ABR作为产甲烷反应器的两相厌氧工艺处理有机废水的试验研究

论文摘要

20世纪70年代初美国Ghosh和Pohland根据厌氧生物分解机理和微生物类群理论开发了两相厌氧消化系统,它克服了单相厌氧消化工艺中两类微生物的协调和平衡矛盾,是一种非常有前景的处理技术。近年来,针对不同的水质并结合各种新型高效厌氧反应器的特点进行产酸相和产甲烷相的组合成为两相工艺研究的热点。目前国内传统的两相厌氧工艺,产甲烷相一般采用UASB(上流式厌氧污泥床),产甲烷相用ABR(厌氧折流板反应器)还未见文献报道。采用本实验室自行设计的连续流搅拌槽式结构的高效反应器作为产酸反应器,以ABR作为产甲烷反应器的两相厌氧工艺,采用人工模拟废水进行试验,考察了两相厌氧反应器的快速启动的状况,结果表明:35℃恒温条件下,在产酸反应器中接种曝气的混合污泥,在产甲烷反应器中接种厌氧颗粒污泥,35d可完成启动,启动完成时,系统COD去除率为98.0%,在整个启动过程中,体系酸碱度正常,产甲烷ABR反应器的产气量整体上呈上升趋势。考察了两相反应器的运行阶段的特性,结果表明:HRT为18小时为最佳的水力停留时间,此时COD去除率最高,在分相强化阶段中,产酸反应器出水COD去除率由原来29%～34%降低到22%～28%,产酸相酸化率达到了53%,投加钼酸盐杀灭了产酸相中产甲烷菌,同时对产酸菌影响很小,增强了产酸相酸化率,实现了产酸相中近乎完全分相。产甲烷反应器出水COD去除率提高,稳定在98%以上。产酸反应器的液相末端产物主要以乙醇和乙酸为主,属于乙醇型发酵。末端发酵产物最易被产甲烷反应器的第一格室的菌群降解,各种底物转化速率快慢依次为:乙醇>丁酸>戊酸>乙酸>丙酸。通过对启动期和稳定运行期对产甲烷反应器各格室颗粒污泥的特性进行研究,结果表明:颗粒污泥在启动完成时,第一格室污泥颜色显灰黑色,其它格室污泥颜色以黑色为主,颗粒污泥粒径和沉降速率逐渐增大,产甲烷活性增强。运行阶段,颗粒污泥颜色变深,全部变成亮黑色,污泥浓度逐渐变大,产甲烷活性也增强。运行结束阶段对产甲烷反应器的颗粒污泥的电镜观察可知:第一格室污泥菌种很丰富,主要以梭状芽孢杆菌、甲烷长杆菌、甲烷短杆菌为主,并伴有少量丝状菌;第二格室,甲烷杆菌为优势菌群,还有少量的球菌,丝状菌几乎没有;第三格室的颗粒污泥以甲烷八叠球菌为主。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 两相厌氧反应器的研究现状
• 1.1.1 两相厌氧反应器的发展状况
• 1.1.2 两相厌氧反应器的研究进展
• 1.1.3 两相厌氧反应器的应用与发展趋势
• 1.2 国内外对厌氧颗粒污泥的研究进展
• 1.2.1 厌氧颗粒污泥基本性质的研究
• 1.2.2 厌氧颗粒污泥形成机理的研究
• 1.2.3 厌氧颗粒污泥形成的影响因素的研究
• 1.3 本课题研究目的与内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 试验装置与方法
• 2.1 试验流程与装置
• 2.2 试验底物
• 2.3 分析指标、方法及仪器
• 2.3.1 分析项目和方法
• 2.3.2 特殊分析方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 两相厌氧反应器的启动
• 3.1 接种污泥
• 3.2 启动操作
• 3.3 启动效果及分析
• 3.3.1 两相厌氧反应器启动过程中COD的变化
• 3.3.2 启动中VFA及pH的变化
• 3.3.3 启动中碱度及产气量的变化
• 3.4 本章小结
• 第四章 两相厌氧反应器的运行特性
• 4.1 连续运行阶段两相反应器的运行特性
• 4.1.1 连续运行阶段COD及去除率变化
• 4.1.2 连续运行阶段酸碱度控制
• 4.1.3 系统COD去除率与HRT的关系
• 4.2 运行阶段的分相强化研究
• 4.2.1 两相厌氧相分离的实验过程
• 4.2.2 实验结果及分析
• 4.2.3 分相强化效果及评价
• 4.3 产酸相末端发酵产物及其在产甲烷相中的转化
• 4.3.1 产酸相末端发酵产物的发酵类型
• 4.3.2 产酸相的末端发酵产物在产甲烷相中的转化
• 4.4 本章小结
• 第五章 产甲烷ABR反应器中颗粒污泥的特性研究
• 5.1 反应器启动期厌氧颗粒污泥的特性
• 5.1.1 颗粒污泥的表观性状
• 5.1.2 颗粒污泥的粒径分布及沉降速率
• 5.1.3 VSS、SS变化
• 5.2 稳定运行阶段颗粒污泥的特性
• 5.2.1 颗粒污泥的表观性状
• 5.2.2 颗粒污泥的粒径分布及沉降速率
• 5.2.3 VSS、SS变化
• 5.2.4 颗粒污泥的扫描电镜观察
• 5.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