度與微生物增長關系的動態(tài)變化方程。 本論文的研究成果對于指導EGSB反應器顆粒污泥的培養(yǎng)及工程應用,具有重要的理論和實踐意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：X703
【圖文】：

動力學條件。因此，有效阻擋氣泡進入沉降區(qū)是實現(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流突塊完成的，主要是為防止氣泡隨水流進入沉淀區(qū)。如圖2-1 所示，當氣泡垂直上升時，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，由于該處水流的轉彎，增加了一個由水流帶動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 所指的方向運動。若合成速度 v 指向與傾斜板 B 相交，則該氣泡被截留，將從進入沉淀區(qū)的水流中分離出來。若合成速度v 的指向從進水縫 cd 間通過，則該氣泡將隨水流進入沉淀區(qū)，沒有被分離出來。當合成速度 v 的指向正好通過 d 點時

的阻塞或使部分氣體進入沉降室�？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——主要包括反應器到貯氣罐的水頭損失和貯氣罐內壓頭。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 反應器；4—氣水分離；5—水封；6—生物氣由于EGSB 反應器產(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。實驗所用EGSB 反應器水封高度設計為0.3 m 左右。2.2 EGSB 反應器工藝流程及運行條件2.2.1 工藝流程簡介實驗中采用的模擬生產(chǎn)實踐 EGSB 反應器裝置及流程如圖 2-3 所示。將待處理的有機廢水經(jīng)計量泵 1 輸送到均液管中，回流水經(jīng)計量泵 2 也輸送到

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前2條

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

2 王建文;新型高效厭氧反應器的設計與運行特性研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

本文編號：2737442