二相厌氧反应器快速启动及影响因素研究

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1、二相厌氧反应器快速启动及影响因素研究摘要：本文从二相厌氧的理论出发，设计酸化反应器和产甲烷反应器，采用啤酒废水处理的厌氧活性污泥接种驯化，实验中测得各阶段COD的变化及COD的去除效率。并通过实验研究了温度、pH、有机负荷等因素对反应器的启动影响。得到了二相厌氧反应器快速启动的基本条件。从实验结果可以看出：在pH值4.5～6.0，温度在27℃±2℃;有机负荷从1kg/m3.d～10kg/m3.d缓慢增加的条件下，二相厌氧反应器的启动比较容易。关键词：二相厌氧酸化反应快速启动影响因素1、问题的提出国内外对于高浓度有机废水的处理，常常采用厌氧

2、消化工艺，但厌氧消化工艺存在着处理效果差，管理复杂,基建投资大，特别是对于有毒废水难以稳定运行等问题。近年来对于高浓度有机废水的生物处理，致力于寻找新的既节能又高效的处理工艺，开发出各种新型厌氧消化工艺和设备。本次实验主要研究二相厌氧处理技术酸化反应启动方法及启动的影响因素。2、实验设计及过程2.1实验装置设计在实验中，我们采用二相厌氧反应器（产酸反应器和产甲烷反应器）的水力停留时间依靠进入反应器的废水量来调节。有机物容积负荷的变化采用控制进水COD浓度来调节。1配水槽2循环泵3蠕动泵4产酸反应器5中间稳定槽6产甲烷反应器7水封8湿式气体

3、流量计9出水图1实验工艺流程图Fig1Experimenttechnicsprocess表1实验装置基本情况Table1BasicInstanceofExperimentEquipment参数产酸反应器（1#）产甲烷反应器（2#）直径（mm）50/100（反应区/沉淀区）75/120（反应区/沉淀区）高度（mm）13001300反应区容积1.65L3.2L沉淀区容积1.35L2.8L反应器总容积3L6L反应器型式普通厌氧反应器UASB2.2实验水样对废水中污染物的成分分析，中成药生产废水中含有各种天然有机污染物，其主要成分有糖类、甙类、蒽

4、醌、木质素、生物碱、鞣质、蛋白质、色素及它们的水解产物。废水中水质水量变化系数较大，其中，CODcr最高可达20000mg/L，BOD5最高可达8000mg/L。本次实验研究是以重庆太极集团的中成药儿康宁和急支糖浆的生产废水为试样，其污染物的含量见表2。表2实验废水水质表Table2Experimentonod动力学方程式解释，即式中：--有机酸的转化率；Vmax—最大污泥比基质降解速率（d-1）；X—污泥浓度（VSS表示，mg/l）；S—有机物量（以COD表示，mg/l）；KS—常数。从上式中可以看出，当酸化达到最大程度时，有机负荷已经

5、很高，此时有机物被转化为有机酸的量不再取决于进入反应器的有机物量，而只与反应器内的生物量（即污泥量）有关。3、实验结果3.1启动期COD及COD去除率的变化在厌氧反应器启动阶段，我们对二相厌氧反应器中产酸反应器的进出水和产甲烷反应器的出水的COD、pH和VFA进行了连续监测（频率为每天一次），以观察反应器的启动状况。从实验结果可以看出，在1～10天，微生物处于适应阶段，其产酸反应器COD的平均去除率为16.45%左右，产甲烷反应器COD的平均去除率为31.78%，二相厌氧反应器COD的平均去除率约为43.0%。在11～23天，微生物处于恢

6、复阶段，其产酸反应器COD的平均去除率为30.03%左右，产甲烷反应器COD的平均去除率为31.57%，二相厌氧反应器COD的平均去除率约为52.12%。出水COD值趋于稳定。在24～30天，微生物处于稳定增殖阶段，其产酸反应器COD的平均去除率为40.0%左右，产甲烷反应器COD的平均去除率为35.56%，二相厌氧反应器COD的平均去除率约为61.30%。出水COD值基本稳定。4、影响因素讨论4.1温度对厌氧酸化启动过程的影响本文进行了温度为25℃和35℃下的相同内容试验，试验表明25℃和35℃时两者酸化率相差很小(图5)。从图5可以看

7、出,低温时产酸菌的活性有所降低，但仍能维持较高的酸化率。说明温度对产酸菌的影响不如对甲烷菌那么明显，对整个酸化过程影响不大。因此,生产上在常温下进行厌氧酸化处理是可行的。4.2pH值对酸化反应器启动的影响ZottemeyerR.J.认为温度在30℃时[5]，pH值控制在6.0左右时酸化过程的负荷最高，效果最好。但他的实验是在完全混合反应器中进行的，并不断加NaOH进行pH调节。本文试验没有进行pH的人工调节，由于随着试验的进行，废水的不断酸化，pH自然要降低。而且发现厌氧酸化可以在很低的pH条件下进行，即使pH值在4.5左右，产酸菌仍有相

8、当的活性，说明产酸菌的pH值适应范围较宽。实验运行过程中，宜将pH值控制在5.0～6.5范围内。4.3有机负荷的控制对酸化反应器的启动的影响在实验启动阶段，我们采用较低的初始负荷，继而通过逐步