内循环SBR反应器论文（精选5篇）
内循环SBR反应器论文 篇1
前言
通常而言, 立足污水成分分析, 若其中不涵盖有大量降解难度大的有机物质, 在去除COD时相对较为容易, 然而, 去除氮磷的进程却稍显复杂, 一般跟硝化及反硝化是息息相关的, 同时还会涉及到微生物吸磷与释磷等多个进程, 开展各个过程所需达到的目标是各不相同的, 加之针对基质类型以及微生物组成、所处环境条件提出的需求存在差异性, 譬如说, 反硝化聚磷菌属于异养菌且其拥有十分快速生长速度, 硝化菌则属于异养菌且其繁殖生长速度相对趋缓, 由此可见, 二者对应的生长环境条件显然是不同的, 存在较大差异, 若合理运用传统意义上的污水处理方式, 在相同反应器中普遍较难获得良好而同步脱氮除磷成效。所以, 在此以处理城市生活污水 (低温低氮低COD) 为例展开探究, 尽可能在同个工艺系统所涉及的各个进程中全面结合其各自所需适合反应条件, 旨在实现良好脱氮除磷成效的有效获取。纵观可知, 不管是运用传统意义上的除磷方式, 还是进行先进除磷工艺研究, 在其实际的反应进程当中均进行厌氧段的合理设立, 在厌氧段, 聚磷菌能够针对聚磷实施有效水解, 并通过磷酸盐模式将其在水中完成释放, 与此同时, 实现能量获得, 可把污水中容易进行降解的挥发性脂肪酸合成PHB当做是后续好氧段实际所需能源物质。立足传统研究实践可知, 厌氧段为生物磷难以或缺的重要阶段, 基于此就内循环SBR反应器同步脱氮除磷实验研究展开简要介绍, 通过内循环SBR反应器应用完成城市生活污水处理所涉及的脱氮除磷进程实施, 进水完成之后没有经过厌氧段便直接曝气, 依然可获较佳除磷成效。
1 内循环SBR反应器无厌氧段实现同步脱氮除磷
1.1 污水水质
进水运用的是合成废水, 葡萄糖为主要所采用的碳源, 氨氮则主要运用的是氯化铵, 基于磷酸二氢钾针对水中溶解性磷酸盐实施模拟, 同时加入碳酸氢钠就具体PH值实施合理调节, 力求将PH值控制与7到8范围之内, 其对应具体成分如表1所示。
1.2实验装置
内循环SBR反应器通常选择使用有机玻璃进行有效制作, 其一般是由内桶以及外桶共同组成的。其中, 内桶的底部是处于相连状态的, 其对应直径是八厘米, 外桶实际直径是十五厘米, 高度是七十厘米, 总体积能够达到十二升。于反应器内部位置实现桶曝气, 在内桶跟外桶之间污水能够完成循环流动, 具体参考如下实验装置图 (图1) 。
1.3 运行方式
纵观实验具体运行进程, 通常合理选用瞬时进水~曝气四个小时~沉淀半个小时~瞬时出水~静置一个小时的厢房方式, 在此没有进行厌氧段的合理设立, 基于鼓风是好氧曝气, 在开始曝气的时候, DO浓度值能够达到6mg·L-1。所使用的接种活性污泥来源于某市第一污水处理厂, 在最初阶段时, 反应器中涉及的接种活性污泥浓度能够达到约3000mg·L-1, 基于上述手段应实现驯化培养, 约在七个天之后, 污泥外观整体呈现出黄褐色这种颜色, 同时能够获取相对较为良好的活性成效及沉淀效果, 第十五天是开始实施试运行工作。
1.4 分析方式
具体地, 运用重络酸钾法针对COD展开分析;运用钠式试剂光度法就NH4+-N实施分析;采用分二磺酸光度法针对NO3+-N进行分析;基于钼锑抗分光光度法分析TP;通过:N- (1-萘基) -乙二胺光度法细化分析NO2--N。
1.5 结果讨论
基于内循环型SBR反应器的合理运用, 使得城市生活污水一体化脱氮除磷得以全面实现, 若曝气时间达到四个小时, 开始曝气是DO浓度能够达到6mg·L-1, 且PH值控制在7到8范围内时, 反应器在去除COD以及TIN、TP以及进程当中均可获良好成效。进水中的COD浓度能够从170~260mg·L-1降至出水中的4~48mg·L-1;进水中TP浓度能够从8~20mg·L-1降至出水中的0~1.4mg·L-1;进水中NH+4-N浓度能够从20~30mg·L-1降至到出水中的0~2.0mg·L-1。相对应的, 去除COD的效率能够达到约89.7%±6.5%, 去除TIN的效率能够达到百分之七十左右, 去除TP的效率大概是95.6%±4.4%, NH+4-N实现转化的对应转化率是97.4%±3.6%。