egsb反应器的快速启动和运行特性研究

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1、哈尔滨工业大学博士学位论文EGSB反应器的快速启动和运行特性研究姓名：董春娟申请学位级别：博士专业：市政工程指导教师：吕炳南20050301摘要随着国际、国内能源紧张、环境污染同益j“重，研究者越来越关注剩余污泥量少、耗能少、而且还能赢接或间接利用可再生生物能的厌氧处理技术。尤其是20世纪80年代新型“高速”厌氧反应器的出现，使得厌氧处理技术正逐渐成为一神能够满足环境质量要求的较为经济的热门和核心技术。膨胀颗粒污泥床反应器(ExpendedGranularSludgeBlanketReactor，简称EGSB反应器)充分发挥了上升流厌氧污泥床反应器(UpflowAnaerobicSlu

2、dgeBlanketReactor，简称UASB反应器)的高污泥量的优势和厌氧流化床(AnaerobicFluidizedBeds，简称AFB)的高效佳质、高有机负荷率的优势，是目前很有发展前景的一种“高速”厌氧反应器。本文对接种市政消化污泥的EGSB反应器的启动、启动成功后的EGSB反应器在中温、低温和限氧条件下的运行特性和微生物学特性进行了系统深入的研究。按种市政消化污泥EGSB反应器在中温(35℃左右)条件下能够在46天内快速启动，所形成的颗粒污泥沉淀性良好，产甲烷活性商，菌群丰富。接种市政消化污泥EGSB反应器初次启动宜采用低进水浓度、高有机负荷的方式，同时要保证有足够的N、P

3、、S营养和微量金属营养Fe、Co、Ni。在8～15"C的低温条件下放置一段时间的EGSB反应器在中温(35℃左右)条件下的二次启动很快，仅仅经历了7天，有机负荷率高达24．84kgCOD／m3．d、COD去除率为94．6％。EGSB反应器=次启动宜采用高启动负荷，快速提高负荷的方式。初次启动成功后EGSB反应器的有机负荷可以在一个多月时间内快速提高至42kgCOD／m3．d左右并高效稳定运行。储备碱度是EGSB反应器更为理想的监控参数，中温(35℃左右)稳定运行EGSB反应器的出水储备碱度远高于出水VFA，出水pH值能够保持在6,9～7．4的理想范围。分析中温(35℃左右)EGSB反应

4、器运行的影响因素发现：对于各种进水浓度(400mg／L～4000mg／L)，EGSB反应器均能高效稳定运行，相应地均有一最佳液体上升流速值，进水COD浓度越高，对应的最佳液体上升流速也越高。对于高进水浓度i一般通过增加回流量来提高液体上升流速，而对于低浓度废水，应尽量通过提高进水流量的方式来提高液体上升流速。为保证EGSB反应器高效稳定运行，保证反应器内足够N、P营养和s2。、Fe、Co、Ni营养是必须的。EGSB反应器不仅具有很强的抗冲击负荷能力，而一，—一，。。。，．。。j皇童耋：：些：耋：耋些，!兰篁篁兰，，。，。，，一，。。，且还具有很强的抗pH冲击能力，为此可通过少量碱度的添

5、加来保持EGSB反应器稳定高效运行，这对于低浓度废水更具有实际意义。EGSB反应器处理低温(8—15℃)低浓度(100～500mg／L)废水是可行而且高效的。对于400mg／L左右的进水浓度，适宜的HRT为1．7h，有机负荷为lO。15kgCOD／m3．d，液体上升流速宜维持在3．3m／h到4．0m／h之间，COD去除率能达到80％以上。在低温低浓度条件下，EGSB反应器的抗pH值冲击能力相对较弱，需要添加足够的碱度以维持反应器内适宜的pH值，但其抗温度冲击能力很强。EGSB反应器在低温条件下处理中高浓度废水时COD去除率明显降低，有机负荷率明显下降。但仍能在10℃左右的低温条件下，进

6、水浓度为750mg／L～3400mg／L，HRT为2．0～6．Oh时，获得COD去除率为70％～79％，最高有机负荷为23kgCOD／m3．d的高处理率。低温中高浓度时，EGSB反应器的抗pH值冲击能力明显增强。限氧EGSB反应器的运行效果明显优于厌氧EGSB反应器。适宜的溶解氧(DO)为0。00—0．01，氧化还原电位(ORP)在380～400mV之间。实际运行中一般宣将氧化还原电位作为限氧EGSB反应器的运行控制参数。微量氧的加入并没有对耳烷菌产生有害影响，反而激活了颗粒污泥的产甲烷活性，颗粒污泥内菌种更加丰富。限氧EGSB反应器具有更强的抗pH、负荷和温度冲击的能力；对一些单纯利

7、用好氧或厌氧处理不能完全降解的物质可考虑通过限氧EGSB反应器来处理。建立了EGSB反应器中有关液体上升流速、有机物、VFA、产酸菌、产甲烷菌、C02和c}14浓度的偏微分模型(PDE模型)和微生物比增长速率模型。由此可以确定出水有机物和VFA浓度、污泥产量、C02和CH4产量，并可以分析液体上升流速、温度等对EGsB反应器运行效果的影响；确定了EGSB反应器在低浓度条件下的基质降解模型，求得EGSB反应器在不同温度和不同液体上升流速时的速率常