气升内循环反应器在豆制品废水处理中的应用研究.pdf
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1、苏州科技学院硕士学位论文 摘要 I 摘 要 气升内循环反应器是一种重要的反应器形式, 具有占地面积小、 自动化程度高、 运行稳定等优点,因此吸引了众多环保工作者对其进行一系列的小试、中试及工程 应用研究,但由于结构设计、设备要求等原因限制了反应器放大,阻碍其在废水处 理领域的推广。为此作者团队首次提出新型多导流筒式气升内循环反应器,并应用 于豆制品废水处理工程,对该类型反应器的推广起到一定指导和借鉴意义。本文主 要分析了该型反应器的原理与结构,并以豆制品废水为例对其小试和工程应用效果 进行研究,详细论述了尺寸为 17 m*15 m 的多导流筒式气升内循环反应器在 1800 m/d 豆制品废水二
2、级处理中的应用,总结了反应器在调试和稳定运行过程中的效 果。主要研究内容与结论如下: (1)采用自制气升内循环反应器小试装置处理豆制品废水厌氧出水,控制反 应温度 3035 , pH7.58, 曝气阶段 DO1.53 mg/L, 废水 HRT 为 2d, 在进水 COD 浓度 986 mg/L,NH4+-N 浓度 245mg/L 时,COD 去除率 70%80%,出水 COD 浓度 在 200300 mg/L 之间,NH4+-N 去除率 95%99%,出水 NH4+-N 浓度小于 10 mg/L。 在气升内循环反应器中,活性污泥对豆制品废水处理效果良好。 (2)小试过程中废水总氮去除率为 40
3、%55%,其中 NO2-N 浓度在 100150 mg/L 范围内,NO3-N 浓度小于 10 mg/L,亚硝化率稳定在 90%以上。采用同样的 反应器、接种污泥和控制参数,处理自配水高氨氮废水作为对比试验:当进水氨氮 浓度最高为 600 mg/L,氨氮去除率基本保持在 90%以上,经过 7d 后亚硝化率上升 至 80%90%,证明该工况下反应器中呈现短程硝化。 (3) 采用总容积 3400 m的多导流筒气升内循环反应器作为二级处理工艺,处 理 1800 m/d 豆制品废水。在水温 2634,COD 和 NH4+-N 容积负荷分别为 0.420.52kg COD/ (m d) 和 0.110.
4、14kg NH4+-N/ (m d) , 进水 COD8001400mg/L, 进水氨氮 210270 mg/L,C/N 为 3.56.5 之间的情况下,经过约 75d 的调试,出水 COD350 mg/L,NH4+-N10 mg/L,TN10 mg/L,总氮、氨氮的去除率最高达 98.8%,废水各项指标达到 CJ343-2010污水排入城镇下水道水质标准B 等级要 求,运行周期内各个阶段几乎无 NO2-N 和 NO3-N 积累,过程为同步硝化反硝化。 (4)该气升内循环反应器经历有机负荷波动和冬季降温时仍保持理想的处理 效果,已稳定运行约 500 d。反应器处理单位水量占地面积为 0.13
5、m2/m3,功率密度 为 29.7 W/m,吨水处理费用约为 1.7 元;反应器占地面积省,能耗低,结构简单, 自动化程度高,处理效果好,具有广阔的应用前景。 关键词:关键词:气升内循环反应器,豆制品废水,同步硝化反硝化,工程放大 苏州科技学院硕士学位论文 摘要 II Master Dissertation of Suzhou University of Science and Technology Abstract III Abstract Air-lift loop reactor is an important form of the reactor design, which has
6、a series of advantages such as small area needed, high degree of automation and stable operation. It attracts many environmentalists to carry out lots of researches include small scales, pilot tests and engineering applications. But the promotion in the field of wastewater treatment was hindered by
7、the problems of structural designs, special equipment requirements and so on. In order to handle that problem, a new multi-tube air-lift loop reactor form was proposed by the author team for the first time, and this design was applied to a soybean wastewater treatment case. It played a promotional a
8、nd referential role in such type of reactors. Principle and structure of this type of reactor and the performance in small scale and engineering application for soybean wastewater treatment were analyzed. The process of commissioning and stable process of multi-tube air-lift loop reactor with size 1
9、7m*15m which used for 1800m /d soybean wastewater secondary treatment was discussed in detail. The main contents and conclusions are as follows: (1) A Laboratory scale Air-lift loop reactor was used to treat soybean wastewater anaerobic effluent. Temperature was controlled in 30 to 50 , pH 7.5 to 8,
10、 DO 1.5 to 3 mg/L in aeration stage, HRT 2 d. In the condition when influent COD concentration was 986 mg/L, NH4+-N concentration was 245 mg/L, The COD removal rate floated from 70% to 80%, the effluent COD concentration between 200 to 300 mg/L, NH4+-N removal rate floated between 95% to 99%, and th
11、e effluent NH4+-N concentration was less than 10 mg/L. Soybean wastewater got a good treatment by activated sludge in air-lift loop reactor. (2) TN removal rate in laboratory text was 40% to 55%, effluent NO2-N concentration was 100150mg/L, NO3-N concentration was less than 10mg/L, Nitrosation rate