纵观整个反应进程, 未历经厌氧释磷便直接进行曝气, 依然能够获得相对较为良好的除磷成效, 磷的实际变化状态是在升高之后呈现出快速下降趋势, 对比传统意义上的研究成果, 存在不同之处, 其成因尚待深入探究, 涵盖有多种可能性, 有可能是本次研究中实施驯化的聚磷菌相对特别, 其所需释磷厌氧环境较为宽松, 处于开始曝气三十分钟低溶解环境中时, 细胞内聚磷可被有效水解, 基于对废水中容易进行降解的有机物的合理运用, 完成PHB合理, 做到磷的部分释放;同时又可能是本次研究中进行驯化的活性污泥中存在跟常规聚磷菌有着一定差异的其他类型菌种的存在, 导致对应除磷方式有别于传统除磷理论。温度处于五摄氏度至三十摄氏度范围内, 开始曝气时, DO浓度为5至8mg·L-1, 且PH值处于7至8范围内产生一系列变化的时候, 在本研究中, 除磷效果似乎未受较大影响。
2 结束语
综上, 在处理城市生活污水进程当中, 优化运用内循环型SBR反应器能够获得良好的一体化脱氮除磷成效。此工艺技术颇具较强工业化应用价值, 现如今仍需进行详细的基础性研究工作, 力求为技术普及推广奠定扎实基础。
参考文献
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内循环SBR反应器论文 篇2
采用新型三相内循环反应器处理生活污水,原污水COD值在228.3 ～592.5mg/L之间,NH3-N值在29.24～48.72mg/L之间,SS值在150～400mg/L之间,pH值为6.8～7.2,通过控制污泥浓度、水力停留时间及曝气量,分析了反应器对COD、NH3-N和SS的`去除情况.试验结果表明:在污泥浓度为4500mg/L、水力停留时间为2小时、曝气量为200L/h的条件下, COD去除率为90.65%左右; NH3-N去除率为87.46%左右; SS去除率为94.7%左右.该反应器具有高效、低耗和低成本的优点,为处理生活污水提供了新的参考依据.
作 者：张胜 蒋晓昊 袁慧 王国威 ZHANG Sheng JIANG Xiao-hao YUAN Hui WANG Guo-wei 作者单位：河北工程大学,城市建设学院,河北,邯郸,056038 刊 名：广州化工 英文刊名：GUANGZHOU CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 37(9) 分类号：X5 关键词：三相内循环反应器 污泥浓度 水力停留时间 曝气量 去除率
内循环SBR反应器论文 篇3
关键词：SBR法,动力学,基质降解,回归分析
序批式活性污泥法 (Sequencing Batch Reactor) 又简称为SBR法, 完整的运行过程包括进水、反应、沉淀、排水和待机5个阶段, 属于间歇运行的生物处理工艺[1]。由于SBR法具有工艺简单, 耐冲击负荷能力高, 脱氮除磷效果较好等优点[2], 目前在国内得到广泛的应用[3,4]。对于序批式活性污泥法的基质降解的数学模式主要包括两种:第一种是经验模式, 典型代表是埃肯费尔德 (Eckenfelder) 模式;第二种是基本模式, 即将莫诺 (Mo nod) 方程式引入污水生物处理的设计和运行之中, 该模式以微生物生理学为基础, 适用于单一基质的污水。David Quesnel等利用Monod方程得出了好氧生物法处理难生物降解废水的动力学系数。本研究即是对SBR反应器内基质降解的速度、浓度等因素之间的关系进行初步的探讨, 对优化SBR工艺的设计和运行具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 序批式活性污泥反应器
SBR反应器有效容积3.4 L, 采用有机玻璃制成。采用电磁式空气压缩机对系统提供曝气, 曝气头设在反应器底部, 空气管路上设有空气阀门用来调节曝气量的大小。
1.2 试验水质与分析方法
试验中接种的活性污泥取自污水处理厂, 驯化活性污泥的污水为普通的生活污水。污水的各项水质参数在取样后立即进行分析。试验过程中主要检测项目包括:COD、总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等, 分析方法依照国家环保局编写的《水与废水检测分析方法》第4版进行[6]。
1.3 试验方法
1) 基本假设。进入曝气池内的污水水质和微生物浓度都是均匀的;基质是可溶性的, 且不含有毒有害物质;曝气池处于完全混合状态, 且稳定运行;沉淀阶段固液分离情况良好;排水阶段, 微生物失去活性, 且出水水质、微生物浓度均匀恒定[7]。
