传质强化技术提高UASB反应器产甲烷能力的研究

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tgb567_2008
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UASB反应器是到目前为止应用实际工程最普遍的厌氧反应器之一,结构简单,能有效降解多种高浓度有机废水。造纸废水中含有大量有机污染物,常采用厌氧生物反应方法进行处理。但是缺点是有机物降解率较低,产甲烷能力不高。因此,本文针对UASB反应器对造纸废水处理进行研究,并通过改造反应器,提高造纸废水的处理效率,促进产甲烷能力。  本文以造纸废水化学组分分析为起点,采用水质常规测定方法、红外等技术,分析造纸废水的污染物质。结果发现,造纸废水的COD为10486-11108.11mg/L,B/C仅为0.156,可生化性较差;造纸废水中还含有羟基、双键以及苯环等基团,导致造纸废水的色度比较大。经GC-MS检测,废液中共含有16种有机污染物,主要为芳香族化合物包括酚类、有机酸类等。  采用UASB反应器处理造纸废水,控制反应器进水pH值为7.5,反应温度为38℃,水力停留时间为24h,进行UASB反应器的启动实验。经过连续运行85d,当进水全部为造纸废水时,出水COD为3900-4195mg/L,COD去除率达到59-61%;出水氨氮为98-110mg/L,氨氮去除率达到59-61%;出水总磷为28-31mg/L,去除率达到40-42%;出水pH值在7.0-7.5之间,出水VFA在100-120mg/L; MLVSS达到9.861g/L,MLSS达到17.104g/L且逐渐上升,污泥负荷维持在1-1.2gCOD/(gMLVSS·d)之间;甲烷气体体积所占比例达到39%,二氧化碳气体体积所占比例达到34%,并开始上升,硫化氢含量为13-16mg/m3。由COD和氨氮的去除率可以得到:反应器启动获得成功。  为提高UASB反应器的处理能力,对原有UASB反应器进行改造,在反应器接触反应区间隔10cm设置圆缺型交错排列的筛板。经过连续运行12d,最终出水COD、氨氮和总磷相对稳定,反应器中MLSS和MLVSS呈逐渐上升的趋势,分别从18.24g/L和10.63g/L增加到42.24g/L和31.81g/L,污泥负荷为1.08gCOD/(gMLVSS·d)。甲烷气体体积所占比例在50%以上,高于二氧化碳的气体体积所占比例,而且随反应时间延长,气体体积所占比例略有增长,硫化氢的含量较低,平均含量为9.8mg/m3。厌氧反应日产气量从1425mL/d逐渐增加到1680mL/d,单位质量COD的产气量从265mL/gCOD增大到290mL/gCOD,产甲烷量从134mL/gCOD增大到172mL/gCOD,甲烷转化率达到50%左右。结果表明设置筛板能保证厌氧反应稳定运行,提高甲烷产量。  为了验证结构优化后的UASB反应器的处理能力及产甲烷能力,针对设置筛板的UASB反应器和无筛板的UASB反应器进行对比实验。经过25 d连续运行,有筛板的反应器和无筛板的反应器的COD、氨氮和总磷去除率分别达到57%、56%、43%和50%、49%、28%,MLVSS浓度分别达到40g/L和30g/L,污泥负荷分别为0.3gCOD/(gMLVSS·d)和0.32gCOD/(gMLVSS·d),日产气量最大值分别为1705mL/d和1435mL/d,单位质量COD产气量最大值分别为300mL/gCOD和285mL/gCOD,产甲烷量分别为211mL/gCOD和171mL/gCOD,甲烷转化率分别达到60%和49%。对比结果表明设置筛板能提高厌氧反应处理效果,提高甲烷产量。  为了考察厌氧反应器低温处理能力,进行了低温运行实验。结果表明,当温度从38℃降低到26℃时,有筛板的反应器对COD、氨氮和总磷的去除率下降,污泥浓度、产气量、单位质量COD产气量、产甲烷量、甲烷转化率均降低,但由于有筛板的反应器混合状态良好,微生物活动状态优于没有筛板反应器的微生物活动状态,污泥浓度高,污泥负荷小,导致前者的处理效果高于后者。  综上所述,在UASB反应器中设置筛板不仅可以提高反应器的处理能力,还能增强抗冲击能力,促进反应器稳定运行。
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