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EGSB反应器内厌氧颗粒污泥性质的研究.pdf

EGSB反应器内厌氧颗粒污泥性质的研究

殷david
2013-01-31 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《EGSB反应器内厌氧颗粒污泥性质的研究pdf》,可适用于工程科技领域

收稿日期: 修回日期:基金项目:教育部留学回国人员科研启动基金和清华大学环境科学与工程研究院基础研究基金作者简介:王妍春(),女,江西南昌人,工学硕士,主要从事废水生物处理及排水工程的设计与研究。EGSB反应器内厌氧颗粒污泥性质的研究王妍春,左剑恶,肖晶华(清华大学环境科学与工程系,北京 )摘 要:本文研究了处理自配有机废水小试EGSB反应器内颗粒污泥的性质。结果表明,随着运行时间和水力上升流速(Vup)的增加,颗粒污泥粒径逐渐增大,且污泥床下部污泥的粒径大于污泥床上部的颗粒污泥在清水中的静沉速与颗粒粒径成正比,二者之间的关系可用Allen公式来描述在扫描电镜下观察发现,颗粒污泥表面和内部的细菌均存在着分区生长的现象。关键词:EGSB反应器厌氧颗粒污泥颗粒粒径沉速细菌分布中国分类号:X,S 文献标识码:A 文章编号:()AStudyonCharacteristicsofAnaerobicGranularStudgeinanEGSBReactorWANGYanchun,ZUOJiane,XIAOJinghua(DepartmentofEnviromnentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing,PRChinaAbstract:Inthispaper,astudyonthecharacteristicsofanaerobicgranularsludgeinalabscateEGSBreactortreatingsyntheticorganicwastewaterwasconductedTheresultsshowedthat:alongwiththereactorpisoperationandthehydraulicupflowvelocityincreased,thediameterofgranularsludgealsoincreased,andthediameterofthegranulesinthebottomofthesludgebedwerelargerthanthatintheupperpartofthesludgebedThesettlingvelocityofgranularsludgeincleanwaterwasproportionaltoitsdiameter,andthierrelationcouldbedescribedwithAllenequationObservedunderthescanningelectronicmicroscopy,wefoundthatdifferentbacteriagrewanddistributedindifferentregionsonthesurfaceandintheinnerpartofagivengranularsludgeKeyword:EGSBreactor,anaerobicgranularsludge,granulardiameter,settlingvelocity,bacteriadistribution  膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器是一种新型的高效厌氧生物反应器,适合于处理多种有机废水~。关于UASB反应器内颗粒污泥的性质已有不少研究者进行了研究,但对于EGSB反应器内颗粒污泥性质的研究还不多见。本文着重研究了接种颗粒污泥的EGSB反应器在处理自配有机废水过程中颗粒污泥的颜色、粒径以及在清水中的静沉速等随运行时间的变化,同时还利用扫描电镜对颗粒污泥表面和内部的细菌分布情况进行了初步研究。 