生物制氢反应器启动的工程参数及其控制对策

研究了连续流生物制氢反应器(CSTR)启动的工程参数及其控制对策,选择了有机负荷作为生物制氢反应器启动的控制因子.结果表明,在污泥接种量VSS为17.74g/L的前提下,将进水有机负荷控制在8～16kg/(L·d),可在约12天就可以实现生物制氢反应器的快速启动.启动结束时,制氢反应系统内相应pH值和ORP稳定在4.32～460 mV;反应器产气量约为3 L/d,氢气含量达到75.77%;检测液相末端发酵产物,乙醇含量占44.58%,乙醇和乙酸的质量分数达到77.63%,为典型的乙醇型发酵.     

多段内循环厌氧反应器处理屠宰废水的中试

多段内循环厌氧反应器设计三段反应室,分别进行废水厌氧反应的三个过程。为探索该反应器处理中、高浓度有机废水的实际运行效果,以屠宰废水为处理对象,考察反应器对COD的去除效果。结果表明,当温度为36～38℃,COD容积负荷为0.5 kgCOD/(m3·d)时,反应器运行16天实现反应器的快速启动。进水COD浓度为1000mg/L,通过缩短水力停留时间(HRT)提高有机负荷,确定最佳的HRT为20h,对应的COD容积负荷为1.21 kgCOD/(m3·d),COD总去除率稳定达到93%。固定HRT=20 h,在COD容积负荷由低至高的提升阶段,分别为1.68,2.40,3.12,3.60和4.00 kg COD/(m3·d),反应器去除COD的总能力由94%降至80%,单位容积反应器产气率分别为0.9,1.4,1.0,1.9和2.1m3/(m3·d),去除单位COD产生的气体体积分布在0.29～0.33 m3/kg COD之间。     

EGSB反应器以红糖为底物连续发酵制氢

本实验采用市售红糖为启动和连续运行阶段的底物,使用EGSB反应器进行连续发酵生物制氢,通过控制OLR使系统形成了稳定的乙醇型发酵。在水力停留时间为2 h,每天容积负荷为97.2 kg COD/m3条件下,得到最大5.73 L/(L.d)的氢气产率和氢气含量平均为41.27%。     

改进型UASB处理白酒废水启动及运行效能研究

采用改进型中温上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理白酒废水,研究UASB反应器启动、提高负荷、稳定运行阶段及污泥颗粒化过程。结果表明,当COD容积负荷控制在0.5~2.0 kg/(m3·d)内,经过25 d优化运行,UASB可以成功启动,COD去除率稳定在80%以上。在稳定阶段,UASB反应器最大COD容积负荷为12 kg/(m3·d),COD平均去除率可达为82.1%,出水p H稳定在7.0~7.1,挥发性脂肪酸(VFA)的质量浓度降低至240 mg/L,产气量为6.8L/d左右,达到最佳运行效果。可为白酒废水处理提供科学依据。     

耦合生物反应器处理低碳氮比污水特性研究

基于流离、多相生物反应原理开发了耦合生物反应器,探讨了耦合生物反应器及其污水处理、污泥减量特性。研究表明,耦合生物反应器进水COD负荷从0.49 kg/(m3.d)上升到1.93 kg/(m3.d)时,均可使COD去除率达85%以上。实验中通过调节各种工艺,确定在微量曝气+缺氧+好氧工况中可以达到良好的处理效果。在该工况下的水力停留时间(HTR)为8 h时,缺氧区体积比为43%,总氮去除率86.7%,出水总氮<15 mg/L。耦合生物反应器污泥减量效果好,反应器每千克COD的污泥平均产率为0.068 kg。     

HCR工艺处理高浓度氨氮有机废水

研究了高效好氧生物反应器(HCR)系统处理高浓度氨氮有机废水的可行性,对影响系统处理效果的因素进行了分析和探讨.结果表明:当进水中氨氮为2 000～2 200 mg/L、COD 500～9000 mg/L、pH 9.5～10.0,系统反应的水力停留时间7.0～7.5 h时,氨氮去除率最高达到72%以上,氨氮容积负荷最高达到4.8 kg/(m3·d)以上,COD容积负荷最高达到21.6 kg/(m3·d).说明HCR系统预处理高浓度氨氮有机废水可行.     

