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内置铁炭厌氧反应器颗粒化研究

作　者: 安鑫磊
导　师: 张耀斌
学　校: 大连理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 颗粒化 UASB 启动零价铁
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 77次
引　用: 1次
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内容摘要

上流式厌氧污泥床(UASB)反应器作为厌氧处理中最为高效,也最为广泛应用的废水处理工艺,厌氧污泥颗粒化被视为UASB反应器成功启动的关键步骤之一。厌氧颗粒污泥沉淀性能好,生物量高,微生物种类复杂,其形成大大提高了UASB反应器的运行稳定型。但UASB反应器的应用在某种程度上依然受限是由于颗粒化过程需要很长的时间。颗粒化进程缓慢的原因主要是由于产甲烷菌生长缓慢,而且对周围环境变化非常敏感,pH,营养元素或者有毒物质的出现都会影响到产甲烷菌的生长,有机负荷过高导致的酸败也是颗粒化进程缓慢的一个重要原因。本课题在综合了颗粒化形成的原理和国内外研究进展之后将零价铁引入厌氧处理过程之中,铁的还原性对稳定厌氧内环境,创造良好的适宜厌氧微生物生长的条件起到了积极作用。根据本课题的实验研究和理论分析,得出以下结论：1、利用内置铁炭的UASB反应器启动过程中整体COD去除率高,均在70%以上,最高可达85%左右,且反应器运行稳定,去除率变化波动小,受到进水变化的影响小。而对比组普通UASB反应器的去除率随进水变化波动较大,且整体去除率比内置铁炭UASB反应器低15-20%。2、内置铁炭的UASB内厌氧环境得到很大改善。由于零价铁的作用,整个颗粒化过程中反应器内pH的变化范围保持在6.5-7.0之间,这种稳定性对于容易受到pH变化影响的厌氧微生物,尤其是产甲烷菌的生长有着非常重要的作用。而对照组普通UASB反应器的pH随着进水有机负荷的变化波动明显,且pH偏低,不利于产甲烷菌的快速生长。氧化还原电位(ORP)保持在-300mv以下,比对照组普通UASB反应器低70mv以上,保证了反应器内极端厌氧的状态,这对于反应器的良好运行也起到积极作用。3、在实验的改进阶段加入循环之后,颗粒化速度明显加快,而对普通UASB反应器的速度仍不理想,说明在开启循环之后,零价铁的作用更加明显,一方面,反应器内氧化还原电位进一步降低,低至-390mv,pH稳定。另一方面Fe2+的溶出量加强了颗粒凝聚性能。由于循环仅运行在铁炭层,污泥无明显流失。不仅颗粒化速度加快,而且反应器的去除效果也比不加循环式更加稳定。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-30
  1.1 厌氧生物处理技术概论  9-13
    1.1.1 厌氧处理的作用机理  9-10
    1.1.2 厌氧生物处理的发展  10-12
    1.1.3 厌氧废水处理的优点及局限性  12-13
  1.2 厌氧颗粒污泥的性质及形成研究  13-24
    1.2.1 颗粒污泥的性质  14-16
    1.2.2 颗粒污泥形成的机理  16-18
    1.2.3 颗粒污泥形成过程  18-19
    1.2.4 厌氧污泥颗粒化影响因素  19-21
    1.2.5 常用加速颗粒化的方法  21-24
  1.3 铁炭微电解技术  24-29
    1.3.1 微电解作用机理  24-25
    1.3.2 发展及应用  25-28
    1.3.3 存在的问题及应对方案  28-29
  1.4 本课题提出的目的及意义  29-30
2 实验材料、方法与内容  30-39
  2.1 实验材料  30-32
    2.1.1 主要仪器设备  30
    2.1.2 主要实验试剂  30-31
    2.1.3 实验装置及运行方式  31-32
    2.1.4 污泥及进水  32
  2.2 分析项目及检测方法  32-39
    2.2.1 常规分析检测项目  32-33
    2.2.2 FISH测定  33-37
    2.2.3 胞外聚合物测定  37-39
3 实验结果与数据分析  39-53
  3.1 内置铁炭对颗粒化的影响  39-43
    3.1.1 颗粒化速度  39-40
    3.1.2 COD去除率  40-41
    3.1.3 厌氧内环境变化  41-42
    3.1.4 小结  42-43
  3.2 循环反洗对颗粒化进程的影响  43-48
    3.2.1 反应器COD去除率及产气变化  43-45
    3.2.2 颗粒粒径的变化  45-46
    3.2.3 Fe的溶出量及氧化还原电位和pH的变化  46-48
  3.3 颗粒表征  48-53
    3.3.1 污泥中的铁和EPS  48-49
    3.3.2 扫描电镜检测  49-51
    3.3.3 FISH检测  51-53
4 结论与建议  53-54
  4.1 结论  53
  4.2 建议  53-54
参考文献  54-60
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  60-61
致谢  61-62

内置铁炭厌氧反应器颗粒化研究

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