三柱厭氧反應(yīng)器處理城市污水及水動(dòng)力特性研究.pdf

1、低濃度城市污水在低溫下厭氧處理是目前學(xué)術(shù)界和應(yīng)用領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，取得了許多研究成果。本文在總結(jié)分析他人研究成果的基礎(chǔ)上，通過對(duì)現(xiàn)有厭氧反應(yīng)器的流態(tài)和生態(tài)等方面的理論分析研究，研究出一種新型厭氧反應(yīng)器，在自然低溫下利用人工配水對(duì)不同高經(jīng)比、不同水力停留時(shí)間等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定出最佳處理效果的構(gòu)型和相關(guān)參數(shù)。針對(duì)確定出的最佳構(gòu)型反應(yīng)器進(jìn)行提高甲烷量和城市原污水試驗(yàn)研究，以達(dá)到環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的目標(biāo)。 將水動(dòng)力學(xué)原理運(yùn)用于

2、上流式厭氧反應(yīng)器流態(tài)方面的研究，驗(yàn)證了上流式厭氧反應(yīng)器以最小污泥顆粒沉速進(jìn)水，反應(yīng)器的混合程度高、污泥量和污泥活性大；厭氧反應(yīng)器橫截面為圓形時(shí)流體雷諾數(shù)高于方形和矩形。為上流式厭氧反應(yīng)器進(jìn)水速度的確定和反應(yīng)器截面形狀的選擇提供了科學(xué)依據(jù)。 對(duì)厭氧微生物及其降解有機(jī)污染物機(jī)理進(jìn)行了分析研究。厭氧微生物降解污染物分三階段進(jìn)行——酸化、乙酸化、甲烷化，分別由酸化菌、產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌來完成；三反應(yīng)器串聯(lián)體積小、經(jīng)培養(yǎng)可實(shí)現(xiàn)生物相分離

3、，相分離后處理效果好。 根據(jù)上述研究結(jié)果，研究出了三柱式厭氧反應(yīng)器(ThreeAnaerobicCylinderReactor-TACR)。 對(duì)研究出的TACR進(jìn)行了多個(gè)不同高徑比、多個(gè)不同水力停留時(shí)間等方面的對(duì)比性優(yōu)化試驗(yàn)研究，確定出了TACR最佳處理效果的構(gòu)型和相關(guān)參數(shù)。與其它同類型厭氧反應(yīng)器相比，TACR具有混合程度高、處理效果好、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 為提高TACR的甲烷產(chǎn)生量，對(duì)分階段多相分

4、離處理工藝的微生物特征及其產(chǎn)物特征進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果表明：在污水厭氧處理過程中產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫速度低于耗氫量和耗氫速度，而分階段多相分離反應(yīng)器前部酸化作用產(chǎn)生的含氫量較高的消化氣又過早地被排出反應(yīng)器。為此提出將反應(yīng)器前部消化氣、消化氣加氫引流到甲烷化作用較強(qiáng)的后部反應(yīng)器內(nèi)，來提高甲烷量。經(jīng)試驗(yàn)兩種方法都能較大幅度地提高甲烷量，尤其是后者效果更明顯，同時(shí)對(duì)COD去除率也有一定的提高。 在自然低溫下對(duì)TACR進(jìn)行了城市原污水試驗(yàn)

5、，試驗(yàn)結(jié)果表明COD去除率高于其它同類型厭氧反應(yīng)器，并且對(duì)氮、磷等污染物也有一定的去處效果。 根據(jù)TACR管狀層流的水動(dòng)力特性，對(duì)TACR動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了初步探討，建立了既包含有厭氧微生物的降解和增生作用，又包含有他人未曾考慮的隨流輸移和離散作用的較為接近實(shí)際的TACR動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^為可靠。 本文創(chuàng)新點(diǎn)有：①利用水動(dòng)力學(xué)原理研究上流式厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水速度，驗(yàn)證了以最小污泥顆粒沉速進(jìn)水，反應(yīng)器混合程度高、污泥