PVA厌氧颗粒污泥反应器启动与运行研究

发布时间：2017-08-23 13:41

  本文关键词：PVA厌氧颗粒污泥反应器启动与运行研究

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【摘要】：高效厌氧反应器快速启动和高负荷稳定运行以高品质厌氧颗粒污泥的形成与长期稳定保持为重要标志,而颗粒污泥的自固定化过程受诸多因素共同制约。近年来国内外研究者开展了大量生物载体促进污泥颗粒化进程的研究,以解决颗粒污泥工程化快速培养这一工程技术难题。由于聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,简称PVA)凝胶颗粒与厌氧颗粒污泥具有极为相似的物理性质,满足生物载体促进厌氧污泥颗粒化进程所需具备的特征。因此,本论文采用葡萄糖废水培养PVA厌氧颗粒污泥,探究粒径为5.0 mm的PVA凝胶颗粒对厌氧污泥颗粒化进程及反应器运行效果的影响。主要研究内容与结论如下:(1)PVA颗粒污泥初成体培养条件的探索:接种絮状活性污泥,其中污泥与PVA凝胶颗粒的优选混合体积比为2~2.5:1,且进水葡萄糖模拟废水的营养物质配比为m(COD):m(N):m(P)为200:5:1。(2)PVA厌氧颗粒污泥UASB反应器的快速启动与运行:将絮状活性污泥与PVA凝胶颗粒按2.5:1的体积比混匀后装入容器中,进葡萄糖废水并保持出水回流,经过14天的培养形成了PVA颗粒污泥初成体。接种PVA颗粒污泥初成体,经过26天的启动运行,总容积为2.5 L的2#UASB反应器中得到了沉降性能优良的PVA颗粒污泥,反应器COD去除率达到93%以上,容积负荷提升至3.08 kg COD/(m3·d);随后经过51天的运行,COD去除率稳定在94%,容积负荷达到24.00 kg COD/(m3·d),水力停留时间由15.8 h缩短至4.8 h,大大缩短了高品质厌氧颗粒污泥形成所需的时间。(3)PVA厌氧颗粒污泥EGSB反应器的快速启动与运行:接种PVA颗粒污泥初成体,快速启动总容积为13.6 L的EGSB反应器;经过32天的培养,得到了沉降性能优良的PVA颗粒污泥,反应器COD去除率高达97%,容积负荷提升至13.33kg COD/(m3·d),水力停留时间由35.5 h缩短至7.6 h;随后经过42天的运行,COD去除率稳定在90%,容积负荷达到13.54 kg COD/(m3·d)。通过扫描电镜观察到成熟PVA颗粒污泥外表面丝状菌上交联生长着杆菌、球菌,内部主要附着丝状菌。(4)EGSB反应器高负荷稳定运行:接种PVA颗粒污泥,经过12天的运行,反应器COD去除率达到93%,容积负荷提升至4.39 kg COD/(m3·d),EGSB反应器快速启动成功。连续运行107天,反应器COD去除率稳定在92%左右,容积负荷稳定在14.65kg COD/(m3·d)左右,水力停留时间由21.3 h缩短至7.6 h,产气量稳定在106.0 L/d左右。
【关键词】：厌氧反应器 快速启动 颗粒化 生物载体 PVA凝胶颗粒
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 厌氧生物处理技术概述11-12
• 1.1.1 废水的厌氧生物处理技术11
• 1.1.2 厌氧生物处理的基本原理11-12
• 1.1.3 高效厌氧生物反应器12
• 1.2 厌氧颗粒污泥的性质及形成机理12-15
• 1.2.1 厌氧颗粒污泥的性质12-13
• 1.2.2 厌氧颗粒污泥的形成过程与机理13
• 1.2.3 厌氧颗粒污泥形成的影响因素13-15
• 1.3 生物载体在促进厌氧污泥颗粒化过程中的应用15-19
• 1.3.1 厌氧污泥颗粒化过程中生物载体的分类15
• 1.3.2 传统生物载体在厌氧污泥颗粒化过程中的应用15-17
• 1.3.3 新型生物载体在厌氧污泥颗粒化过程中的应用17-19
• 1.4 研究意义、内容及创新点19-21
• 1.4.1 研究意义19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 1.4.3 创新点20-21
• 2 研究技术路线、实验装置及方法21-27
• 2.1 研究的技术路线21
• 2.2 实验装置21-23
• 2.2.1 UASB反应器22-23
• 2.2.2 EGSB反应器23
• 2.3 实验材料23-24
• 2.3.1 种泥来源23
• 2.3.2 实验用水23-24
• 2.4 实验分析项目及测定方法24-25
• 2.4.1 废水性质及反应器运行参数的测定24-25
• 2.4.2 PVA颗粒污泥性质的测定25
• 2.5 主要仪器设备25-27
• 3 PVA颗粒污泥初成体的培养27-31
• 3.1 种泥的选择27
• 3.2 混合体积比的确定27-28
• 3.3 培养方式的选择28-29
• 3.4 营养物质配比的确定29-30
• 3.5 小结30-31
• 4 PVA厌氧颗粒污泥UASB反应器启动与运行研究31-55
• 4.1 反应器的启动运行31-43
• 4.1.1 运行过程中COD去除率的变化31-35
• 4.1.2 反应器内pH与氧化还原电位ORP的变化35-36
• 4.1.3 出水VFA及反应区pH的变化36-37
• 4.1.4 反应器进出水碱度与pH37-39
• 4.1.5 产气量39-40
• 4.1.6 PVA颗粒污泥的物理性质与微生物相特征40-43
• 4.2 UASB反应器处理实际果汁废水的研究43-48
• 4.2.1 UASB反应器果汁废水驯化及稳定运行阶段43-47
• 4.2.2 PVA颗粒污泥的物理特性与微生物相特征47-48
• 4.3 接种PVA颗粒污泥UASB反应器处理实际生活污水的研究48-53
• 4.3.1 COD去除率的变化49-50
• 4.3.2 氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)去除率的变化50
• 4.3.3 反应器进出水碱度与pH50-51
• 4.3.4 PVA颗粒污泥的物理特性与微生物相特征51-53
• 4.4 小结53-55
• 5 PVA厌氧颗粒污泥EGSB反应器启动与运行研究55-69
• 5.1 EGSB反应器快速启动的研究55-61
• 5.1.1 启动运行过程中COD去除率的变化55-56
• 5.1.2 出水VFA及反应区pH的变化56-57
• 5.1.3 反应器进出水碱度与pH57-58
• 5.1.4 产气量58
• 5.1.5 PVA颗粒污泥的物理特性与微生物相特征58-61
• 5.2 PVA厌氧颗粒污泥EGSB反应器高负荷运行的研究61-67
• 5.2.1 启动运行过程中COD去除率的变化情况61-63
• 5.2.2 出水VFA及反应区pH的变化63-64
• 5.2.3 PVA颗粒污泥的物理特性与微生物相特征64-67
• 5.3 小结67-69
• 6 结论与建议69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 建议70-71
• 参考文献71-77
• 作者攻读学位期间发表学术论文清单77-79
• 致谢79

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本文编号：725360