不同溫度下EGSB反應(yīng)器運行機制研究.pdf

1、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(ExpendedGranularSludgeBlanketReactor,簡稱EGSB反應(yīng)器)是最近10年發(fā)展起來的新型高效厭氧反應(yīng)器,它具有運行成本低,處理效率高等技術(shù)優(yōu)勢,是一種發(fā)展前景廣闊的廢水處理技術(shù)。EGSB反應(yīng)器也像其他厭氧生物處理工藝一樣,強烈地依賴于溫度。實踐證明,在適當(dāng)?shù)臏囟认?保持足夠的生物量及廢水與厭氧顆粒污泥充分混合是EGSB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。但不同溫度下EGSB反應(yīng)器的運行特征和生

2、化反應(yīng)動力學(xué)數(shù)值模擬,尚未見相關(guān)報道。本文設(shè)計了高徑比為19:1的EGSB反應(yīng)器,通過調(diào)節(jié)不同反應(yīng)溫度(高溫,55℃;中溫,35℃;低溫,15℃)下的三種運行工況,來考察EGSB反應(yīng)器在不同溫度下的機制,以及反應(yīng)器掛壁生物膜微生物特性,進而對EGSB反應(yīng)器的生化反應(yīng)過程進行灰色系統(tǒng)建模與分析。研究結(jié)果表明,在中溫條件下通過改變運行方式,即高進水流量低濃度運行、低進水流量低上升流速運行和高進水流量高上升流速運行三階段方式,可以使EGSB反

3、應(yīng)器在46d內(nèi)快速啟動,顆粒污泥性能良好。啟動成功后的EGSB反應(yīng)器可以快速提高有機負荷,耐沖擊負荷能力強,并能在42kg/(m3·d)的高有機負荷下運行,COD去除率可以穩(wěn)定在85％以上。在相同條件下,對有顆粒污泥泄漏的EGSB反應(yīng)器的二次啟動研究結(jié)果表明,當(dāng)?shù)啄酀舛葹?.5gSS/L時,由于底泥過低,限制了采用初次啟動三階段的操作方式,造成二次啟動需要61d的培養(yǎng)才能完成,因此,EGSB反應(yīng)器的快速啟動需要較高的種泥濃度。當(dāng)把中溫條

4、件下穩(wěn)定運行的EGSB反應(yīng)器升至高溫條件后,運行22d即可達到COD去除率穩(wěn)定在85%以上,盡管COD負荷有所降低(36.57kg/(m3·d)),但水力停留時間(HRT)為3.3h及運行時間短的特征表明,高溫EGSB反應(yīng)器處理效率高。而在低溫條件下EGSB反應(yīng)器也表現(xiàn)出較好的抗沖擊負荷能力,在HRT為3.3h、有機負荷在17.5kg/(m3·d)左右時,COD去除率基本能保持在85%左右。同時,當(dāng)進水pH值為5.4～7.3時,EGSB

5、反應(yīng)器在中溫、高溫、低溫條件下,具有良好的耐pH沖擊和降解揮發(fā)性有機酸(VFA)的能力。本文還首次研究了EGSB反應(yīng)器掛壁生物膜的微生物特性。當(dāng)掛壁生物膜厚度在5mm左右時,對EGSB反應(yīng)器的顆粒污泥的形成和COD的去除輔助作用明顯,能使反應(yīng)器抗沖擊負荷能力加強。在中溫條件下,可以使COD去除率提高10%～26.58%;高溫條件下,可以使COD去除率提高27.78%～30.54%;低溫條件下,掛壁生物膜對EGSB反應(yīng)器COD去除率的貢獻

6、最低,基本為5%～10%。由此說明,反應(yīng)器中的掛壁生物膜作用是不容忽視的。通過對Monod方程的研究,建立了有機物去除動力學(xué)模型。在求解KS和vmax過程中,發(fā)現(xiàn)最大比降解速率νmax與某一特定菌群及溫度有關(guān),溫度的升高可以使νmax數(shù)值增大,污泥的量和基質(zhì)濃度對其影響不是很大;處于培養(yǎng)階段顆粒污泥的基質(zhì)代謝能力(綜合活性)要比成熟階段的顆粒污泥代謝能力要弱。在中溫、高溫及低溫運行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,首次采用灰色理論中已知目標函數(shù)約束方程的求