利用UASB反应器处理人工废水的动力学研究_郝建东

第23卷第2期2004年4月天津工业大学学报JOURNALOFTIANJINPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.23No.2April2004利用UASB反应器处理人工废水的动力学研究郝建东,贾仕儒(天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300222)摘要:利用自制上流式厌氧污泥床反应器研究了以石英砂为惰性粒子的颗粒污泥降解人工合成废水产生甲烷气体的产气动力学,得出可与实际试验数值较好吻合的动力学方程.关键词:上流式厌氧污泥床;废水处理;动力学方程中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1671-024X(2004)02-0044-04KineticsResearchofsyntheticsewageinaUASBreactorHAOJian-dong,JIAShi-ru(CollegeofMaterialScienceandChemicalEngineering,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin300222,China)Abstract:Anupflowanaerobicsludgeblanket(UASB)reactormadebyourselvesisemployedinthestudyofthegasgen-eratingkineticswithquartzinertialparticlessludgeasthedecomposingsyntheticsewagetogeneratemethane.Thededucedkineticsequationisingoodagreementwiththedataofpracticaltests.Keywords:upflowanaerobicsludgeblanket(UASB);wastewatertreatment;kineticsequation上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,是由荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人在20世纪70年代初研制开发的[1],用于废水处理时,能利用生物凝聚、结块机能,形成具有良好性能的颗粒污泥,大大提高了污泥浓度,使反应器的负荷和效率有了大幅度提高.UASB反应器的突出优点为:COD负荷可达20kg/(m·d),水利停留时间低于4h,占地面积小,能产生沼气副产品,污泥沉降性能好,稳定且过剩量少,COD去除率均为90%以上,因而该反应器在世界上得到了比较广泛的应用[2,3].但对其反应动力学的研究还相对较少,本文对此加以探讨.1实验材料与方法1.1实验主要仪器与设备自制UASB反应器,其结构如图1[4]所示,用于处理人工合成废水并产生沼气.使用北京光学仪器厂生产的DT-100光电分析天平,用于称重;使用天津市环境检测中心提供的SP2305、PE8500GL气相色谱仪,分别用于测定产气的组成和产气中甲烷的含量;使用上海雷磁仪器厂生产的PHS-25型pH计测定pH值.图1UASB反应器示意图Fig.1SchemeofUASBreactor1.2主要测试方法按中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T49—1999中3.8规定的CODCr的测定方法进行COD的测定.采用气相色谱法,进行产气的组成分析.1.3实验材料本实验所用废水采用合成废水[5],其组成如下.微量元素液(mg/L):NaCl为150;KCl为150;收稿日期:2003-10-13作者简介:郝建东(1963—),男,天津市人,硕士,讲师.CaCl2·2H2O为150;NaH2PO4为150;NH4Cl为110;FeSO4·7H2O为7;CoCl2为0.17;ZnSO4·7H2O为0.15;H3BO3为0.06;NaMoO4·2H2O为0.025;CuSO4为0.027;NiSO4为0.04.水为1L.有机溶液(g/L):葡萄糖为16.2;酵母膏为0.42;MgCl2·6H2O为0.3;NaH2CO3为2;微量元素液为1L.本试验所用污泥为天津纪庄子污水处理厂回流活性污泥和剩余污泥.1.4实验方法将7.5L活性污泥和500g剩余污泥种泥与25.5g石英砂混合均匀[6],然后加入反应器中,将人工合成的废水置于贮水槽中,通过调节进液阀门来控制废水进入反应器的速度,用NaH2CO3调节反应器进液的pH值,使之保持为7.0±0.2,用保温装置使反应器的温度为(35±1)℃.通过调节进液速度和进液的COD浓度来调节反应器的运行.经过40d的连续运行形成颗粒污泥,UASB反应器的运行进入稳定阶段,定期测定出水的pH值、COD值和反应器的产气量.2UASB反应器的动力学研究自制UASB反应器的污泥床反应器内没有载体,是一种悬浮生长型的消化器,废水从污泥床底部进入,与污泥床中的污泥进行混合接触,微生物分解