傳質強化技術提高UASB反應器產甲烷能力的研究.pdf

1、UASB反應器是到目前為止應用實際工程最普遍的厭氧反應器之一，結構簡單，能有效降解多種高濃度有機廢水。造紙廢水中含有大量有機污染物，常采用厭氧生物反應方法進行處理。但是缺點是有機物降解率較低，產甲烷能力不高。因此，本文針對UASB反應器對造紙廢水處理進行研究，并通過改造反應器，提高造紙廢水的處理效率，促進產甲烷能力。
　　本文以造紙廢水化學組分分析為起點，采用水質常規測定方法、紅外等技術，分析造紙廢水的污染物質。結果發現，造紙廢水

2、的COD為10486-11108.11mg/L，B/C僅為0.156，可生化性較差;造紙廢水中還含有羥基、雙鍵以及苯環等基團，導致造紙廢水的色度比較大。經GC-MS檢測，廢液中共含有16種有機污染物，主要為芳香族化合物包括酚類、有機酸類等。
　　采用UASB反應器處理造紙廢水，控制反應器進水pH值為7.5，反應溫度為38℃，水力停留時間為24h，進行UASB反應器的啟動實驗。經過連續運行85d，當進水全部為造紙廢水時，出水COD為

3、3900-4195mg/L，COD去除率達到59-61％;出水氨氮為98-110mg/L，氨氮去除率達到59-61％;出水總磷為28-31mg/L，去除率達到40-42％;出水pH值在7.0-7.5之間，出水VFA在100-120mg/L; MLVSS達到9.861g/L，MLSS達到17.104g/L且逐漸上升，污泥負荷維持在1-1.2gCOD/(gMLVSS·d)之間;甲烷氣體體積所占比例達到39％，二氧化碳氣體體積所占比例達到34

4、％，并開始上升，硫化氫含量為13-16mg/m3。由COD和氨氮的去除率可以得到:反應器啟動獲得成功。
　　為提高UASB反應器的處理能力，對原有UASB反應器進行改造，在反應器接觸反應區間隔10cm設置圓缺型交錯排列的篩板。經過連續運行12d，最終出水COD、氨氮和總磷相對穩定，反應器中MLSS和MLVSS呈逐漸上升的趨勢，分別從18.24g/L和10.63g/L增加到42.24g/L和31.81g/L，污泥負荷為1.08gCO

5、D/(gMLVSS·d)。甲烷氣體體積所占比例在50％以上，高于二氧化碳的氣體體積所占比例，而且隨反應時間延長，氣體體積所占比例略有增長，硫化氫的含量較低，平均含量為9.8mg/m3。厭氧反應日產氣量從1425mL/d逐漸增加到1680mL/d，單位質量COD的產氣量從265mL/gCOD增大到290mL/gCOD，產甲烷量從134mL/gCOD增大到172mL/gCOD，甲烷轉化率達到50％左右。結果表明設置篩板能保證厭氧反應穩定運行

6、，提高甲烷產量。
　　為了驗證結構優化后的UASB反應器的處理能力及產甲烷能力，針對設置篩板的UASB反應器和無篩板的UASB反應器進行對比實驗。經過25 d連續運行，有篩板的反應器和無篩板的反應器的COD、氨氮和總磷去除率分別達到57％、56％、43％和50％、49％、28％，MLVSS濃度分別達到40g/L和30g/L，污泥負荷分別為0.3gCOD/(gMLVSS·d)和0.32gCOD/(gMLVSS·d)，日產氣量最大值分

7、別為1705mL/d和1435mL/d，單位質量COD產氣量最大值分別為300mL/gCOD和285mL/gCOD，產甲烷量分別為211mL/gCOD和171mL/gCOD，甲烷轉化率分別達到60％和49％。對比結果表明設置篩板能提高厭氧反應處理效果，提高甲烷產量。
　　為了考察厭氧反應器低溫處理能力，進行了低溫運行實驗。結果表明，當溫度從38℃降低到26℃時，有篩板的反應器對COD、氨氮和總磷的去除率下降，污泥濃度、產氣量、單位