ABR处理制糖废水实验研究

论文摘要

本文以实现ABR系统高效处理高浓度制糖废水为目的,采用一个有效容积为28.75 L的四格室厌氧折流板反应器（ABR）,分两个时期进行了研究。第一时期,通过分阶段提高进水COD的方法,研究了ABR在启动期的运行特征及进水COD浓度提高对本系统废水处理效能的影响;第二时期,通过COD/HRT的同步调控,探讨了有机负荷率（OLR）改变对系统运行特征和效能的影响。以好氧和厌氧活性污泥的混合物接种,当HRT 24 h、进水pH 7.0～8.2、35℃时,进水COD浓度从570 mg·L-1逐步升高到5000 mg·L-1左右,ABR系统在93 d内达到稳定,此时的COD去除率平均为30%。虽然COD去除率不高,但各指标均在此条件下达到了相对稳定且四格室已开始出现相分离现象,系统内的菌群能够适应现阶段的环境条件且生长状况良好。随后进水COD浓度进一步提高到6000 mg·L-1,并在运行一段时间后投加微量金属元素直至第151 d第一时期结束。此时COD去除率可达61%,系统的有机物去除能力得以提升。为进一步提高ABR的处理效能,分四个阶段进行HRT/COD的调控,控制条件分别为:HRT 24 h,COD 4000 mg·L-1,OLR 4 kg·m-3·d-1;HRT 36 h,COD 6000 mg·L-1,4 kg·m-3·d-1;HRT 36 h,COD 8000 mg·L-1,OLR 5.4 kg·m-3·d-1;HRT 48 h,COD 8000 mg·L-1,OLR 4 kg·m-3·d-1。结果表明,在OLR 45.4 kg·m-3·d-1范围内,通过进水COD浓度和HRT的同步调控能够使参与厌氧消化过程的各类功能菌群在各格室中的分布更为有序,可有效地提高系统的处理效能和运行稳定性。在OLR 4 kg·m-3·d-1（HRT 48 h、COD 8000 mg·L-1）的条件下,ABR对COD的去除率可稳定在90%以上,各格室发酵气中甲烷含量分别为31%、36%、51%和59%,CO2/H2及乙酸含量递减。根据对各格室种群活性的分析及生物相观察,参与厌氧消化过程的各类微生物类群在ABR各格室中形成了显著的相分离特征,为系统高效稳定运行奠定了生物学基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 厌氧生物处理技术
• 1.2.1 厌氧生物处理的基本原理
• 1.2.2 厌氧生物处理反应器的研究进展
• 1.3 厌氧折流板反应器及其应用技术研究进展
• 1.3.1 ABR 工艺的理论基础及工作原理
• 1.3.2 ABR 处理废水的国内外研究现状
• 1.4 课题来源及研究内容
• 1.4.1 课题研究的目的和意义
• 1.4.2 课题来源
• 1.4.3 主要研究内容
• 1.4.4 课题研究的技术路线
• 第2章 实验装置、材料与方法
• 2.1 实验装置与材料
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 反应器的运行控制
• 2.3 分析检测方法
• 2.3.1 常规分析项目及测定方法
• 2.3.2 活性污泥的生物相观察
• 第3章 ABR 处理制糖废水的启动运行
• 3.1 ABR 启动运行阶段的控制
• 3.2 ABR 各格室COD 及其去除率的变化规律
• 3.2.1 COD 沿程变化规律
• 3.2.2 ABR 的COD 去除率变化规律
• 3.3 发酵产物的变化规律
• 3.3.1 液相末端产物
• 3.3.2 气相发酵产物
• 3.4 碱度与PH 的变化规律
• 3.5 生物量的变化规律
• 3.6 启动阶段ABR 各格室活性污泥的代谢特征
• 3.6.1 启动阶段ABR 系统中的环境变化
• 3.6.2 各格室活性污泥的代谢特征及代谢活性
• 3.6.3 ABR 系统中的群落更迭现象及生物相分离特征分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 有机负荷对ABR 运行特征及效能的影响
• 4.1 ABR 的基础运行状态
• 4.2 COD 的变化规律
• 4.2.1 COD 沿程变化规律
• 4.2.2 COD 去除率的沿程变化规律
• 4.3 ABR 各格室活性污泥的代谢特征
• 4.3.1 各格室液相末端发酵产物的变化
• 4.3.2 液相末端发酵产物变化趋势比较分析
• 4.4 ABR 各格室产气速率的变化规律
• 4.4.1 各格室产气速率的变化
• 4.4.2 气体产量及组分含量的差别分析
• 4.5 PH 与碱度的变化规律
• 4.5.1 各格室pH 和碱度的沿程变化
• 4.5.2 pH 和碱度变化的比较分析
• 4.6 生物相及其活性分析
• 4.6.1 各格室生物量的变化情况
• 4.6.2 各格室生物代谢活性的比较分析
• 4.6.4 污泥表观特征的观察
• 4.6.5 污泥生物相的观察
• 4.7 ABR 运行特征的分析与讨论
• 4.7.1 生物相分离与反应器运行特征的关系
• 4.7.2 氢分压对ABR 系统功能菌群活性及群落分布的影响
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