2) 试验方法。试验所采用控制曝气瞬时进水的方式, 属于完全混合式反应器。将运行条件控制在HRT=8.0 h, p H=7.5, DO=1.0 mg/L, COD=458.68 mg/L, NH4+-N=47.12 mg/L, TN=59.18 mg/L, TP=5.32 mg/L, MLSS=4 883 mg/L, 对COD, NH4+-N, NOx--N, TN的浓度随反应进行时间的变化轨迹进行跟踪, 以得出它们的变化规律。
2 结果与分析
2.1 硝化和反硝化反应动力学
硝化反应分为两步:首先NH4+-N在亚硝酸菌的作用下转化为NO2--N, 之后NO2--N在硝酸菌的作用下氧化为NO3--N。生物脱氮动力学是表征硝酸盐和有机物的微生物比增长率关系。在硝化反应中, 氨氧化细菌的比增长速度为0.4 d~0.5 d, 小于亚硝酸盐氧化菌的比增长速度, 并且硝化反应常数KN很小。所以, 在稳态条件下, 氨氧化细菌将NH4+-N氧化为亚硝酸盐的过程是NH4+转化为NO3-的限制步骤。因此, 硝化反应更加接近Monod关系的基本条件, 如式 (1) 所示。
其中, μNS为微生物比增长速率, d-1; (μmax) NS为最大比增长速率, d-1;KN为饱和常数, 15℃时取值0.4 mg/L;X为亚硝酸菌浓度, mg/L;ρN为反应时间。
反硝化反应属于还原反应, 即NO3--N和NO2--N被还原为分子氮气, 在此过程中功能菌为反硝化菌。反硝化菌的增殖速率和底物去除的动力学也可以用Monod方程来描述, 如式 (2) 所示。
其中, μD为反硝化菌的比增长速率, h-1; (μmax) D为反硝化菌的最大比增长速率, h-1;D为NO3--N的浓度, mg/L;KD为底物NO3--N的饱和常数, mg/L。
当饱和常数小于硝酸盐浓度时, 认为比增长速率μD与底物浓度D之间为零级反应关系。在大多数情况下, 饱和常数KN取值在0.8 mg/L~1.2 mg/L范围, 与氨氮的浓度相比可以忽略不计, 就基质而言硝化速度可被认为是零级反应。所以, NH4+-N的氧化速度可以近似等于其最大氧化速度 (μmax) NS和亚硝酸菌浓度的乘积。即式 (1) 可以改写成式 (3) 。
2.2 动力参数的确定与讨论
如图1所示, 从进水至反应结束的整个过程中都伴随着氨氮的去除, 并且呈现逐渐递减的趋势。在亚硝化细菌浓度几乎不变的情况下, 氨氮的降解速率应近似为一个常数。但是, 按照实测数据, 随着反应时间的延长氨氮降解速率呈小幅下降之势, 可能是反应器内含有许多异养型硝化菌。在初期有机物浓度较高, 异养硝化菌的代谢速度较快, 导致氨氮的降解。之后, 有机物逐渐被消耗完, 异养硝化菌的代谢能力下降, 则氨氮的降解速率也随之下降。
图2为总氮的降解以及拟合曲线。在反应开始的0 h~3 h内, 总氮的去除速率较大;之后去除速率变小。在起始的3 h内, 平均反硝化速率分别达到17.62 mg TN/h, 14.18 mg TN/h, 8.40 mg TN/h和6.40 mg TN/h;但是3 h之后, 反硝化速率急剧下降, 仅有1.81 mg TN/h。反硝化反应伴随着系统内整个反应的进行, 可被利用的碳源减少, 速率也逐渐降低。从总氮的去除规律可以得出, 反硝化反应的速率与进水中的有机底物, 尤其是易降解的有机物的含量多少有密切的关系, 易降解的有机物含量越高, 反硝化的速率越快, 反之则愈慢。
2.3 有机物去除动力学
吸附过程和底物分解过程是有机物去除的两个主要的过程。当污水与活性污泥发生接触时, 有机物在短时间内被大量去除, 这种现象称为初期吸附。随着反应的进行, 被吸附的有机物一部分被微生物水解为小分子有机物, 然后被摄入微生物体内, 这就是微生物的同化作用。活性污泥微生物的耗氧量在吸附发生的初期, 与表观有机物的去除量并无直接关系, 而是与被同化的量有关。在本试验中, 活性污泥系统在初期表现出较强的吸附作用。活性污泥微生物的酶促反应即为底物分解的过程。目前, 用来描述底物分解过程的公式很多, 其中, 比较常用的是埃肯弗尔德 (Eckenfelder) 公式。在活性污泥微生物的对数增殖期, 有机底物的降解规律可以用下式表示:
