三柱厭氧反應器處理城市污水及水動力特性研究.pdf

1、低濃度城市污水在低溫下厭氧處理是目前學術(shù)界和應用領(lǐng)域研究的熱點，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，通過對現(xiàn)有厭氧反應器的流態(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器，在自然低溫下利用人工配水對不同高經(jīng)比、不同水力停留時間等方面進行試驗研究，確定出最佳處理效果的構(gòu)型和相關(guān)參數(shù)。針對確定出的最佳構(gòu)型反應器進行提高甲烷量和城市原污水試驗研究，以達到環(huán)境效益和經(jīng)濟效益雙贏的目標。 將水動力學原理運用于

2、上流式厭氧反應器流態(tài)方面的研究，驗證了上流式厭氧反應器以最小污泥顆粒沉速進水，反應器的混合程度高、污泥量和污泥活性大；厭氧反應器橫截面為圓形時流體雷諾數(shù)高于方形和矩形。為上流式厭氧反應器進水速度的確定和反應器截面形狀的選擇提供了科學依據(jù)。 對厭氧微生物及其降解有機污染物機理進行了分析研究。厭氧微生物降解污染物分三階段進行——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；三反應器串聯(lián)體積小、經(jīng)培養(yǎng)可實現(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器(ThreeAnaerobicCylinderReactor-TACR)。 對研究出的TACR進行了多個不同高徑比、多個不同水力停留時間等方面的對比性優(yōu)化試驗研究，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)造簡單等特點。 為提高TACR的甲烷產(chǎn)生量，對分階段多相分

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器。為此提出將反應器前部消化氣、消化氣加氫引流到甲烷化作用較強的后部反應器內(nèi)，來提高甲烷量。經(jīng)試驗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，同時對COD去除率也有一定的提高。 在自然低溫下對TACR進行了城市原污水試驗

5、，試驗結(jié)果表明COD去除率高于其它同類型厭氧反應器，并且對氮、磷等污染物也有一定的去處效果。 根據(jù)TACR管狀層流的水動力特性，對TACR動力學模型進行了初步探討，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際的TACR動力學模型。經(jīng)檢驗模型較為可靠。 本文創(chuàng)新點有：①利用水動力學原理研究上流式厭氧反應器的進水速度，驗證了以最小污泥顆粒沉速進水，反應器混合程度高、污泥