材料与方法 试验装置试验中的EGSB反应器为有机玻琉制成的水浴夹套式反应器,调节水浴温度以维持反应器内的温度为℃±℃,反应器的总体积为L,其中反应区为L总高度为m,其中反应区为m。 试验用水试验用水为自配有机废水,即在自来水中加入葡萄糖作为有机基质,并按COD∶N∶P为∶∶加入尿素和磷酸二氢钾,同时还加入适量的微量元素和酵母膏。在运行过程中还根据运行情况加入碳酸钠以维持反应器内部的pH值在~之间。 接种污泥接种颗粒污泥取自某处理金霉素废水的中国沼气 ChinaBiogas,()生产性UASB反应器。 主要分析项目()COD:TLA型污水COD速测仪()pH值:TPXipH计()悬浮固体(SS)和挥发性悬浮固体(VSS):标准质量法()污泥粒径分布:取一定量的污泥,使其顺序通过孔径分别为,,,,,和mm的筛网,将各筛网所截留的污泥收集、烘干并称重,即可计算不同粒径范围颗粒污泥的质量占污泥总质量的百分比,由此,可以得出按质量计算的颗粒污泥的粒径分布  ()颗粒污泥沉速:取量程为L的量筒,测定其高度,并注满清水。将用自来水淘洗过的颗粒污泥逐个加入量筒内,用秒表计量单个颗粒污泥从筒口沉降到筒底所需时间t,然后利用公式V=Ht(V为沉速,H为量筒高度,t为沉淀时间)计算得出该颗粒污泥的沉速。测试过程中,在某个粒径范围内一般测定其中~个任意选取的颗粒污泥进行测试,取其平均值作为该粒径范围颗粒污泥的沉速()颗粒污泥的扫描电镜照片:委托中科院微生物所完成,基本过程为:戊二酸固定,临界点脱水,等电点干燥,喷金,电镜观察,照相。 试验结果及讨论 EGSB反应器的运行过程与结果在本试验中,EGSB反应器共运行d,其中启动运行期d,提高负荷期d。反应器在提高负荷期的运行情况如表所示,从表中可以看出,随着运行时间的增加,EGSB反应器的有机负荷逐渐从kgCOD·md上升到kgCOD·md,而COD的去除率则一直维持在以上。表 EGSB反应器在提高负荷期内的运行参数运行阶段进水COD浓度mg·L进水流量L·d容积负荷kgCOD·mdHRThCOD去除率~d~d~d~d 颗粒污泥的颜色及形状在EGSB反应器的运行过程中,定期取出颗粒污泥进行观察。结果发现,随着运行时间的增加,颗粒污泥的形状没有明显变化,较大颗粒一般以椭球状、短杆状为主,而较小颗粒则以球状居多,与此同时,颗粒污泥的颜色却有较大的变化。接种污泥为黑色或灰黑色运行到第d时,颗粒污泥仍为黑灰相间,主要为灰色到第d时,颗粒污泥的颜色变得多种多样,主要有黑、灰、白和米黄等,较小颗粒以灰白色为主,较大颗粒则基本上仍为黑色到第d时,几乎全部颗粒污泥都变成奶白色了到第d时,颗粒污泥的颜色略有加深,基本上呈灰色。笔者认为,颗中国沼气 ChinaBiogas,()lenovo铅笔lenovo铅笔粒污泥的颜色发生如此大的变化,可能主要是由于进水中用作有机基质的葡萄糖中所含有的微量元素所引起的,整个试验过程选用了两种不同厂家生产的食用葡萄糖,而不是选用的化学纯或分析纯的产品。 颗粒污泥的粒径分布情况整个试验过程对颗粒污泥的粒径分布进行了四次测量,分别是在运行的第d、第d、第d和第d,其结果如图所示,在这天中反应器内相应的水力上升流速Vup分别为m·h,m·h,m·h和m·h。从图中可看见,第d时粒径为~mm的颗粒污泥所占比例最大第d时虽然也是粒径为~mm的颗粒污泥所占比例最大,但与第d时相比,粒径小于~m,的颗粒污泥所占比例减少了,而大于~mm的颗粒污泥所占比例则增加了到第d时,颗粒污泥中所占比例最大的粒径范围变为~mm而到第d时,直径大于mm的颗粒污泥所占比例最大。由此可以看出,随着运行时间和反应器内水力上升流速的增加,反应器内颗粒污泥的粒径呈增大的趋势。在EGSB反应器内污泥区不同高度处,其颗粒污泥的粒径分布也有所不同,图所示为第d时污泥床上部和下部颗粒污泥粒径分布的情况。从图中可以看出,污泥床上部颗粒污泥的粒径比下部的要小,上部污泥中粒径为~mm和~mm的颗粒所占比例最多,而下部污泥中粒径大于mm的四种粒径范围内的颗粒所占比例都较高,均为以上,其中又以粒径大于mm以上的颗粒所占比例最大,为。 颗粒污泥的沉速颗粒污泥具有很好的沉降性能,因此能够在反应器内滞留,这是高效厌氧反应器能保持较高生物量的重要原因。