复合式厌氧折流板反应器(HABR)处理含高浓度有机物和颗粒物废水性能及污泥特性的研究
本论文在两套厌氧折流板反应器(ABR)中分别安装多面空心球填料和弹性立体填料,构成复合式厌氧折流板反应器(HABR),以不加填料的ABR反应器为对照,研究3个反应器对含高浓度有机物和颗粒物废水的处理效果。3个反应器的整体结构和尺寸相同,为了提高颗粒物的去除效果,3个反应器均增大了第一隔室的尺寸。本论文主要研究内容分为三部分,一是反应器启动研究,提高厌氧污泥的活性,完成填料的挂膜:二是反应器负荷提高运行研究,通过不断提高进水COD浓度和有机颗粒物浓度以及缩短水力停留时间(HRT),研究3个反应器处理含高浓度有机物和颗粒物废水的效果及污染物去除特性;三是通过研究反应器中各阶段厌氧污泥尤其是颗粒污泥的物理特征、结构特征和生物多样性,探讨反应器中厌氧污泥的活性。试验结果表明: (1)试验采用低负荷启动,容积负荷为0.6kgCOD/(m3·d),HRT为30h,经过73天,3个反应器的COD去除率均达到75％以上,SS去除率达到90％以上,出水pH稳定,试验启动成功。加填料的2个反应器对COD的处理效果比不加填料的好。第一隔室对COD去除和SS截留做出的贡献最大,说明在扩大了的第1隔室中,由于水力停留时间的增加,可以更有效地对污染物进行截流和降解。 (2)启动过程中HABR中的填料挂膜情况良好,安装多面空心球填料的反应器挂膜情况比安装弹性立体填料的反应器更理想,污泥性能较接种污泥有了较大的提高。尤其是各个反应器的第1隔室,由于营养充足,厌氧微生物大量繁殖,使VSS/SS的值大幅提高。启动过程中只有极少量的细小颗粒污泥出现。 (3)稳定运行阶段,通过提高进水COD浓度和颗粒物浓度逐步提高负荷,最终有机物负荷和SS负荷提高至5.6COD/(m3·d)和2.24SS/(m3·d)。在此阶段,3个反应器对COD和SS的去除率都在93％以上,说明ABR和HABR对本试验浓度范围内的颗粒有机物废水有很好的处理效果。稳定运行阶段仍然是安装多面空心球填料的反应器的运行效果最好,不安装填料的ABR反应器最差。 (4)沿水流方向,各个隔室的COD浓度、SS浓度、VFA浓度下降,而pH值和碱度上升。当负荷较低时,大部分的COD和SS在第一隔室就被去除,第一隔室主要发挥了水解酸化的作用。当HRT由30h缩短为24h时,安装多面空心球填料的B反应器保持了良好的运行状态,而不安装填料的A反应器和安装弹性立体填料的C反应器出现了较大的波动。未及时分解的有机物就进入后面的隔室进行分解,因此水解酸化隔室数量增加。 (5)在负荷提升阶段阶段,三个反应器的污泥活性逐渐提高,粒径增大。各隔室沿水流方向污泥活性逐渐降低,且第一隔室的活性要远好于其他隔室。由于各隔室负荷是逐级递减的,故大颗粒污泥首先在三个反应器前面的隔室中形成,沿水流方向颗粒粒径逐渐减小,呈现明显分级现象。 (6)通过扫描电镜和透射电镜观察发现,沿水流的方向,各个隔室的微生物数量逐渐减少。当进水负荷浓度较低时,在反应器的前面隔室,杆状菌和球状菌是优势菌,在后面隔室,丝状菌的数量增加。在负荷逐渐提高的稳定运行期的后期,在反应器中问隔室出现了甲烷八叠球菌,颗粒污泥发展比较成熟。对颗粒污泥进行透射电镜观察发现前面隔室形成了较多的生物群落,生物多样性也比较丰富,而后面隔室的颗粒污泥微生物比较分散,形成的菌落较少。通过PCR-DGGE技术分析反应器各隔室中的微生物的多样性,同电镜观察的结果基本一致。
有机废水处理;厌氧折流板反应器;颗粒有机物废水;厌氧污泥活性;生物多样性
中国海洋大学
硕士
环境工程
佘宗莲
2012
中文
X703.1;TQ033
87
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）