季戊四醇废水处理工程实践

介绍了河南某季戊四醇废水处理工程,该工程采用IC内循环厌氧反应器+A/O式活性污泥池+曝气生物滤池为主的工艺,对上述各个系统的运行效果进行分析。IC内循环厌氧反应器有机负荷可达2 kg COD/(m~3·d),COD去除率为50%以上,A/O式活性污泥池有机负荷为0.5kg COD/(m~3·d),COD去除率为90%以上,出水COD小于100 mg/L,出水指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。     

不同OLR对流固共筑生物膜ABR生物制氢系统影响

以启动成功的厌氧折流板生物制氢反应器(ABR)作为实验装置,并以配置不同有机负荷质量浓度的红糖废水作为实验底物,通过分阶段调控水力停留时间(HRT)和进水COD质量浓度的方式研究了5,6.7,10,12,14,16 kg/(m~3·d)6种不同有机负荷对ABR系统的影响。实验结果表明,当受到一定范围内的有机负荷冲击时,ABR系统经过2—5 d的适应期可以恢复稳定,且适应期随反应的进行逐渐缩短,说明在一定范围内随着有机负荷的提高,ABR系统的稳定性能逐渐增强;当HRT为12 h、进水COD质量浓度达到8 000 mg/L时[有机负荷(COD)约16 kg/(m~3·d)],有机负荷超出ABR系统承受能力并导致系统发生酸化,pH值最低降低到3.98,COD去除率及总产氢速率降低。本研究为ABR反应器在实际中的运用提供了理论基础。     

CSTR厌氧发酵产氢系统中载体强化的研究

利用糖蜜废水作为发酵底物,以有效容积为5.4 L的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,考察了载体强化(颗粒状活性碳)对生物制氢工艺的影响。研究表明,CSTR反应器采用经好氧曝气预处理的污泥作为接种污泥,温度控制在36°C,水力停留时间(HRT)6 h。有机负荷(OLR)在8～24 kg/m3d的范围之间变化时,可以发现产气量和产氢量随着OLR的提高而有所增加。发酵气体的主要成分是CO2和H2,其中H2的含量为38.4%～41%。反应器在OLR 24 kg/m3d时得到了最大产氢率3.56 L。另外,OLR和VSS/SS两者呈现明显的反比关系,线性关系可以表示为y=-0.6x+78(r2=0.4948)。颗粒状活性碳能使产氢系统中氢气的产量、pH值和液相发酵产物更加稳定,可作为发酵产氢的载体强化材料。     

UASB-SBR组合工艺处理小麦酒精废水

采用升流式厌氧污泥床(UASB)-序批式反应器(SBR)组合工艺研究对小麦酒精废水的处理效果。研究结果表明:在中温(37±2)℃条件下,采用UASB反应器处理小麦酒精废水,容积负荷可达到13.0 kg/(m3·d),COD去除率稳定在85%左右,厌氧出水COD保持在1650mg/L以下,出水挥发性脂肪酸(VFA)稳定在3.5mmol/L以下,反应器的沼气产量维持在17L/d左右,反应器运行稳定;采用SBR反应器处理小麦酒精废水厌氧出水,容积负荷为1.6kg/(m3·d),COD去除率基本保持在80%以上。经过两级生物处理,出水COD在300 mg/L以下,达到接入市政污水管网的标准。     

黄贮玉米秸秆在全混流、竖向推流、折流板竖向推流反应器中的厌氧发酵特性

为提高厌氧发酵的效率和秸秆利用率,将玉米干秸秆经过物理生物联合预处理形成黄贮玉米秸秆。本研究通过实验考察了黄贮玉米秸秆在竖向推流反应器（vertical plug flow,VPF）、全混流反应器（continuous stirred tank reactor,CSTR）和由本文作者课题组首创的折流板竖向推流反应器（baffled vertical plug flow,BVPF）中的厌氧发酵产气性能。结果表明,VPF反应器在有机负荷率（organic loading rate,OLR）为0.5gVS/(L·d)时运行良好,但提高OLR会出现出料困难的问题。CSTR有搅拌装置,所以反应器能够快速达到产气平衡。在OLR为1gVS/(L·d)时,BVPF达到稳定所需时间比CSTR多7天,但最终趋于稳定时CSTR和BVPF反应器的单位挥发性固体（volatile solid,VS）的日产气量分别为390.9mL和382.4mL。在OLR为2gVS/(L·d)时,BVPF达到稳定所需时间仅比CSTR多2天,稳定时CSTR和BVPF反应器的单位VS日产气量分别为291.3mL和294.9mL。此外,3种反应器在运行阶段,pH和VFA/TIC值都能维持稳定。在提高OLR后,BVPF和CSTR能够达到新的平衡状态。本实验结果表明VPF反应器只能用于低OLR的情况;CSTR达到稳定状态所需的时间较短,但CSTR和BVPF在稳定运行时的产气效率基本持平。由于BVPF的耗能量、耗水量低,因此该类反应器有良好的商业应用前景。     

厌氧生物法处理皂素废水的试验研究

采用UASB厌氧反应器处理高浓度皂素废水,试验结果表明,当温度控制在35～40℃、pH在6.8～7.5之间、COD容积负荷保持在6.0kg/(m3.d)时,COD去除率可达到90%以上。     

