双区厌氧反应器的开发与试验研究_管锡珺

第26卷第3期Vol.26No.32005青岛建筑工程学院学报JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering双区厌氧反应器的开发与试验研究*管锡1,张秀德2,王新华1,邹泉波3(1.青岛理工大学研究生处,青岛266033;2.山东建筑工程学院热能工程学院,济南250014;3.烟台房地产开发集团公司,烟台264001)摘要:设计了双区厌氧反应器:下部污泥膨胀区在强水力作用下,消除了UASB的配水问题,加强了传质和预处理能力,刺激了厌氧微生物的生长和颗粒化进程;上部精处理区颗粒污泥生长条件好.实现了2.3倍的UASB反应器容积负荷.现场毒性试验表明:双区厌氧反应器比IC反应器受毒恢复更快.关键词:UASB,颗粒污泥,双区厌氧反应器,IC反应器中图分类号:X703.3荷兰农业大学环境系Lettinga等人在20世纪70年代开发了上流式厌氧污泥床反应器.其中的污泥颗粒化技术开辟了全新的生物固定化途径,在厌氧生物处理技术发展史上具有划时代意义.UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器.UASB反应器是第2代反应器的代表[1].虽然第2代厌氧生物反应器在应用中取得了很大的成功,但为了解决UASB反应器在运行中出现的短流、死角和堵塞等问题[8],进一步增强厌氧微生物与废水的混合与接触,提高负荷及处理效率,扩大适用范围,人们在其基础上继续研究和开发了第3代反应器.因为运行控制困难、构造复杂,目前生产实践中第3代厌氧反应器应用较少.针对UASB中存在的问题,开发了比UASB启动容易[2],且实现运行管理方便,符合第3代厌氧反应器原理的双区厌氧反应器[3,4].图1对比试验装置1双区厌氧反应器开发研究1.1材料和方法1.1.1试验材料①接种污泥.反应器的接种污泥取自青岛海泊河污水处理厂污泥消化池的消化污泥.接种污泥取回后立即将其投入反应器.污泥的VSS/TSS约为0.5.②模拟废水的配制.试验用水为自配面粉水:即在一定容积自来水中加入面粉作为有机基质,并对配制水样COD进行测定以调整配制水样浓度.根据需要,用碳酸氨、磷酸二氢钾、适量的微量元素和NaHCO3调整水质.1.1.2试验装置.试验装置见图1,图1(a)为上下区不同流速的反应器,称为双区厌氧反应器;图1(b)为*国家自然科学基金资助项目(批准号:40272108)编辑部约稿收稿日期:2005-03-09对比试验UASB反应器.反应器用圆柱形有机玻璃管制成,总高2000mm,内径为280mm,总容积123L.器内安装三相分离器,沼气通过碱液吸收后排放.双区厌氧反应器安装了导流体.1.1.3分析方法[5].①COD:标准酸性重铬酸钾法;②pH值:pHS-2型酸度计测定;③TSS、VSS:重量法.1.2结果与讨论UASB和双区厌氧反应器的试验结果如图2.图2COD容积负荷—去除率试验曲线根据UASB反应器运行期间污泥形态的变化情况和运行控制条件的差异,启动过程可分为污泥驯化期、逐步提高负荷期和满负荷运行期三个阶段[2].为了便于对比分析,现将UASB反应器试验数据按这三个阶段划分,与双区厌氧反应器进行对比分析.1.2.1污泥驯化期.对于UASB,将反应器控制在低负荷状态下驯化(见图2).反应器启动的COD容积负荷在0.5～1.0kg/(m3d)之间,当COD去除率达到80%以上并能稳定运行一段时间后,提高反应器的容积负荷,提高幅度为0.5kg/(m3d).经过一个多月的运行,反应器在第33～38d容积负荷提高到2kg/(m3d),COD去除率稳定在80.5%～85%之间.可以认为,反应器污泥驯化结束.双区厌氧反应器相对应的前38d的运行情况为:在第23d时反应器的容积负荷已达到2kg/(m3d),第37d时,容积负荷2kg/(m3d)的条件下,COD去除率已经稳定在90%以上.以上对比分析可见,双区厌氧反应器的污泥驯化期比普通UASB占有相当的优势.1.2.2逐步提高负荷期.按习惯,当反应器容积负荷超过2kg/(m3d)到污泥成熟,作为污泥驯化期.对于UASB,从第39～99d反应器为逐步提高负荷期.以系统的稳定运行为前提,通过调节进水浓度或进水量的方式提高负荷.当COD去除率大于80%并能稳定运行一段时间后,以0.5kg/(m3d)的幅度提高反应器COD容积负荷.在第39～68d,COD容积负荷逐渐提高到3.5kg/(m3d),COD去除率稳定在83%～88%之间.在此阶段,随着反应器负荷的提高,污泥的活性不断增强,产气量也在增大.可以清楚地观察到反应器内有许多微小气泡附着在污泥上,随污泥的翻腾而释放上升,在这种气泡的搅动作用下,可以看到在污泥床区与悬浮床区之间出现了较清晰的界面.到第86～100d,反应器的容积负荷提高到4