两相一体式污泥浓缩消化反应器处理城市污泥的试验研究

论文摘要

随着我国污水处理事业的发展,城市污水厂污泥处理问题日益突出,从现有污水厂的运行经验来看,污泥的处理处置已经成为困扰污水厂正常运行的主要难题。由于目前的污泥厌氧处理工艺存在着负荷低、消化时间长、投资费用高等问题,因此,研究开发高效、低耗的污泥厌氧处理工艺是很有必要的。本文借鉴现代高速厌氧反应器理论,设计出了两相一体式污泥浓缩消化反应器（TISTD）,并对其运行效能进行试验研究。两相一体式污泥浓缩消化反应器（TISTD）有效容积110L,设计投配率30%。对TISTD的流态试验表明,外反应室存在着明显的推流形态,内反应室呈现明显的完全混合流形态。外反应室一定的推流形态有利于降低出水的SS值,确保外反应室的浓缩效果;内反应室完全混合流形态有利于厌氧菌群与剩余污泥基质的接触,强化了传质过程,能够提高反应器的处理效能。对TISTD反应器的启动试验表明,在中温条件下（3337℃）,采用接种污泥培养法,以10%的投配率启动,运行28天后反应器即达到稳定运行的状态。运行期间分别考察了投配率在20%、30%、40%、50%的运行效能,并对影响反应器运行的投配率、容积负荷、搅拌等因素进行了较为详细的研究。试验结果表明TISTD反应器在中温条件下,反应器运行状况良好。在最优投配率为30%时,即水力停留时间为3.33天时,当进泥含水率在99.4399.69%时,进泥VS/TS在0.620.77时,排泥含水率在89.52%93.51%之间,排泥VS/TS在0.210.28范围,排水SS在0.150.6g/L之间,平均产气率为1.2m3沼气/m3污泥,污泥的脱水性能试验结果显示,消化后的污泥脱水性能有一定的改善。TISTD反应器的浓缩效果、消化效果优于普通浓缩池、消化池。内外反应室的pH、碱度、VFA的检测结果表明,TISTD反应器在一定程度上实现了产酸相和产甲烷相的分级;生物相检测结果表明,运行起来后反应器内厌氧生物种类繁多,内反应室形态上类似产甲烷丝菌和甲烷八叠球菌的厌氧菌较多。通过对有机物去除动力学的建模和分析,得出了TISTD反应器有机物去除的动力学参数Ks、νmax。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 污泥的基本特性分析
• 1.2.1 污泥的产生
• 1.2.2 污泥的种类
• 1.2.3 我国城市污水污泥的基本特点
• 1.3 污泥处理与处置概况
• 1.3.1 污泥处理与处置的目的
• 1.3.2 污泥处理与处置工艺介绍
• 1.3.3 国内外污泥处理与处置技术利用现状
• 1.4 本研究的目的和内容
• 1.4.1 本研究的目的
• 1.4.2 本研究的内容
• 2 反应器模型与试验设计
• 2.1 两相一体式污泥浓缩消化反应器（TISTD）模型
• 2.1.1 TISTD 的设计原理
• 2.1.2 TISTD 反应器模型设计思路
• 2.1.3 TISTD 反应器模型构造
• 2.1.4 TISTD 反应器运行原理
• 2.2 试验条件与试验设计
• 2.2.1 试验场地
• 2.2.2 试验进泥性质
• 2.2.3 试验流程
• 2.2.4 试验取样口设置
• 2.2.5 试验测试项目及方法
• 2.2.6 试验设计
• 2.2.7 试验仪器及相关设备
• 3 流态特性试验
• 3.1 反应器的流态模型
• 3.1.1 理想流态模型
• 3.1.2 实际流态模型
• 3.2 流态试验流程
• 3.3 试验过程
• 3.4 流态试验结果及分析
• 3.4.1 第1 组试验不同工况下的停留时间函数分布
• 3.4.2 第2 组试验不同工况下的停留时间函数分布
• 3.4.3 统计学参数的求解
• 3.5 小结
• 4 试验过程与结果分析
• 4.1 TISTD 反应器启动试验
• 4.1.1 启动方法的选择
• 4.1.2 接种污泥
• 4.1.3 反应器的启动
• 4.1.4 启动期间反应器部监测结果
• 4.1.5 产气量随时间的变化
• 4.1.6 排泥含水率和VS/TS 随时间的变化
• 4.1.7 启动存在的主要的问题
• 4.2 试验过程及试验结果
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 投配率对排泥含水率的影响分析
• 4.3.2 投配率对VS 去除率的影响分析
• 4.3.3 投配率对产气量的影响分析
• 4.3.4 搅拌对排泥含水率的影响分析
• 4.3.5 搅拌对VS 去除率的影响分析
• 4.3.6 搅拌对产气量的影响分析
• 4.3.7 容积负荷对排泥含水率的影响分析
• 4.3.8 容积负荷对VS 去除率的影响分析
• 4.3.9 污泥的脱水性能分析
• 4.3.10 运行期内部检测结果
• 4.3.11 生物相分析
• 4.4 小结
• 5 TISTD 动力学模型研究
• 5.1 动力学模型的建立
• 5.2 动力学参数的求解
• 5.3 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录