【摘要】： 厭氧工藝是一種低能耗、投資省、污泥產(chǎn)量低、占地面積少的污水處理技術(shù),在我國(guó)一些氣候適合的地區(qū),利用厭氧工藝處理城鎮(zhèn)污水將是一項(xiàng)很有吸引力的技術(shù)。本課題針對(duì)城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)開發(fā)出了低能耗的新型外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(OCAR),通過(guò)小試試驗(yàn)對(duì)比研究了上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)和OCAR處理模擬城鎮(zhèn)污水的穩(wěn)定運(yùn)行和沖擊,重點(diǎn)考察了上升流速、水力停留時(shí)間、有機(jī)負(fù)荷等因素對(duì)OCAR處理效果的影響。并以中試裝置進(jìn)一步研究了EGSB和OCAR處理實(shí)際城鎮(zhèn)污水的性能,詳細(xì)分析了進(jìn)水懸浮物(SS)、溶解氧和溫度對(duì)OCAR處理城市污水的影響及微生物的變化,并采用停留時(shí)間分布(RTD)模型、彌散模型和厭氧消化1號(hào)模型(ADM1)對(duì)反應(yīng)器的性能進(jìn)行了分析,建立了適用于OCAR的數(shù)學(xué)模型。 在小試實(shí)驗(yàn)中,對(duì)比研究了厭氧反應(yīng)器在低溫和中溫啟動(dòng)的兩種方式。出水中的COD、堿度、VFA、輔酶F_(420)和胞外多聚物ECPs等表明,反應(yīng)器啟動(dòng)的快慢順序?yàn)镺CAREGSBUASB。隨著上升流速的提高,OCAR反應(yīng)器的出水SS明顯低于EGSB反應(yīng)器,當(dāng)上升流速為9.0 m/h時(shí)最大相差值達(dá)到58mg/L,表明OCAR通過(guò)將出水與回流水在沉淀區(qū)進(jìn)行分離,成功地降低了出水SS的流失;隨著停留時(shí)間的降低,OCAR、EGSB去除污染物的有機(jī)負(fù)荷量增加,當(dāng)停留時(shí)間為2.08 hr時(shí),有機(jī)負(fù)荷達(dá)到3.14 kg COD/(m~3·d),此時(shí)出水COD穩(wěn)定達(dá)到城市污水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn);停留時(shí)間與有機(jī)負(fù)荷去除量的關(guān)系式為:OCAR反應(yīng)器Y=0.26 Ln(x)+2.13。UASB、EGSB、OCAR處理城市污水過(guò)程中的基質(zhì)降解規(guī)律可以用Monod模型來(lái)擬合。 通過(guò)中試反應(yīng)器,具體研究了常溫下OCAR處理實(shí)際城鎮(zhèn)污水的效果。由于城市污水的波動(dòng)性大,OCAR反應(yīng)器在采用穿孔管布水系統(tǒng)時(shí)處理效率不穩(wěn)定,出水COD波動(dòng)明顯;通過(guò)改造采用了高位脈沖布水系統(tǒng)代替了穿孔管布水系統(tǒng)進(jìn)水,不僅有效的降低了進(jìn)水波動(dòng)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定的影響,同時(shí)提高了反應(yīng)器的處理效果;隨著回流比的增加,EGSB和OCAR出水中SS也逐漸加大,但是OCAR出水SS比EGSB的明顯要低(最大相差了66.3mg/L),即使在回流比增大到30時(shí),出水COD并未出現(xiàn)較大的波動(dòng)。城市污水中的懸浮物較多,但能夠有效地在OCAR反應(yīng)器中被降解,不會(huì)在反應(yīng)器中積累。OCAR采用了出水回流,較高的上升流速提供最佳混合條件,強(qiáng)化了基質(zhì)的擴(kuò)散、傳遞,同時(shí)能夠保持足夠的污泥量在反應(yīng)器內(nèi),可以補(bǔ)償溫度波動(dòng)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行的影響。另外由于城市污水的COD較低,抵消了低溫對(duì)厭氧降解的不利影響。因此OCAR在常溫下處理低濃度的城市污水時(shí),溫度的波動(dòng)基本不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行。溶解氧與厭氧顆粒污泥的SMA具有較好的線性關(guān)系,常溫下其線性關(guān)系式為:Y=-2.9885X+90.162;但是厭氧顆粒污泥由于兼性菌多包圍在顆粒的外圍,能夠及時(shí)消耗完進(jìn)水中的溶解氧,對(duì)顆粒內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌起到保護(hù)作用。 通過(guò)對(duì)反應(yīng)器污泥量平衡控制的研究表明,當(dāng)反應(yīng)器容積負(fù)荷Y與出水TSS(X)滿足以下關(guān)系式時(shí),才能保持反應(yīng)器里污泥量平衡以維持正常的運(yùn)行:Y≥X×0.8/HRT×y×η×0.7式中η為COD去除率平均值,y產(chǎn)率系數(shù)為,HRT為停留時(shí)間。對(duì)厭氧顆粒污泥的性質(zhì)進(jìn)行了研究,在中溫處理高負(fù)荷檸檬酸廢水IC的顆粒污泥粒徑平均為1.337mm,而接種到OCAR中后,由于有機(jī)負(fù)荷和溫度的降低,污泥的平均粒徑30天后下降到1.106mm。顆粒污泥接種后馴化時(shí)間越長(zhǎng),顆粒污泥SMA值越高、產(chǎn)甲烷菌的活性越強(qiáng);隨著容積負(fù)荷的增加,顆粒污泥中輔酶F_(420)的量也隨著增加。從中溫處理檸檬酸廢水的IC厭氧反應(yīng)器取得接種污泥微生物種屬為15個(gè),經(jīng)過(guò)在常溫處理城市污水的外循環(huán)反應(yīng)器馴化后,有9個(gè)種屬被淘汰,并新生出6個(gè)種屬。在10℃、20℃、30℃的不同溫度下運(yùn)行,厭氧顆粒污泥的微生物群落結(jié)構(gòu)和種群數(shù)量存在明顯的演替過(guò)程,其PCR-DGGE圖譜相似性系數(shù)Cs在53.5%～74.5%,溫度相差越大,Cs越小。 采用RTD模型對(duì)比分析了EGSB和OCAR的水力學(xué)特性,離散數(shù)D和死區(qū)百分率表明,在高的上升流速時(shí),EGSB存在溝流現(xiàn)象,死區(qū)百分率升高;而OCAR由于采用了中部水回流、改進(jìn)了布水系統(tǒng),因此上升流速越高,離散數(shù)D越大,返混效果越好,當(dāng)上升流速為9.00m/h,死區(qū)百分率減少到0.87%。采用彌散模型對(duì)不同上升流速下OCAR污泥濃度進(jìn)行了模擬計(jì)算,在模擬過(guò)程中,通過(guò)納入三相分離器分離效率(SE)的概念實(shí)現(xiàn)了模型對(duì)出水SS的模擬,模擬數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于6%。在參考ADM1的基礎(chǔ)上,建立了適用于OCAR的動(dòng)力學(xué)模型。該模型對(duì)OCAR反應(yīng)器的模擬結(jié)果的平均相對(duì)誤差在10%以下,與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果基本吻合,并能真實(shí)的反映反應(yīng)器的運(yùn)行情況。
【學(xué)位授予單位】：同濟(jì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張宇燕;厭氧消化模型對(duì)ABR處理屠宰廢水過(guò)程的模擬研究[D];西南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2768645