三柱厭氧反應器處理城市污水及水動力特性研究

【摘要】：低濃度城市污水在低溫下厭氧處理是目前學術界和應用領域研究的熱點,取得了許多研究成果。本文在總結分析他人研究成果的基礎上,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型和相關參數(shù)。針對確定出的最佳構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,相分離后處理效果好。 根據(jù)上述研究結果,研究出了三柱式厭氧反應器(Three Anaerobic Cylinder Reactor—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最佳處理效果的構型和相關參數(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、結構合理、構造簡單等特點。 為提高TACR的甲烷產(chǎn)生量,對分階段多相分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 【關鍵詞】：三柱厭氧反應器 城市污水 厭氧處理 動力學模型
【學位授予單位】：河海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：X703.2
【目錄】：

• 第一章 緒論18-35
• 1.1 中國城市污水處理所面臨的問題-18-19
• 1.2 城市污水處理方法綜述19-30
• 1.2.1 污水生物處理方法的類型20-21
• 1.2.2 好氧生物處理與厭氧生物處理的比較21-23
• 1.2.3 污水厭氧處理技術的發(fā)展23-26
• 1.2.4 污水厭氧生物處理的局限26-30
• 1.3 低濃度污水低溫厭氧處理研究及其應用狀況30-33
• 1.3.1 國外低濃度污水低溫厭氧處理研究及其應用狀況30-33
• 1.3.2 國內(nèi)低濃度污水低溫厭氧處理研究狀況33
• 1.4 本課題研究目標及研究的技術路線33-35
• 1.4.1 研究目標34
• 1.4.2 技術路線34-35
• 第二章 新型厭氧反應器的設計研究35-58
• 2.1 厭氧反應器水力流態(tài)的研究35-43
• 2.1.1 目前厭氧反應器水力流態(tài)研究中存在的問題35-36
• 2.1.2 本文研究厭氧反應器流態(tài)的方法36-37
• 2.1.3 利用河流動力學原理研究上流式厭氧反應器的進水速度37-40
• 2.1.4 利用水力學原理研究厭氧反應器的流態(tài)40-43
• 2.2 厭氧微生物及降解污染物特性的研究43-54
• 2.2.1 厭氧微生物及降解有機污染物的過程43-44
• 2.2.2 污水厭氧處理的生物相分離44-48
• 2.2.3 典型分階段多相分離厭氧反應器ABR與USSB48-53
• 2.2.4 關于分階段多相分離的討論53-54
• 2.3 新型厭氧反應器設計方案54
• 2.4 新型厭氧反應器的構型54-56
• 2.5 小結56-58
• 第三章 TACR構型試驗研究58-88
• 3.1 TACR試驗方案58-62
• 3.1.1 試驗內(nèi)容58-62
• 3.1.2 試驗程序62
• 3.2 TACR試驗方法62-68
• 3.2.1 試驗裝置62-63
• 3.2.2 試驗過程中樣品的采集63-64
• 3.2.3 試驗過程中測試的項目及方法64-65
• 3.2.4 COD_(cr)測試方法的研究65-68
• 3.3 TACR的啟動68-78
• 3.3.1 啟動方案68-74
• 3.3.2 啟動結果與討論74-78
• 3.4 TACR高徑比試驗研究78-87
• 3.4.1 高徑比試驗結果78-80
• 3.4.2 試驗結果分析80-87
• 3.5 小結87-88
• 第四章 提高TACR甲烷產(chǎn)生量的試驗研究88-105
• 4.1 甲烷產(chǎn)生量的確定方法88-92
• 4.1.1 計算法89-90
• 4.1.2 實測法90
• 4.1.3 TACR甲烷產(chǎn)生量的確定方法90-92
• 4.2 TACR甲烷產(chǎn)生量的試驗92-94
• 4.2.1 試驗程序92-93
• 4.2.2 甲烷產(chǎn)生量測試結果93
• 4.2.3 試驗結果分析93-94
• 4.3 TACR污泥及產(chǎn)甲烷菌的研究94-97
• 4.3.1 產(chǎn)甲烷菌的類型94-95
• 4.3.2 污泥及產(chǎn)甲烷菌的觀測95-96
• 4.3.3 TACR污泥及產(chǎn)甲烷菌的觀測結果96-97
• 4.4 提高甲烷量的試驗研究97-104
• 4.4.1 提高厭氧過程中甲烷量的可行性分析97-98
• 4.4.2 提高甲烷量的試驗內(nèi)容和方法98-101
• 4.4.3 試驗程序101-102
• 4.4.4 試驗結果102-104
• 4.5 小結104-105
• 第五章 TACR低溫厭氧處理城市污水的試驗研究105-111
• 5.1 城市污水水質分析105-107
• 5.1.1 水質分析指標及測試105-106
• 5.1.2 采樣頻率及分析結果106-107
• 5.2 TACR處理城市污水的試驗研究107-110
• 5.2.1 污泥馴化107
• 5.2.2 城市污水處理結果107-108
• 5.2.3 處理結果分析108-110
• 5.3 小結110-111
• 第六章 TACR動力學模型的初步探討111-125
• 6.1 厭氧生物處理模型研究現(xiàn)狀111-113
• 6.2 TACR動力學模型的建立113-117
• 6.3 模型參數(shù)的確定117-120
• 6.3.1 分散系數(shù)D的確定118-120
• 6.3.2 污泥增長常數(shù)Y的確定120
• 6.3.3 飽和待定系數(shù)β的確定120
• 6.3.4 污染物降解系數(shù)k的確定120
• 6.4 TACR動力學模型分析與檢驗120-124
• 6.4.1 TACR動力學模型分析120-123
• 6.4.2 TACR模型檢驗123-124
• 6.5 小結124-125
• 第七章 結論與展望125-129
• 7.1 主要結論和創(chuàng)新125-127
• 7.1.1 主要結論125-127
• 7.1.2 主要創(chuàng)新127
• 7.2 展望127-129
• 參考文獻129-144
• 致謝144-145
• 讀博期間發(fā)表的論文及專著145

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