论文部分内容阅读
全球面临能源紧缺与环境污染双重压力,厌氧消化技术应用于有机废水处理,可同时实现污水处理与回收沼气能源,因而备受行业关注。高效厌氧反应器是厌氧消化技术的载体,而厌氧颗粒污泥是高效厌氧反应器的核心。论文开展了对厌氧颗粒污泥物理性能的研究,有助于推动厌氧消化技术机理的研究和促进高效厌氧反应器的工程应用。螺旋对称流厌氧反应器(Spiral Symmetric Stream Anaerobic Bioreactor, SSSAB)是本课题研发的具有自主知识产权的高效厌氧反应器。以该反应器为载体,开展了其运行特性和反应器床层颗粒污泥的物理特性的相关研究。获得主要成果如下：(1)试验了螺旋对称流厌氧反应器的运行性能。①SSSAB的COD去除效果好于UASB。常温下进水有机负荷范围为1.26～8.82g/L·d时,SSSAB的COD去除率最高可达97.23%,COD平均去除率达到85%以上。’UASB的COD去除率最高为92.02%,COD平均去除率为74.15%。②SSSAB中的污泥颗粒化程度优于UASB。 SSSAB内的颗粒污泥始终能够保持深黑色和完整的颗粒状态；UASB内的颗粒污泥则逐渐变为灰色,后期出现大量絮状污泥。(2)探明了螺旋对称流厌氧反应器床层颗粒污泥物理特性。①SSSAB内的颗粒污泥的结构稳定性优于絮状污泥。SSSAB在稳定状态下,各样品ζ平均值的绝对值范围为40mv-50mv,这比絮状污泥的ζ要大,有利于保持颗粒污泥的颗粒化形态。②SSSAB中颗粒污泥的zeta电位分散性优于UASB,两反应器上部颗粒污泥的颗粒化程度优于反应器下部,有利于颗粒污泥形态化特征。SSSAB三种样品颗粒污泥ζ方差分别为130.8、90.04和31.36；而对于UASB三种样品颗粒污泥ζ方差分别为204.3、159.7和92.71。③SSSAB中颗粒污泥对有机物的吸附率优于UASB,其颗粒污泥憎水性强于UASB.SSSAB中的颗粒污泥表面的接触角与COD去除率范围分别为65.82°～106,26°87.8%-94.72%；而UASB中的颗粒污泥表面的接触角与COD去除率范围分别为65.66°～98.38°,49.57%-92.02%。④SSSAB中颗粒污泥存在空间梯度分布,其表面接触角平均值大小随着反应器自下至高依次升高,UASB没有明显的趋势性变化。Sample2与Sample3,UASB颗粒污泥表面接触角平均值分别为83.56°和81.780；SSSAB颗粒污泥表面接触角平均值分别为99.49°和92.970。⑤SSSAB床层颗粒污泥湿密度稳定性随反应器自下往上依次增强,有利于保持反应器中微生物的量,UASB颗粒污泥湿密度大小没有呈现明显的规律性。SSSAB中的污泥污泥湿密度方差S2Samplel＞S2Sample2>S2Sample3(0.0095>0.0049>0.0029).⑥SSSAB内颗粒污泥沉降性能优于UASB.对于两反应器各运行阶段床层颗粒污泥湿密度中,SSSAB有85.7%的污泥湿密度平均值大于1g/cm3,UASB中66.7%污泥湿密度平均值大于1g/cm3。⑦SSSAB中的颗粒污泥Ca、Cu等元素的含量明显高于絮状污泥。絮状颗粒污泥中的Ca的含量一般范围为2.9~3.5mg/gSS；Cu的含量一般范围为0.23~0.87mg/gSS。SSSAB中颗粒污泥Ca含量范围为12.8~14.7mg/gSS；Cu的含量范围为2.86~15.1mg/gSS.⑧SSSAB中金属元素有一定的空间梯度分布,以Ca、Mg、Cu为主。反应器运行过程中,反应器床层颗粒污泥中的金属元素Ca. Fe.Cr的含量随反应器自下至上依次升高,这有利于维持颗粒污泥的抗剪切能力；而UASB没有呈现明显的规律性。论文研究了螺旋对称流厌氧反应器床层颗粒污泥的物理特性,最终得出结论：螺旋对称流厌氧反应器床层颗粒污泥物理特性优于上流式厌氧污泥床反应器。