厌氧反应器污泥颗粒化过程研究

论文摘要

厌氧生物处理是一种低成本的废水处理技术,又是把废水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术,可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心部分,其产物可以被积极利用而产生经济价值。但是由于厌氧微生物的世代期长,增长速率较低,污泥增长缓慢,因此厌氧反应器的启动时间长便成为工程应用上的一大限制。本实验以UASB反应器作为厌氧反应器的代表,采用人工配水模拟啤酒废水进行实验。在实验初期,向反应器内投加颗粒活性炭以加快厌氧污泥颗粒化进程。反应器启动过程中,进水浓度从1000mg/L提升至5000mg/L,容积负荷从1.2kgCOD/m~3·d提升至15kgCOD/m~3·d。在实验第95d完成了厌氧污泥颗粒化的全部过程,分别经历了污泥驯化培养阶段、颗粒污泥出现阶段、颗粒污泥成熟阶段和冲击负荷阶段。实验室培养出的颗粒污泥,具有厌氧颗粒污泥的基本特征和典型的生化特性,且对啤酒废水有很好的处理效果。通过扫描电镜照片和反应器运行数据可以得出活性炭在污泥颗粒化过程中所起到的作用为吸附、提供基质运输通道和维持反应器内基质浓度的稳定性。为研究厌氧污泥颗粒化的影响因素,本实验共设计了三组静态实验,分别为反应器运行温度、反应器内碱度及微量元素的影响实验,通过实验得出利于污泥颗粒化的反应器运行温度为35℃、最佳碱度为2700mg/L、最佳pH值范围为6.8～7.2及微量元素的重要作用,并利用能谱分析图确定污泥颗粒化最佳进水营养物质的配比比例为COD:N:P=200:5:1。本文对基质降解与产甲烷动力学模型和基质降解与微生物生长的动力学模型也进行了推导和验证,理论值和实际值相差不大,证明所推导的理论模型能够很好的反映厌氧反应器的运行和微生物的生长的实际情况。本实验的研究结果所确定的颗粒污泥的形成条件,加快了厌氧污泥的颗粒化进程,有针对性的克服厌氧反应器启动难、启动慢的局限,对于厌氧工艺的实际应用具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 废水厌氧生物处理概况
• 1.1.1 废水厌氧生物处理简介
• 1.1.2 废水厌氧生物处理基本原理
• 1.1.3 废水厌氧处理工艺的发展
• 1.2 厌氧颗粒污泥
• 1.2.1 厌氧颗粒污泥的形成机理
• 1.2.2 厌氧颗粒污泥的结构
• 1.2.3 厌氧颗粒污泥的生物相
• 1.2.4 厌氧颗粒污泥的基本特性
• 1.3 国内外研究的现状
• 1.3.1 国内污泥颗粒化研究状况
• 1.3.2 国外污泥颗粒化研究状况
• 1.4 课题来源
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 课题研究的目的和意义
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 UASB实验装置
• 2.1.1 实验装置组成
• 2.1.2 废水处理流程
• 2.2 实验用水
• 2.3 接种污泥
• 2.4 颗粒活性炭
• 2.5 分析项目及检测方法
• 2.5.1 主要分析项目和检测方法
• 2.5.2 扫描电子显微镜（SEM）预处理方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 污泥颗粒化过程及颗粒污泥特性研究
• 3.1 污泥颗粒化过程研究
• 3.1.1 污泥驯化培养阶段
• 3.1.2 颗粒污泥出现阶段
• 3.1.3 颗粒污泥成熟阶段
• 3.1.4 冲击负荷阶段
• 3.2 颗粒污泥特性研究
• 3.2.1 颗粒污泥的基本特征研究
• 3.2.2 颗粒污泥的重要性质研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 颗粒污泥形成的影响因素研究
• 4.1 活性炭的影响研究
• 4.2 进水水质与营养物质的影响研究
• 4.3 反应器运行温度的影响研究
• 4.4 碱度的影响研究
• 4.5 微量元素的影响研究
• 4.6 本章小结
• 第5章 厌氧反应动力学研究
• 5.1 基质降解与产甲烷的动力学
• 5.1.1 基质降解与产甲烷动力学模型的建立
• 5.1.2 基质降解与产甲烷动力学模型的验证
• 5.2 基质降解与微生物生长的动力学模型
• 5.2.1 基质降解与微生物生长的动力学模型的建立
• 5.2.2 基质降解与微生物生长的动力学模型的评价
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