内循环(IC)厌氧反应器及处理造纸综合废水研究

IC厌氧技术的核心是借助反应器内所产沼气的提升作用实现内循环，达到强化过程传质、提高基质转化效率的作用。废水基质浓度愈大、沼气产生量愈大、内循环作用愈强、传质过程愈强烈、基质转化效率愈高，故IC厌氧特别适用于高浓有机废水处理。 IC厌氧技术是国外80年代中期开发的专利技术，国内研究起步于90年代末期。目前国内外研究主要集中在易降解废水的处理方面，缺乏系统的理论指导。本文首先对IC厌氧反应器的构造、工作原理进行了较详细地介绍，建立IC厌氧反应器的水力学模型，根据模型指导IC实验装置的设计加工，确定并优化IC装置关键参数，并将装置用于造纸综合废水处理，得到较满意的结果。 参考气提式反应器原理，依据能量守恒原则，建立IC厌氧反应器的水力学模型：(?)利用V++C语言编程解决模型复杂迭代计算，求出不同条件下IC反应器液体循环量。提出了理想循环量和理想管径的概念及其确定方法。应用灰色系统理论建模方法，首次建立了IC反应器处理量与理想管径的数学模型，明确了处理量和理想管径的定量关系，为IC厌氧反应器的优化设计奠定了理论基础。 西安建筑科技大学博士学位论文 些一。，465201一s.Zo84D dt一 提出了IC厌氧反应器设计的指导思想。在反应器设计中应重点考虑阻力系 数、循环管径、容积负荷、高径比、一级三相分离器的位置、表面流速等。启 动试验证实上述指导思想是合理的。建立了稳定运行状态下COD浓度与去除率 的灰色模型，为自动控制打下基础。 采用人工合成葡萄糖废水对自制lC厌氧反应器实验装置进行启动研究表 明:Ic厌氧反应器直接以skgc0D/m3.d的容积负荷进行启动，可在20天内短期 完成。在容积负荷达12 kgcoD/m3.d时，反应器内形成了连续的内循环流，coD 去除率达80%以上。最小水力停留时间为5.3h，最大容积负荷可达 32kgc0D/耐.d，coD去除率稳定在79%一86%范围内，表明该装置对有机物有 较高的处理能力。反应器出水55与HR飞，和产气率有关，HRI，减小和产气率增加 都会导致出水55增加。IC实验装置粗处理区和精处理区的体积比为4:1时，反 应器对有机物的去除效果较好。在负荷18 kgcoD/m3.d、HRT等于8h的条件下， IC装置处理造纸综合废水COD去除率可达62.8%，BOD去除率为78%，产气率 0.291/l .d的较好水平。 人工配水运行结束后，颗粒污泥尺寸增大，活性显著提高，vSS/TsS由80% 增加为91.7%。电镜观察表明，颗粒污泥表面生物相主要是互相缠绕的丝状菌， 颗粒表面形状凹凸不平，甲烷球菌和短杆菌则分布于颗粒污泥内部。污泥外表 面的部分微生物细胞密度大，内部结构较为松散，甚至为一个空的内腔，预示 大颗粒空腔污泥的洗出作用较强。处理过程中，厌氧颗粒污泥可保持VSS/T 55 为80%左右，产甲烷活性为1.104gCODCH#/( gVSS.d)水平。 造纸综合废水处理前后经高效液相色谱分子量分布分析表明:HRT=O时， 分子量分布主要在2000一6000，HRT=6h，分子量分布主要在500一2000， HRT=12h，分子量分布主要在1000以下。说明污染物降解主要发生在HRI， 6h的时段内，继续延长HRT，污染物降解程度增加较小，这与本文人工配水 试验获得的最小HRT=5 .3基本吻合。