其中, Y为产率系数;S为底物浓度, mg/L, 以BOD或CODCr表征;X为混合液悬浮固体浓度;t为反应时间。
这说明在对数增殖期初期, 有机底物是按对数规律进行降解的。当进入减速增长期后, 有机底物不充足时, 根据Eckenfelder公式, 底物的降解规律是:
上式说明当系统内具有相同污泥浓度时, 当微生物进入减数增长期的时候有机物浓度降低, 有机底物按照对数规律进行降解。
污泥浓度不同的时候, 速率常数K1, K2和常数C1, C2并不相同。本次试验目的就是考察不同条件下有机物的降解规律, 找出在不同的污泥浓度条件下, 有机底物降解速率常数K1, K2和常数C1, C2。
图3出示了整个反应期内COD浓度随时间变化曲线, 试验结果表明, 在整个反应期内, 降解速率的变化范围在-3.96 mg COD/h~300.08 mg COD/h, 对COD的降解速率呈现逐步降低的趋势, 初步分析原因可能为, 在较低溶解氧浓度条件下, 在初期的COD的去除中, 微生物的吸附降解起着较大的作用。活性污泥与污水接触的初期以吸附为主。然而, 对于生物降解的吸收和吸附而言并不能完全区分开来, 因此在初期, 溶解性有机底物的去除是吸附与吸收共同作用的结果。在进水最初2 h内, COD的平均降解速率达到162.21 mg/h, 去除率达到约79.80%。2 h之后的各时间段里, 系统内的COD浓度逐渐降低, 并且大部分均是一些比较难降解的有机底物, 也是导致系统内COD降解速率降低的原因。对初期和反应后期的降解速率曲线进行线性拟合, 方程式分别为ln S=e (-0.652 1t+6.105 9) 和ln S=e (-0.181 1t+4.625 6) , COD降解速率的常数K1, K2相差较大, 在反应初期K1较大的原因主要取决于活性污泥在初期具有较强的吸附作用, 使得COD在短时间内迅速下降。
3 结语
1) 整个反应期内, COD降解速率的变化范围-3.96 mg COD/h~300.08 mg COD/h, 降解速率呈现逐步降低的趋势;氨氮的降解速率随着反应时间的延长呈小幅下降之势;总氮的降解在反应开始的0 h~3 h内, 总去除速率较大, 之后去除速率变小。2) 根据试验数据, 分别对COD, NH3-N和TN降解数据进行线性回归, 以分别求出各自的减速增殖速度常数K2, 得出相应的底物降解动力学方程:COD:ln S=e (-0.652 1t+6.105 9) (初期) 和ln S=e (-0.181 1t+4.625 6) (后期) 。NH3-N:ln S=e (-0.387 4t+3.886 0) 。TN:ln S=e (-0.243 9t+4.048 0) (初期) 和ln S=e (-0.077 4t+3.547 8) (后期) 。3) 研究表明, 在本试验工艺参数条件下, SBR内的基质降解动力学关系符合一级反应方程。
参考文献
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内循环SBR反应器论文 篇4
旋流内循环厌氧反应器中厌氧颗粒污泥特性研究
摘要：厌氧颗粒污泥是厌氧反应器高效、稳定运行的核心.在实验条件下,以旋流内循环厌氧反应器处理酒精废水为例,对厌氧颗粒污泥的形态、粒径、沉速以及产甲烷活性做进一步的.研究.反应器运行120d后测各项指标,下反应室的厌氧颗粒污泥粒径集中在1.50mm～2.50mm之间,最大比产甲烷速率为328 mL/gVSS・d;上反应室的厌氧颗粒污泥粒径集中在0.5mm～1.00mm之间,最大比产甲烷速率为206 mL/gVSS・d.颗粒污泥的沉降速度最大近140 m/h,VSS/SS由启动时的0.60提高到了0.85.试验表明,旋流传质的水力条件较好,有利于形成沉降性能好和产甲烷活性高的颗粒污泥.作 者：丁玉 何争光 DING Yu HE Zheng-guang 作者单位：郑州大学水利与环境学院,郑州,450002期 刊：广州化工 Journal：GUANGZHOU CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：,38(4)分类号：X7关键词：EIC反应器 厌氧颗粒污泥 粒径 沉降速度 活性
内循环SBR反应器论文 篇5
1 新型内循环厌氧反应器设计参数及运行参数
1.1 进水水量、水质
