论文摘要
由于厌氧生物处理技术具有负荷高、占地面积少、运行成本低、且具有良好的耐冲击负荷能力等诸多优点,受到人们的高度重视。在诸多类型废水处理工程中得到了广泛的应用。资源与环境是当前世界范围内共同关注的两大主题,工业技术正朝资源高效利用,节水降耗和减排的方向发展,由此,工业废水量递减,但是浓度越来越高,废水变得愈来愈难于处理。以高得率纸浆废水为例,节水措施的广泛应用,排放的废水浓度COD已大于10000mg/L,导致传统的厌氧反应器不能够有效地稳定地运行。高效生物反应器的研究与开发已成为热点课题。以两相厌氧消化原理为理论基础,剖析了第三代厌氧生物反应器（UBF、EGSB、IC）和分阶段多相厌氧反应器技术（SMPA）的特点,设计出了两类高效生物反应器（I-紧凑折流式高效生物反应器;II-模块组合式高效生物反应器）,并对这两种高效生物反应器进行计算和比选,从实验室研究的需要（水样品种差异大、处理流程的多变性和样本量的合理性）,并且考虑多功能化、模块化、可调节等要求,确定模块组合式高效生物反应器设计方案,并加工制作。I-紧凑折流式高效生物反应器:采用圆筒形设计,从内到外分为三层即三个区——产酸相反应区、折流区和产甲烷相反应区,水力流动分别为溢流、折流和内循环,产酸相反应区容积1.6L,与基体采用螺纹连接,可更换容积与结构样式,折流区容积为4.1L,产甲烷相反应区容积为15L,整个高效生物反应器结构紧凑,强度良好。II-模块组合式高效生物反应器:采有组合式设计,以模块化的通用主体搭配进出水装置和不同的内核组成功能组件,根据试验目的的不同连接成不同组合形式,其内径为40mm,高径比可调,沉淀区可调,进水分配方式可调。杨木P-RC APMP制浆过程中主要污染特征为:废水发生量为21.758 m3/t pulp（以绝干浆计,下同）,综合废水pH值为6.01,COD为4205 mg/L,COD污染负荷为91.49 kg/t pulp ,综合废水BOD为1794 mg/L,BOD污染负荷为39.03 kg/t pulp。首次发现化学机械浆漂白废水中残余的过氧化氢分解会使溶解氧升高,干扰BOD测定。选用KI对化学机械浆废水进行预处理,消除了过氧化氢干扰,投加KI与残余过氧化氢质量之比为2:1.1,反应时间为4小时。消除干扰后的化学机械浆废水BOD测定结果良好,相对误差0.40%～6.18%。用新设计的模块组合式生物反应器对杨木P-RC APMP制浆废水进行了处理研究,并用UASB反应器在相同条件进行对比实验,高效生物反应器处理效果要优于对照的UASB反应器,经过处理,COD从进水时的4205mg/L经反应器后降到803 mg/L, COD去除率达到80.9%;BOD从进水的1794mg/L经处理后降到262 mg/L, BOD去除率达到85.4%;SS从160mg/L下降到54mg/L,去除率达到66.3%。通过调节进水pH值、反应器运行温度和容积负荷探索高效生物反应器的处理性能,结果显示:pH对高效生物反应器处理效果有一定的影响,在pH值6-8范围内影响不是很大,但当pH>8.5或pH<5.5时,COD去除率有下降趋势,适宜的pH值为7左右。UASB反应器相对于高效生物反应器pH值的缓冲能力不强,当进水pH 7左右时,COD的去除效果最好,但当pH>8.5或pH<6时,COD去除率明显下降明显,特别是当pH为8.5,COD去除率低至47.3%;反应器温度对高效生物反应器运行效率和处理结果有很大影响,当反应器温度从38℃到9℃变化时,高效生物反应器和UASB反应器随温度下降,反应器处理的效果均也大幅度下降,在试验的五个温度点上（38、35、30、20、9℃）,高效生物反应器的COD去除率均大于UASB反应器的COD去除率;容积负荷对高效生物反应器处理效果的影响很大,当容积负荷大于10 kg COD/（m3·d）时,容积负荷增大,其COD去除率下降,当大于30 kg COD/（m3·d）时,其COD去除率下降趋势加剧。依据对杨木P-RC APMP制浆废水的处理情况分析,高效生物反应器结构比较合理,适合高浓度废水的处理和实验室研究探索。