有机负荷对上流式多级厌氧反应器（UMAR）性能及颗粒污泥的影响研究

论文摘要

上流式多级厌氧反应器（UMAR）是在IC厌氧反应器基础上成功开发的新型高效厌氧反应器。本研究采用实验室规模的UMAR反应器对氧化变性淀粉废水进行了启动及运行研究，重点考察了有机负荷对UMAR反应器性能的影响及UMAR反应器内颗粒污泥的性质，并建立了UMAR反应器的基质降解动力学方程。1、不同有机负荷对UMAR反应器性能的影响研究表明：容积负荷在9～21．6kgCOD／（m3·d）之间时，反应器的运行状况良好，COD去除率保持在80％以上，容积产气率呈上升趋势且增加明显，物料产气率稳定在0．5m3／kgCOD左右，出水的VFA浓度维持在3．5mmol／L以下。容积负荷在21．6～30．24kgCOD／（m3·d）之间时，随着负荷的增加COD去除率、物料产气率呈下降趋势，出水的VFA浓度增加较为明显，但反应器仍能在稳定状态下运行。继续增加容积负荷到36kgCOD／（m3·d）时，系统的稳定性遭到破坏。UMAR反应器最大容积负荷可达到30．24kgCOD／（m3·d）。2、UMAR反应器不同运行阶段，颗粒污泥的污泥浓度分布、粒径分布、沉降速度、元素组成和产甲烷活性存在一定差异，稳定高负荷运行阶段颗粒污泥的性能良好。UMAR反应器不同高度的颗粒污泥性质也有所不同，反应器底部所形成的颗粒污泥的污泥浓度高、粒径较大、沉降速度较高；颗粒污泥的产甲烷活性和辅酶F420的含量以反应器Ⅰ室中最高；颗粒污泥中元素的组成和含量与进水基质有密切的关系。对反应器内的颗粒污泥进行扫描电镜观察表明：颗粒污泥表面菌群呈分区分布，局部形成多种细菌相互交叉有序的网状结构。3、根据基质物料平衡原理，对UMAR反应器污泥床区和精处理区分别建立基质降解动力学模型，并通过实验数据确定动力学参数，得到UMAR反应器污泥床区和精处理区建立基质降解动力学方程分别为：UMAR反应器污泥床区饱和常数Ks=5845．31mg／L，最大基质比去除速率km=2．9577d-1；UMAR反应器精处理区，随着水力停留时间θe的增大，出水基质浓度Se变小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 厌氧生物处理处理技术
• 1.1.1 厌氧生物处理的基本原理
• 1.1.2 厌氧生物处理的技术特征
• 1.1.3 厌氧反应器的发展历程
• 1.1.4 厌氧反应器在淀粉废水处理的应用概述
• 1.2 厌氧颗粒污泥的研究进展
• 1.2.1 厌氧颗粒污泥的特征
• 1.2.2 厌氧颗粒污泥的形成机理
• 1.2.3 厌氧颗粒污泥的形成的影响因素
• 1.3 上流式多级厌氧反应器（UMAR）
• 1.3.1 UMAR反应器的结构及工作原理
• 1.3.2 UMAR反应器的技术特点
• 1.3.3 UMAR反应器的应用
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.5 研究内容
• 第二章 UMAR反应器的启动及运行特性研究
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 接种污泥
• 2.1.2 实验废水水质
• 2.1.3 实验装置及工艺流程
• 2.1.4 分析项目及测定方法
• 2.2 UMAR反应器的启动
• 2.2.1 UMAR反应器启动的理论原则
• 2.2.2 UMAR反应器的启动方式及过程
• 2.2.3 启动阶段容积负荷和COD去除率随时间的变化
• 2.2.4 启动阶段进出水pH值和容积产气率随时间的变化
• 2.3 不同有机负荷下 UMAR反应器运行性能研究
• 2.3.1 有机负荷提高方式及过程
• 2.3.2 COD去除率与容积负荷的关系
• 2.3.3 产气率与容积负荷的关系
• 2.3.4 出水VFA与容积负荷的关系
• 2.4 小结
• 第三章 UMAR反应器颗粒污泥特性研究
• 3.1 实验材料与分析方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验分析方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 颗粒污泥的物理特性
• 3.2.2 颗粒污泥的化学特性
• 3.2.3 颗粒污泥的活性
• 3.2.4 颗粒污泥的微生物特性
• 3.3 小结
• 第四章 UMAR反应器基质降解动力学特性研究
• 4.1 UMAR反应器模型结构的基本假设
• 4.2 UMAR反应器基质降解动力学模型推导
• 4.2.1 污泥床区基质降解动力学模型
• 4.2.2 精处理区基质降解动力学模型
• 4.3 实验数据分析
• 4.3.1 污泥床区基质降解动力学参数
• 4.3.2 精处理区基质降解动力学参数
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况