云南某酒业有限公司主要采用高粱为原料的酿酒工艺, 高浓度的有机废水主要来自加工过程中的高浓度锅底水, 煮粮水与原老车间综合废水等。设计进水水量为400m3/d。设计进水水质:CODcr:13000mg/L, p H:4.5~5, 温度:30℃~37℃。
1.2 新型内循环厌氧反应器
新型内循环厌氧反应器采用一座直径为5.2m, 高度22.6m, 有效高度为18.2m, 钢罐结构形式, 钢罐外设保温层减少因环境变化产生的温差。
1.3 工艺参数控制范围
厌氧微生物的主要影响因素主要有温度、p H和进水负荷等[2]。根据影响因素, 选择运行工艺参数的控制范围为:温度:30℃~37℃;p H:6~8;水力负荷:5~6m3/ (m2·h) 。工艺参数的主要控制手段为:进水温度的控制利用蒸汽自动加热和罐体保温方式, 进水p H的调节直接通过加药实现, 水力负荷利用进水流量计和进水泵联动控制。
2 运行概况及结果分析
该新型内循环厌氧反应器2014年6月启动运行, 2014年10月达到设计的水质和水量, 并保持稳定运行。稳定运行期间, 经过对进水容积负荷、进出水p H值、COD去除率等常规检测参数进行记录和分析, 分析结果如下。
2.1 进/出水COD值与COD去除率的关系
新型内循环厌氧反应器的运行效果最直观的方法是通过进水COD值、出水COD值和COD去除率来判断。本项目在稳定运行过程中进水COD值与去除率曲线图如图1所示, 出水COD值与去除率曲线图如图2所示。
从图1可知, 进水COD值变化区间为9100~18600mg/L, 最大值比最小值大将近一倍, 变化幅度大, 主要是受酒厂排放废水的影响;进水COD值在11300~18000mg/L期间, 去除率大于85%, 最高可达92%;在得到的数据中, 进水COD值的增加有利于COD的去除。由于新型内循环厌氧反应器内是通过气水混合进行搅拌, 当进水COD值较低时, 搅拌无法满足全混流状态, 影响COD值的去除, 但若搅拌过大, 新型内循环厌氧反应器内的泥就易跟水一起溢出。
从图2可知, 出水COD值变化区间范围为1150~2150mg/L, 最大值比最小值大将近一倍, 变化幅度大, 对后续生化系统还是会造成一定的冲击;出水COD值变化的曲线与去除率相反, 但与进水COD值的变化相关性不大。
2.2 进水容积负荷与COD去除率的关系
进水水质的变化, 引起进水容积负荷的变化, 进水容积负荷与COD的去除率曲线图如图3所示。
从图3分析可知, 容积负荷在9.4~19.2 kg COD/ (m3·d) 之间, COD去除率在0.78~0.92之间, COD去除率大于85%的几率为93%, 说明该内循环厌氧反应器抗负荷变化能力强;当进水容积负荷低于19.17 kg COD/ (m3·d) 时, 根据图中容积负荷曲线的变化趋势与COD去除率曲线的变化相近, 当进水负荷在不小于12kgCOD/ (m3·d) 时, COD去除率大于85%, 去除效果稳定。
2.3 进水p H值与出水p H值的关系
p H值是作为反映新型内循环厌氧反应器微生物水解、酸化和甲烷化阶段的参数, 在稳定运行期间, 也作为工程中新型内循环厌氧反应器微生物是否稳定的简便判断方法, 尽管相对VFA、ALK等参数来说具有延迟性, 但就其方便性在厌氧处理工程实际运行过程中被广泛的应用[3]。进水p H值与出水p H值的曲线图关系如图4所示。
从图4分析可知, 进水p H值经加药调节后变化区间在5.9~6.5之间, 变化幅度为0.6, 基本稳定在7.5~7.8之间, 变化幅度为0.3, 相对于进水p H值变化, 出水p H值变化幅度较小、稳定;从曲线上来看, 进水p H值的变化会引起出水p H值的变化, 但变化时间相对延后1天左右。
3结语
通过将新型内循环厌氧反应器在酒精行业废水中的工程应用, 可得到实际稳定运行过程中, 进水容积负荷在9.4~19.2 kgCOD/ (m3·d) 、p H值在5.6~6.5的变化范围内, COD值去除率基本能维持在85%以上, 表明新型内循环厌氧反应器在酒精行业废水中抗容积负荷变化能力强, 去除效率稳定。利用p H值作为判断反应器内微生物的处理状况具有延迟性, 但在持续的观察过程中, 是可行的。
参考文献
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