用单位底物降解速率常数评价厌氧生物反应器的启动性能

采用人工配制蔗糖废水对设计的复合UASB反应器运行性能进行了实验研究,经过6个阶段55 d的启动过程,反应器进水容积负荷从2.09 kg COD/(m3.d)提高到28.02 kg COD/(m3.d),COD去除率达到98.45%。为描述反应器启动过程各阶段运行性能变化,提出了单位底物降解速率常数K2’值评价法。结果表明,复合UASB反应器在第5阶段达到了最佳运行工况。用K2’评价法对一些文献报道的厌氧反应器启动过程的实验数据进行了计算,对运行性能进行了对比评价。     

CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较

为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器（CSTR）和厌氧接触式反应器（ACR）的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8 g MLVSS·L^-1、进水COD 5000 mg·L^-1、HRT 12 h、温度（35±1）℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9 L·d^-1和0.15 L·(g MLVSS·d)^-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。     

内导流式EGSB反应器处理废水效能研究

通过对照试验,探讨了自行研制的内导流式EGSB(Expanded granular sludge bed)反应器的废水处理效果.研究结果表明,在中温条件下(35±1)℃,当COD容积负荷在18.2 kg·m-3·d-1时,COD去除率可达80.4%以上;进水COD浓度在22 089～22 106 mg·L-1,水力负荷为3.5 m·h-1,进水COD容积负荷达到22.1 kg·m-3·d-1时,COD去除率可达到74.8%以上.通过在相同运行条件下的对比研究可知,由于导流板的作用,内导流式EGSB反应器比普通EGSB反应器有更高的污泥床膨胀率和更好的COD去除效果.     

粉煤灰复合滤料曝气生物滤池处理污水试验研究

采用粉煤灰复合滤料曝气生物滤池(BAF)装置处理污水,研究了气水体积比、水力负荷、进水污染物负荷对COD和NH3-N去除效果的影响。结果表明,在进水COD和NH3-N的质量浓度分别为200mg/L和25mg/L时,适宜的气水体积比为10:1,COD和NH3-N的去除率能够分别达到77.93%和84.78%;适宜的水力负荷为1.01 m3/(m.2h),COD和NH3-N的去除率能够分别达到87.88%和90.01%。反应器具有较强的抗污染物冲击负荷的能力,有机负荷在1.03～3.68kg/(m.3d)时,COD去除率均保持在75%以上;当氨氮负荷在0.22～0.44kg/(m.3d)化时,NH3-N去除率均保持在85%以上。     

UASB处理牛奶废水的试验研究

利用厌氧反应器在中温条件下处理牛奶废水。当进水浓度在3000mg／L,水力停留时间在9h时,容积负荷达到9．6kgCOD／（ms．d）以上,COD去除率稳定在85％以上。通过本试验取得的效果．为利用厌氧技术处理牛奶废水提供了设计依据。     

有效碱度对螺旋式自循环厌氧反应器性能的影响

采用模拟废水研究了有效碱度对螺旋式自循环(SPAC))厌氧反应器运行性能的影响.结果表明,SPAC厌氧反应器的最大容积负荷为53.0 g/(L·d),化学耗氧量(CDD)去除率为84.2%,容积负荷承载力为44.6 g/(L·d),容积沼气产率为21.50 L/(L·d).在最佳工况下,碱度供给速率为9.6 g/(L·d).碱度消耗速率为4.8 g/(L·d),有效碱度为1 000 mg/L.进水碱度与进水COD之比为0.19,出水碱度与挥发性有机酸(VFA)之比(ALKout/VFA)为1.75,消耗碱度与去除COD之比为0.10.     

浮选与生物吸附联合处理含油污水研究

采用浮选与AB法联合工艺处理含油污水。试验表明:调节pH为6.5～7.8,按20～40 mg/L比例投加PAC,浮选对油和COD的平均去除率分别为70.3%、42.6%;AB法的A段在HRT=48 min、DO为0.8～1.2 mg/L时,COD平均去除率为35.9%,COD负荷达到3.68 kg/(m3.d);B段在HRT为8.0 h、DO为2.5～3.0 mg/L时,COD的平均去除率为58.0%,COD负荷为0.36 kg/(m3.d)。处理后的出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。     

污泥负荷对UBF处理农村污水的影响

研究了在常温条件下不同污泥负荷对UBF反应器污水处理性能的影响。结果表明在进水浓度为1200 mg/L、水力停留时间（HRT）为10 h、污泥负荷为0．59 kg COD/kg MLSS·d时,UBF对COD的去除效果最佳,达80．14％;在污泥负荷达到1．01 kg COD/kg MLSS·d之前,污泥中生物量比例随着污泥负荷的增加而增加,MLVSS/MLSS值可达0．89;UBF反应器对污水可生化性有较好的改善效果,BOD5/CODCr比值增幅可达28．52％,且低污泥负荷更有利于污水可生化性的改善。