厌氧反应器处理酱油废水过程中颗粒污泥的特性研究

论文摘要

在全社会提倡节能、低碳、循环经济的背景下,厌氧生物处理技术由于具有负荷高、能耗低、污泥龄长等优点更加受到人们的关注,高效厌氧处理技术成为了人们的研究热点,而培养出高效稳定的厌氧颗粒污泥是厌氧反应器高效运行的关键。本试验通过对比某酱油厂稳定运行的UASB反应器中的颗粒污泥和某啤酒厂稳定运行的IC反应器中的颗粒污泥,分析两种颗粒污泥的特性及稳定性差异,研究导致两种颗粒污泥存在差异的原因,为现行厌氧反应器的运行提供必要的理论基础和工程数据,同时也能为今后其它厌氧反应器的设计和运行起到指导性作用。对两种颗粒污泥进行特性比较,发现酱油颗粒污泥粒径和含水率比啤酒颗粒污泥大,而沉降速度、密度、和VSS/TSS的值较啤酒颗粒污泥要小。对两种颗粒污泥进行电镜扫描发现酱油颗粒污泥以产甲烷丝状菌为主,啤酒颗粒污泥以产甲烷球状菌为主。进水基质、反应器运行温度、生产工艺和反应器布水系统的不同,是导致两种颗粒污泥存在差异的主要原因,啤酒厂生产工艺温度较高,在进入IC反应器前有预酸化池,IC反应器中乙酸浓度较高,产甲烷八叠球菌在乙酸浓度和温度较高时占有优势,所以啤酒颗粒污泥以甲烷八叠球菌为主。在对比两种颗粒污泥抗冲击负荷能力时发现,每次提高有机负荷,两种颗粒污泥对COD的去除率呈现先降后升的趋势,最后稳定在某一范围内,这是由于进水COD浓度发生较大的变化,颗粒污泥内部的微生物需要一定时间去适应新的环境。但当COD浓度提高到8000 mg/L左右时,酱油颗粒污泥COD去除率开始出现大幅下降,啤酒颗粒污泥在COD浓度为10000 mg/L左右时COD去除率大幅下降,相比较而言,啤酒颗粒污泥的耐冲击负荷能力略大于酱油颗粒污泥。在对比两种颗粒污泥在酸性条件下的稳定性时发现,当pH值为6.5时,两种颗粒污泥COD去除率均能够保持在90%以上,与pH值为7.0条件下的COD去除率无明显差别。直到pH值为4.5时,两种颗粒污泥COD去除率均在10%以下,其产甲烷量下降至0 mL,说明厌氧颗粒污泥活性已经完全受到抑制。在碱性条件下,进水pH值为7.5时,酱油颗粒污泥对COD的去除率为94%以上,啤酒颗粒污泥对COD的去除率为96%以上,比pH值为7.0时的COD去除率要略高一些。当pH值为12.0时,两种颗粒污泥COD去除率均在10%以下,其产甲烷量下降至0 mL,可初步判断厌氧颗粒污泥产甲烷活性完全受到抑制。将酸性及碱性条件下做完实验的颗粒污泥进行电镜扫描。在酸性条件下实验后的酱油颗粒污泥和啤酒颗粒污泥以杆菌为主,种类单一,这主要是由于产甲烷菌不适应较低的pH值,经过长期的选择过程,乙酸杆菌慢慢的成为主要菌群。在碱性条件下实验后的酱油颗粒污泥和啤酒颗粒污泥中的水解酸化菌、产酸菌、产氢菌和产甲烷菌活性均被抑制,过高的pH值导致颗粒污泥表面有许多细胞分泌物聚集。两种颗粒污泥污泥在酸性和碱性实验后,表面均变得稀松,颗粒密实性变差,容易破碎。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 酱油废水的产生与处理现状
• 1.1.1 酱油生产原料及废水来源
• 1.1.2 酱油废水特点及危害
• 1.1.3 酱油废水的处理现状
• 1.1.4 酱油废水处理的新理念
• 1.2 上流式厌氧污泥床的发展历程和应用
• 1.2.1 厌氧生物技术的发展
• 1.2.2 上流式厌氧污泥床的消化过程
• 1.2.3 上流式厌氧污泥床的应用
• 1.3 厌氧颗粒污泥的研究进展
• 1.3.1 厌氧颗粒污泥的基本结构
• 1.3.2 厌氧颗粒污泥的形成机理
• 1.3.3 影响厌氧污泥颗粒化的因素
• 1.4 本课题研究目的与内容
• 1.4.1 本课题的来源
• 1.4.2 本课题研究目的与意义
• 1.4.3 本课题的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 试验装置与方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试验底物
• 2.2.2 实验用污泥
• 2.3 分析指标方法及仪器
• 2.3.1 常规分析项目
• 2.3.2 非常规分析方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 厌氧反应器中颗粒污泥的特性研究
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 酱油厂UASB 反应器运行情况
• 3.1.2 啤酒厂IC 反应器运行情况
• 3.2 酱油厂的颗粒污泥和啤酒厂的颗粒污泥基本特性研究
• 3.2.1 粒径比较
• 3.2.2 沉降性能比较
• 3.2.3 含水率及VSS/TSS 比较
• 3.2.4 颗粒污泥表观及生物相比较
• 3.3 酱油厂的颗粒污泥和啤酒厂的颗粒污泥稳定性分析
• 3.3.1 启动驯化阶段
• 3.3.2 抗冲击负荷能力比较
• 3.3.3 不同pH 值条件下稳定性分析
• 3.4 酱油厂的颗粒污泥和啤酒厂的颗粒污泥存在差异的原因分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 UASB 反应器处理酱油废水工程设计参数优化
• 4.1 UASB 反应器结构优化模型
• 4.1.1 UASB 反应器数学模型
• 4.1.2 UASB 反应器结构优化模型
• 4.2 UASB 反应器工程参数优化
• 4.2.1 UASB 反应器结构优化
• 4.2.2 UASB 处理酱油废水过程中整体运行参数优化
• 4.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附表