UASB处理石灰草浆黑液的流形分布_杨玉杰

期年1991第l河南师范大学学报(自然科学御oJumalofHenanNo皿alUinver咸ty(Natu比1Seioce)1991拾1UASB处理石灰草浆黑液的流形分布()I杨玉杰侯杰刘兴旺胡兰群’(化学系)摘要本文用Kl作示踪剂.采用矩形脉冲示踪法测定了实验室规模的usAB反应器(有效容积27.5)L的流形分布,它表明UASB反应器可分为污泥床区、悬浮层区和三相分离区三部分.其中污泥床区和悬浮层区可用完全混和反应器描述;三相分离器可用管式反应器描述;污泥床区和悬浮层区通过废水流量和返混流量相连通.关键词:升流厌氧污泥层反应器(UAsB);矩形脉冲示踪;流形分布.近几年,由于世界范围的能源危机及有机污染的日益严重,厌氧消化技术又重新受到了重视.70年代,由荷兰人Lcttinga等开发的UASB反应器,对处理高浓度有机废水具有很高的效率川,对于石灰法草浆造纸黑液,也有很高的效率,实验室〔有效容积27.5)L体积负荷可达10一2k5gcoD/m’·d,coD去除率为75一85%.本文首先对uAsB反应器处理石灰法草浆造纸黑液渐乡市郊区牧村纸厂)的污泥分布及流形分布进行了研究,为后续的动力学模型和动态模型的建立奠定了基础.众所周知,UASB反应器的关键在于反应器上部的三相分离器对气、泥、废水的分离性能,而分离性能除与设计及污泥特性有关外,跟操作条件也有很大关系.通常,我们尽可能使反应器中污泥浓度维持较高的数值,但这时分离器中可能已经超负荷运转,致使污泥回流相对不足,污泥被大量冲刷出反应器,反应器污泥量减少,污泥浓度降低,污泥负荷却在变大,以致于造成恶性循环,致使反应器破坏;又因为产甲烷细菌的繁殖速度很慢,补偿污泥的损失,需要很长的时间.为了更好地设计、建造和操作UAsB反应器,必须定量地知道UASB的流形分布及污泥分布特性.1污泥分布特性Ll流程如图1,造纸黑液在贮槽1中由输液泵(1一SL/h可调)经预加热器3、4加热到”℃,由UASB下部进人反应器中,反应器放在35℃恒温箱中.产生的沼气由三相分离器分离后,经由水封8,用流量计计量后排空处理后的废水由反应器上部排出.LZ实验条件及污泥分布在流量Q=2.5L/h,进水浓度s。=.9g2COD/L,产气量Qg=10.08L/h(35℃,以下同)的情况下,测定了反应器污泥浓度s和COD残留率沿高度的变化,如图2.2流形分布升流厌氧污泥层反应器的流形分布,国内外文献`-24〕作了介绍,测定时用P同位文稿收到日期:l”0-习2一19。我校朋属环保专业毕业生.DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.1991.01.009第1期杨玉杰等:UAsB处理石灰草浆黑液的流形分布仍预加热器预加热器UASB三相分离器二相分离器水封咄水口}、8图IUS^B处理造纸黑液流程素或iL炸示踪剂,阶跃切换法测定.建立的模型有扩散模型,多级申连模型及申连返混模型.本文选用Ies作示踪荆,采用矩形脉冲示除法,侧定简便、精确,又能节约大量示踪剂,是比较理想的方法.11矩落脉冲示踪原理如图3所示的矩形脉冲x(t)可以看作是两个幅值相等`方向相反的阶跃作用Xl(t)和x,(t)的代数和,它们之间的相位差八:就是脉冲宽度,用数学式表示为:口白一.,`J~`f若,叹I)口才U▲T时,Yl(t)二Y(t)+Yl(t一△r)(3)即阶跃响应曲线YI(t)等于当时的矩形脉冲响应曲线Y(t)加山以前的阶跃响应曲线Y;(什△)T,随着时间的推移,就可由矩形脉冲响应曲线Y(t)求得完整的阶跃脉冲响应曲线YI(t)..22实验方法及数据处理用含Kl的黑液(Kl浓度为39/L,s。=.92gCOD/)L在流量Q=2.5L/h的条件下突然切换不含Kl的黑液,1小时后改进不含Kl的黑液,并且每隔1小时,侧定出水中r的浓度(用吸光度表示),一共测了十六组数据.利用上面的方法进行数据处理,得出UASB流形分布(见表l、图4).42河南师范大学学报(白然科学版)1991年属勿SSCOD兰剑多吕①55(g/)LO加40印80】l月COD残留率(%)ǎ日。ó月圈2时间向COD与S沿离度h的分布圈3矩形脉冲及其对应的响应曲线表1示踪荆浓度和时间的关系01234,678,101112131415160.030