对不同粒径范围的颗粒污泥在清水中的静沉速进行测量,结果如图和图所示。从图中可看出,颗粒污泥的沉速随粒径的增大而增大在不同的运行时间,同一粒径范围的颗粒污泥的沉速基本相同。从图中可看出,同一粒径范围内的颗粒污泥,处在污泥床下部的颗粒的沉速都比处在污泥床上部的略大。  理论分析认为,悬浮颗粒在清水中的静沉速可以用下式计算   μ=gCDρpρρd()式中:μ颗粒在清水中的静沉速中国沼气 ChinaBiogas,()lenovo铅笔ρp,ρ颗粒污泥及水的密度g重力加速度d颗粒污泥粒径CD颗粒在水中静沉时的阻力系数。上式中的阻力系数CD与雷诺数Re(Re=d·u·ρμ)有关,当<Re<,CD=Re,代入式()就可得到计算水中颗粒静沉速的阿兰(Allen)公式:   μ=(ρpρ)gμρd()利用上述公式,我们对不同粒径的颗粒污泥的沉速进行了计算,计算过程中颗粒污泥的密度ρp值采用g·cm,清水的密度ρ值采用g·cm,重力加速度g值采用m·s,水的粘滞系数μ值采用g·cms。将图中各粒径范围的颗粒污泥在不同运行时间的沉速平均后,得到不同粒径范围内颗粒污泥的测量沉速,如表所示。将图中各粒径范围内粒径的平均值作为平均粒径,代入式()进行计算,得到不同粒径颗粒污泥的计算沉速,也如表所示。图则更清楚地将上述的测量沉速与计算沉速进行了对比,可以发现,二者非常接近。由此可知,EGSB反应器内的颗粒污泥在清水中的静沉速与粒径成正比,粒径越大,沉速越大。表 不同粒径颗粒污泥的测量沉速与计算沉速平均粒径mm测量沉速m·h计算沉速m·h 颗粒污泥的生化特征反应器运行至第d时,从其底部取出颗粒污泥并在扫描电镜下观察,发现有些颗中国沼气 ChinaBiogas,()粒污泥的形状较规则,呈椭球状或土豆状(图a),但也可见到形状很不规则的(图),甚至在有的颗粒污泥表面能见到较明显的裂痕(图)。通过在扫描电镜下对多个颗粒污泥的多次观察,发现在颗粒污泥的表面和内部都存在着细菌分区(图)。 结论  通过对不同运行时期的EGSB反应器内颗粒污泥的性质的研究,可以得到如下几点结论:()随着运行时间的延长和反应器内水力上升流速的增加,颗粒污泥的粒径不断增大,且处在污泥床下部的颗粒污泥的粒径均大于处在污泥床上部的颗粒污泥粒径()颗粒污泥在清水中的静沉速和其粒径成正比,可用Allen公式进行计算()颗粒污泥的表面和内部的细菌均存在着分区生长的现象。参考文献: 左剑恶,王妍春,陈浩膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的研究进展J中国沼气,,():~ Rebac,etalHighrateanaerobictreatmentofmaltingwastewaterinapilotscaleEGSBsystemunderpsychrophilicconditionsJJChemTechBiotechnol,,:~ Nuneg,etalAnaerobictreatmentofslaughterhousewastewaterinanexpandedgranularsludgebed(EGSB)reactorJWatSciTech,,():~ 左剑恶,王妍春,陈浩,申强膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器处理高浓度自配水的试验研究J中国沼气,,():~ Zoutberg,etalThebiobed EGSB(ExpandedGranularSludgeBed)systemcoversshortcomingoftheupflowanaerobicsludgeblanketreactorinachemicalindustryJWatSciTech,,():~ 国家环境保护局水与废水检测分析方法(第三版)S 左剑恶,王妍春,陈浩,等EGSB反应器的启动运行研究J给水排水,,():~ 张自杰,等排水工程下册(第三版)M北京:中国建筑工业出版社, 胡重民,等水力学M北京:水力电力出版社中国沼气 ChinaBiogas,()

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