三柱厌氧反应器处理城市污水及水动力特性研究

【摘要】：低浓度城市污水在低温下厌氧处理是目前学术界和应用领域研究的热点,取得了许多研究成果。本文在总结分析他人研究成果的基础上,通过对现有厌氧反应器的流态和生态等方面的理论分析研究,研究出一种新型厌氧反应器,在自然低温下利用人工配水对不同高经比、不同水力停留时间等方面进行试验研究,确定出最佳处理效果的构型和相关参数。针对确定出的最佳构型反应器进行提高甲烷量和城市原污水试验研究,以达到环境效益和经济效益双赢的目标。 将水动力学原理运用于上流式厌氧反应器流态方面的研究,验证了上流式厌氧反应器以最小污泥颗粒沉速进水,反应器的混合程度高、污泥量和污泥活性大;厌氧反应器横截面为圆形时流体雷诺数高于方形和矩形。为上流式厌氧反应器进水速度的确定和反应器截面形状的选择提供了科学依据。 对厌氧微生物及其降解有机污染物机理进行了分析研究。厌氧微生物降解污染物分三阶段进行——酸化、乙酸化、甲烷化,分别由酸化菌、产乙酸菌、产甲烷菌来完成;三反应器串联体积小、经培养可实现生物相分离,相分离后处理效果好。 根据上述研究结果,研究出了三柱式厌氧反应器(Three Anaerobic Cylinder Reactor—TACR)。 对研究出的TACR进行了多个不同高径比、多个不同水力停留时间等方面的对比性优化试验研究,确定出了TACR最佳处理效果的构型和相关参数。与其它同类型厌氧反应器相比,TACR具有混合程度高、处理效果好、结构合理、构造简单等特点。 为提高TACR的甲烷产生量,对分阶段多相分离处理工艺的微生物特征及其产物特征进行了分析研究,研究结果表明:在污水厌氧处理过程中产氢量和产氢速度低于耗氢量和耗氢速度,而分阶段多相分离反应器前部酸化作用产生的含氢量较高的消化气又过早地被排出反应器。为此提出将反应器前部消化气、消化气加氢引流到甲烷化作用较强的后部反应器内,来提高甲烷量。经试验两种方法都能 【关键词】：三柱厌氧反应器 城市污水 厌氧处理 动力学模型
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703.2
【目录】：

• 第一章 绪论18-35
• 1.1 中国城市污水处理所面临的问题-18-19
• 1.2 城市污水处理方法综述19-30
• 1.2.1 污水生物处理方法的类型20-21
• 1.2.2 好氧生物处理与厌氧生物处理的比较21-23
• 1.2.3 污水厌氧处理技术的发展23-26
• 1.2.4 污水厌氧生物处理的局限26-30
• 1.3 低浓度污水低温厌氧处理研究及其应用状况30-33
• 1.3.1 国外低浓度污水低温厌氧处理研究及其应用状况30-33
• 1.3.2 国内低浓度污水低温厌氧处理研究状况33
• 1.4 本课题研究目标及研究的技术路线33-35
• 1.4.1 研究目标34
• 1.4.2 技术路线34-35
• 第二章 新型厌氧反应器的设计研究35-58
• 2.1 厌氧反应器水力流态的研究35-43
• 2.1.1 目前厌氧反应器水力流态研究中存在的问题35-36
• 2.1.2 本文研究厌氧反应器流态的方法36-37
• 2.1.3 利用河流动力学原理研究上流式厌氧反应器的进水速度37-40
• 2.1.4 利用水力学原理研究厌氧反应器的流态40-43
• 2.2 厌氧微生物及降解污染物特性的研究43-54
• 2.2.1 厌氧微生物及降解有机污染物的过程43-44
• 2.2.2 污水厌氧处理的生物相分离44-48
• 2.2.3 典型分阶段多相分离厌氧反应器ABR与USSB48-53
• 2.2.4 关于分阶段多相分离的讨论53-54
• 2.3 新型厌氧反应器设计方案54
• 2.4 新型厌氧反应器的构型54-56
• 2.5 小结56-58
• 第三章 TACR构型试验研究58-88
• 3.1 TACR试验方案58-62
• 3.1.1 试验内容58-62
• 3.1.2 试验程序62
• 3.2 TACR试验方法62-68
• 3.2.1 试验装置62-63
• 3.2.2 试验过程中样品的采集63-64
• 3.2.3 试验过程中测试的项目及方法64-65
• 3.2.4 COD_(cr)测试方法的研究65-68
• 3.3 TACR的启动68-78
• 3.3.1 启动方案68-74
• 3.3.2 启动结果与讨论74-78
• 3.4 TACR高径比试验研究78-87
• 3.4.1 高径比试验结果78-80
• 3.4.2 试验结果分析80-87
• 3.5 小结87-88
• 第四章 提高TACR甲烷产生量的试验研究88-105
• 4.1 甲烷产生量的确定方法88-92
• 4.1.1 计算法89-90
• 4.1.2 实测法90
• 4.1.3 TACR甲烷产生量的确定方法90-92
• 4.2 TACR甲烷产生量的试验92-94
• 4.2.1 试验程序92-93
• 4.2.2 甲烷产生量测试结果93
• 4.2.3 试验结果分析93-94
• 4.3 TACR污泥及产甲烷菌的研究94-97
• 4.3.1 产甲烷菌的类型94-95
• 4.3.2 污泥及产甲烷菌的观测95-96
• 4.3.3 TACR污泥及产甲烷菌的观测结果96-97
• 4.4 提高甲烷量的试验研究97-104
• 4.4.1 提高厌氧过程中甲烷量的可行性分析97-98
• 4.4.2 提高甲烷量的试验内容和方法98-101
• 4.4.3 试验程序101-102
• 4.4.4 试验结果102-104
• 4.5 小结104-105
• 第五章 TACR低温厌氧处理城市污水的试验研究105-111
• 5.1 城市污水水质分析105-107
• 5.1.1 水质分析指标及测试105-106
• 5.1.2 采样频率及分析结果106-107
• 5.2 TACR处理城市污水的试验研究107-110
• 5.2.1 污泥驯化107
• 5.2.2 城市污水处理结果107-108
• 5.2.3 处理结果分析108-110
• 5.3 小结110-111
• 第六章 TACR动力学模型的初步探讨111-125
• 6.1 厌氧生物处理模型研究现状111-113
• 6.2 TACR动力学模型的建立113-117
• 6.3 模型参数的确定117-120
• 6.3.1 分散系数D的确定118-120
• 6.3.2 污泥增长常数Y的确定120
• 6.3.3 饱和待定系数β的确定120
• 6.3.4 污染物降解系数k的确定120
• 6.4 TACR动力学模型分析与检验120-124
• 6.4.1 TACR动力学模型分析120-123
• 6.4.2 TACR模型检验123-124
• 6.5 小结124-125
• 第七章 结论与展望125-129
• 7.1 主要结论和创新125-127
• 7.1.1 主要结论125-127
• 7.1.2 主要创新127
• 7.2 展望127-129
• 参考文献129-144
• 致谢144-145
• 读博期间发表的论文及专著145

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