顆粒污泥膨脹床(EGSB)處理高濃度有機(jī)廢水的工藝與設(shè)備研究

1、開題報告 Lettinga教授和其同事自1974年首創(chuàng)了UASB厭氧反應(yīng)器之后，80年代后期，針對UASB的缺點，開始研究EGSB。EGSB與UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相似，呈細(xì)高型，采用處理水回流，通過高的水流上升速度（612m/h），使污泥床處于膨脹化狀態(tài)，從而保持了進(jìn)水與顆粒污泥的充分接觸。資料表明，EGSB可在12h的水力停留時間下，取得UASB工藝需要812h才能達(dá)到的效果。與UASB反應(yīng)器相比，EGSB有以下五個顯著特點：1）EGSB能在高負(fù)荷下取得高處理效率，尤其是在低溫條件下，對低濃度有機(jī)廢水的處理。EGSB在處理COD低于1000mg/L的廢水時仍然有很高的負(fù)荷和去除率。例如處理揮發(fā)

2、性有機(jī)酸廢水的試驗研究中達(dá)到同樣的去除率，在10時，UASB負(fù)荷為12kgCOD/(m3.d),EGSB為48 kgCOD/(m3.d)； 15時，UASB負(fù)荷為24 kgCOD/(m3.d)，EGSB為610 kgCOD/(m3.d)。2）EGSB反應(yīng)器內(nèi)維持很高的水流表觀上升流速。在UASB中液流最大上升速度僅為1m/h,而EGSB其速度可高達(dá)310m/h，最高可達(dá)15 m/h?？刹捎幂^大的高徑比（1540），細(xì)高型的反應(yīng)器構(gòu)造，有效地減少占地。3）EGSB的顆粒污泥床呈膨脹狀態(tài)，顆粒污泥性能良好。在高水力負(fù)荷條件下，顆粒污泥的粒徑較大（34mm），凝聚和沉降性能好（顆粒沉速可達(dá)6080m

3、/h），機(jī)械強度也較高（32104N/m2）。4）EGSB對布水系統(tǒng)要求較為寬松，但對三相分離器要求更為嚴(yán)格。高水力負(fù)荷，使得反應(yīng)器內(nèi)攪拌強度非常大，保證了顆粒污泥與廢水的充分接觸，強化了傳質(zhì)，有效地解決了UASB常見的溝流、死角和堵塞問題。但是高水力負(fù)荷和生物氣浮力攪拌的共同作用，容易發(fā)生污泥流失。因此，三相分離器的設(shè)計成為EGSB高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。 當(dāng)前，國外在長鏈脂肪酸廢水、甲醛和甲醇廢水、低濃度酒精廢水、酒精廢水和啤酒廢水、低溫麥芽糖廢水、蔗糖和VFA廢水等方面均進(jìn)行了相應(yīng)的研究，有些已經(jīng)具有了實用化的價值，而我國在這一領(lǐng)域的研究還很少，除了目前發(fā)表的少量的文獻(xiàn)綜述外，在可查到的資料

4、中僅見到王俠和王凱軍等在EGSB的應(yīng)用上進(jìn)行了初步的工作，而對EGSB內(nèi)部結(jié)構(gòu)（三相分離器和布水器）優(yōu)化、設(shè)備集成化的研究幾乎沒有。另外，國內(nèi)外對EGSB工藝啟動過程中污泥穩(wěn)定化的研究未出現(xiàn)過報道。 本課題的研究目標(biāo)是對EGSB反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，研究EGSB處理高濃度有機(jī)廢水的工藝參數(shù)對COD去除率的影響，找出最佳的操作條件。為厭氧污水處理工藝發(fā)展成成套的設(shè)備和技術(shù)提供理論依據(jù)，以便在我國現(xiàn)有的材料和加工技術(shù)上，開發(fā)出實用、經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強，集成度高的技術(shù)，使之能夠適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。1)膨脹床構(gòu)筑物和設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化 包括：三相分離器的設(shè)計優(yōu)化：在高的上升流速時，維持穩(wěn)

5、定的水力內(nèi)循環(huán)，并確保氣、液、固可靠地分離。布水系統(tǒng)的研究與開發(fā)：使得布水面小，布水系統(tǒng)與內(nèi)循環(huán)構(gòu)成微生物與有機(jī)質(zhì)充分接觸的水力環(huán)境。2)污泥穩(wěn)定化研究 研究影響污泥穩(wěn)定化的因素（溫度、pH值、污泥濃度、溶解氧）l研究影響污泥顆粒化的因素l污泥濃度沿反應(yīng)器高度的分布曲線l上流速度的變化對污泥床膨脹率的影響l研究操作條件（溫度、進(jìn)液pH值、SS、VFA、硫化物，上流速度，水力停留時間，有機(jī)負(fù)荷）對COD去除率的影響l研究進(jìn)水COD濃度變化程度對COD去除率的影響（即抗沖擊負(fù)荷能力）l研究揮發(fā)酸（VFA）的轉(zhuǎn)化規(guī)律 顆粒污泥形成的機(jī)理研究 顆粒污泥形成的機(jī)理研究 顆粒污泥膨脹床（EGSB）厭氧處理

6、技術(shù)代表了厭氧技術(shù)新的發(fā)展方向，性能良好，技術(shù)先進(jìn)，這些都經(jīng)過了國外實踐的檢驗，因此，將這一技術(shù)作為本項目的研究對象是可行的。設(shè)計多層三相分離器以及多向流布水 系統(tǒng) 2.污泥穩(wěn)定化研究n2001.122002.03 閱讀有關(guān)EGSB技術(shù)方面的參考書及文獻(xiàn)資料n2002.042002.05 設(shè)計加工EGSB小型試驗裝置 安裝調(diào)試n2002.062003.03 通過流體力學(xué)方法計算EGSB的布水系統(tǒng)、三相分離器的多種方式以及流體邊界條件，用實驗來驗證或修正n2002.102003.05 海南屯昌南坤淀粉廠廢水處理調(diào)試及現(xiàn)場研究 n2003.062003.12 現(xiàn)場和小試研究 n2004.032004.04 撰寫學(xué)位論文本項目預(yù)期的成果為：n確定EGSB工藝處理高濃度有機(jī)廢水的最佳操作條件，COD去除率達(dá)80以上；n優(yōu)化設(shè)計的三相分離器效率高，并開發(fā)出一套實用性強的EGSB反應(yīng)器n現(xiàn)已通過三相分離器和布水器的優(yōu)化設(shè)計，并加工了一套EGSB反應(yīng)器裝置（其中三相分離器可以拆裝），配套設(shè)備也已齊全；實驗室已具有用于本課題的主要測試儀器，如：測揮發(fā)酸（VF