二相UASB反应器处理草浆黑液动力学研究_王子波

第18卷第2期1997年4月华侨大学学报(自然科学版)JournalofHuaqiaoUnievrsity(NatuarSleienee)Vol.18APrN0.21997二相uAsB反应器处理草浆黑液动力学研究`王子波(华侨大学环境保护研究所,泉州362011)摘要采用二相UASB反应器处理碱法草浆黑液,并对结果进行了动力学分析,结果表明经过修正的Monod方程能够描述甲烷相基质的降解规律.当酸化相进水COD(化学耗氧量)为7.550~n.9819·L一’,甲烷相进水(酸化相出水)COD为5.059~8.8359·L一’时,由模型计算得难厌氧生物降解物质为1.316gCOD·L一’.由此可知,在本实验条件下甲烷相COD的最大去除率E二.二~85.11%.关键词二相UASB反应器,动力学模型,基质降解分类号X793.3废水生物处理的基本任务是去除基质,微生物的生长只是基质去除的结果.因此,在废水生物处理中,基质降解规律的研究就显得尤其重要.利用二相UASB反应器对草浆黑液进行动力学方面的基础研究,建立动力学模型并确定动力学常数,为工程中实际应用提供依据.1基质降解动力学模型基质(底物)降解的同时,微生物在生长.常用的微生物增长动力学关系式应推Monod方程式〔,〕,即S产一汽。石双-干~厕(1)式中产为微生物比增长速度,丙a二为微生物最大比增长速度,K,为饱和常数,S为基质浓度.微生物的增长是基质降解的结果,彼此之间存在定量的关系dX_,ds一~`-一~Ies丁esdtdt(2)式中X为微生物(污泥)浓度(g·L一’),Y为产率系数.基质比降解速度为dSq一灭石诬dX产一叉百层-_,dsI福下二“、dt`本文19洲一12一23收到华侨大学学报(自然科学版)1997年产。ax一Y又q,一Y又qma二,(3)将式(3)代入式(1)得Sq一qm一万天于干不’(4)2微生物生长动力学模型基质降解是微生物(污泥)生长的必然结果,Heukeleikan等人通过废水生物处理的大量实验研究,提出了如下的方程式〔“”〕dX(亩)g,,ds、,,,,一x弋丽)一八`人,(5)dX、、.`.,.,、`.、二,,、一_ds、、,_一_、_、一___、,__`一、l’,式中(赞),为微生物净增长速度,(赞)。为基质降解速度,Kd为衰减系数.扒’、dt尸“/Jp叭出一rJ/’了`目卜、~~’、dt/“/J~纵’,附~沃’`叨/J~护洲刁、~’在UASB反应器中微生物生长相当慢,污泥量变化很小.假定反应器为完全混合,污泥浓度为常数,对一个连续流的流通系统作微生物的物料衡算,式(5)可表示为、少、、产几卜é行才了、了`、(S。一S)一Kd,XY一X一一戈一下q一Xn(S。一S)一Kd,一一x一夕式中0一XV/QX。为污泥停留时间(d),X。为出水55的浓度(g·L一`),t为基质停留时间d(),Q为进水流量(L·d一`).50为进水基质COD(g·L一`),S为出水基质COD(g·L一`),V为反应器有效体积(L),,:一Y/X为常数.用10/和(S。一S)t/作图,可求得动力学常数Kd和,:.3试验方法和结果取某造纸厂草浆黑液,加工业H多04酸化析出木质素,用石灰乳调pH一5.5一6.0,测得溶液中eOD和50犷的浓度分别为7.550一11.9809·L一`和4·906一5.5009·L一`·二相UASB反应器,均用有机玻璃制成.酸化相为不带三相分离器的升流式反应器,体积8.87L;甲烷相为升流式厌氧污泥床,体积28.75L,酸化相、甲烷相均置于同一恒温箱内,温度(35.5士l)℃,试验结果如表1所示.表中t为甲烷相基质停留时间,L。为酸化相进水基质COD,S。为甲烷相进水基质COD度,S为甲烷相出水基质COD,G。为酸化相产气量,G。为甲烷相产气量,Q为进水流量,Ia为酸化相产气率,Ib为甲烷相产气率.表1二相UASB反应器试验结果O/L·d一’￡/dL。/g·L一’oS/g·L一’S/g·L一’G。/L·d一’G“L·d一’I。/L·g一’几/L·g一’500.5758.1545.708251638.9576.600320.4850057510.()527.2512.71742.35106.520.300.475005751102280122.87242.70115.620.28().45500.57511.2158.2752.91546.55128.610320.48510.5648.4155.4712.52535.0567.610.230.45第2期王子波:二相UASB反应器处理草浆黑液动力学研究195续表1Q/L·d一’l/dL。/g·L一’S。/g·L一’S/g·L一’aG/L·d一,G。/L·d一’aI/L·g一’几/L·g一’八口八0C6U