abr处理高浓度有机废水及特性及应用

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1、目录1绪论31.1厌氧发酵的基本理论31.2厌氧技术的发展沿革41.3ABR的理论及研究基础51.3.1微生态系统理论51.3.2复合流态的反应器(系统)理论51.4ABR的开发与研究现状61.4.1ABR的水力特性71.4.2ABR的启动81.4.3ABR中污泥的颗粒化81.4.4ABR处理各种浓度废水的研究现状91.5ABR的应用前景及研究意义102试验研究的目的、内容及方法102.1课题的提出102.2试验内容及方案的确定112.2.1试验基质112.2.2试验的主要研究内容142.3试验装置142.4化学分析项目143ABR

2、的启动过程研究153.1接种污泥的选取153.2启动操作方案163.2.1启动方式163.3运行结果及分析173.4问题讨论及建议193.4.1关于启动期水力负荷的分析193.4.2关于启动期产酸菌优势增长的讨论193.4.3对启动期操作控制的建议203.5本章小结214ABR的降解特性研究214.1COD降解规律214.1.1COD去除率与COD容积负荷的关系214.1.2COD去除率与HRT的关系224.1.3沿程COD去除规律234.2产气特性244.3ABR系统的VFA,pH274.4问题讨论及建议284.4.1关于ABR出

3、水挥发酸较高的分析284.4.2系统的稳定性分析304.5本章小结305ABR对浓度冲击的适应及恢复315.1试验安排315.2第一次冲击试验结果及分析325.3第二次冲击试验结果及分析335.4本章356ABR的污泥特性356.1系统启动驯化阶段污泥特征366.1.1污泥性状描述366.1.2VSS/SS的演变366.1.3污泥沉降性能376.2系统稳定运行阶段污泥特征386.3系统不同阶段的污泥活性406.4VSS/SS、产甲烷活性及「420之间的对比关系426.5本章小结427ABR的运行及控制427.1水力及产气的联合搅拌作

4、用437.2出水回流的影晌447.3关于污泥回流及排泥的分析447.3.1污泥回流447.3.2排泥457.4监控指标457.5程应用中的一个问题468结论与建议478.1主要结论478.2建议48致谢………………………………………………………………………………………………..49参考文献…………………………………………………………………………………………..501绪论1.1厌氧发酵的基本理论有机物厌氧消化产甲烷过程是一个非常复杂的由多种微生物共同作用的生化过程。1930年Buswell和Neave肯定了Thumm和Reichie(

5、1914)与Imhof(1916)的看法，将有机物厌氧消化过程分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段。在第一阶段，复杂的有机物，如糖类、脂类和蛋白质等，在产酸菌(厌氧和兼性厌氧菌)的作用下被分解成低分子的中间产物，主要是一些低分子有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，以及醇类，如乙醇等，并有氢、二氧化碳、NH4十和H2S等产生。因为该阶段中，有大量的脂肪酸产生，使发酵液的pH不断升高。所以，此阶段被称为酸性发酵阶段，或称产酸阶段。在第二阶段，产甲烷菌(专性厌氧菌)将第一阶段产生的中间产物继续分解成甲烷和二氧化碳等。由于有机酸在第二阶段的不断被转化为

6、甲烷和二氧化碳，同时系统中有NH4十的存在，是发酵液的pH不断升高。所以，此阶段被称为碱性发酵阶段，或称产甲烷阶段。随着厌氧微生物学研究的不断进展，人们对厌氧消化的生物学过程和生化过程认识不断深化，厌氧消化理论不断得到发展。1979年，M.P.Bryant等提出了厌氧消化的三阶段理论，如图1.1所示。这是目前最为认可的理论模式。三阶段理论认为产甲烷菌不能利用除乙酸，H2/CO:和甲醇等以外的有机酸和醇类，长链脂房酸和醇类必须经过产氢产乙酸菌转化为乙酸、H:和C02后，才能被产甲烷菌利用。三阶段包括:第一阶段为水解发酵阶段。在该阶段，

7、复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单的糖类;蛋白质转化成较简单的氨基酸脂类转化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。参与这个阶段的水解发酵菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在该阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇类等转化成乙酸和氢，并有C02产生。第三阶段为产甲烷阶段。在该阶段中，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO:

8、的转化为甲烷。几乎与Bryant提出三阶段理论的同时，Zeikus等提出了厌氧消化的四阶段理论，如图1.2所示，该理论认为复杂有机物的厌氧消化过程有四个种群厌氧微生物参与:水解发酵菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌(又称耗氢产乙酸菌)以及