12、remained stable higher than 90%. The same reactor with sludge and control parameters was used in high ammonia nitrogen wastewater treatment for comparison. When the influent ammonia removal efficiency remained above 90%, the nitrosated increased to 80% to 90% after 7d. Which proved that the conditio
13、n presents the short-cut process in the reactor. (3) 3400 m total volumed multi-tube air-lift loop reactor was used as a secondary process for 1800m /d soybean wastewater treatment plant. This reactor was running under conditions as follows: Water temperature 26-34 ,COD and NH4+-N volume loading rat
14、e were 0.42 to 0.52 kg COD/(m d)and 0.11 to 0.14kg NH4+-N/(m d), influent COD concentration was 800 to 1400 mg/L, influent ammonia concentration was 210 to 270 mg/L, C/N was between 3.5 to 6.5, after approximately 75 d commissioning, effluent COD was under 350mg/L, NH4+-N and TN were both under 10mg
15、/L, the highest removal rate was 98.8%, effluent quality met the requirements CJ343-2010 wastewater quality standards for discharge to municipal sewers. With nearly without NO2 and NO3 accumulation, The TN removal process was simultaneous nitrification and denitrification. (4) This air-lift loop rea
16、ctor experienced organic load and tempurture fluctuations Master Dissertation of Suzhou University of Science and Technology Abstract IV and remained with ideal treatment effect by stably running for nearly 500 d. Reactor processing unit wastewater needed an area of 0.13 m2, the power density was 29
17、.7 W/m .Each ton of wastewater treated by aerobic part costs 1.7 Yuan. The reactor has broad application prospects for it covers small area, with simple structure and stable operation. Keywords:Air-lift loop reactor, Soybean wastewater, Simultaneous nitrification and denitrification, Engineering mag
18、nification Master Dissertation of Suzhou University of Science and Technology Abstract V 苏州科技学院硕士学位论文 目录 VI 目 录 摘摘 要要 I Abstract III 目目 录录 VI 前前 言言 1 第一章第一章 绪论绪论 4 1.11.1 豆制品废水处理工艺研究现况豆制品废水处理工艺研究现况 4 1.21.2 生物脱氮原理及脱氮工艺研究进展生物脱氮原理及脱氮工艺研究进展 5 1.31.3 气升内循环反应气升内循环反应器的研究与应用器的研究与应用 7 1.41.4 废水脱氮工艺特点分析废水脱氮工
19、艺特点分析 8 1.51.5 本课题中气升内循环反应器的设计分析本课题中气升内循环反应器的设计分析 . 10 1.61.6 论文的背景、研究内容、目的及意义论文的背景、研究内容、目的及意义 . 12 1.6.1 论文的研究背景 . 12 1.6.2 论文的主要内容 . 13 1.6.3 论文研究的目的和意义 . 13 第二章第二章 气升内循环反应器小试试验研究气升内循环反应器小试试验研究 . 16 2.12.1 气升内循环反应器处理豆制品废水试验研究气升内循环反应器处理豆制品废水试验研究 . 16 2.1.1 研究内容和目的 . 16 2.1.2 试验装置 . 16 2.1.3 试验用水 .
20、17 2.1.4 试验分析项目及方法 . 17 2.1.5 污泥培养及接种 . 17 2.1.6 试验方法 . 18 2.22.2 实验结果与讨论实验结果与讨论 . 18 2.2.1 气升内循环反应器处理豆制品废水的实验结果与讨论 . 18 苏州科技学院硕士学位论文 目录 VII 2.2.2 人工配制高氨氮废水对比试验研究 . 21 2.32.3 本章小结本章小结 . 22 第三章第三章 UASB-气升内循环反应器处理豆气升内循环反应器处理豆制品废水实例简介制品废水实例简介 25 3.13.1 杭州某豆制品厂豆制品废水处理状况杭州某豆制品厂豆制品废水处理状况 . 25 3.1.1 杭州某豆制品
21、厂及其废水处理情况简介 . 25 3.1.2 废水处理工艺 . 25 3.23.2 主要处理构筑物设计及说明主要处理构筑物设计及说明 . 32 3.2.1 预处理系统 . 32 3.2.2 UASB 反应器 32 3.2.3 气升内循环反应器系统 . 33 3.2.4 气柜和沼气利用系统 . 34 3.2.5 污泥处理系统 . 34 3.33.3 废水指标监测及分析方法与系统监测点废水指标监测及分析方法与系统监测点 . 36 3.3.1 废水指标监测及分析方法 . 36 3.3.2 废水处理系统监测点 . 36 3.43.4 废水处理系统运行情况废水处理系统运行情况 . 37 3.4.1 厌氧
22、系统的运行 . 37 3.4.2 气升内循环反应器的运行 . 38 3.4.3 经济效益分析 . 38 第四章第四章 气升内循环反应器处理豆制品废水的工程应用研究气升内循环反应器处理豆制品废水的工程应用研究 . 41 4.14.1 气升内循环反应器的进水水质及排放标准气升内循环反应器的进水水质及排放标准 . 41 4.24.2 气升内循环反应器装置及采用的调试方式气升内循环反应器装置及采用的调试方式 . 41 4.2.1 气升内循环反应器装置情况 . 41 4.2.2 欲采用的培菌方式 . 42 4.2.3 反应器调试运行前的准备工作 . 42 4.34.3 反应器启动过程及数据分析反应器启动
23、过程及数据分析 . 43 4.3.1 启动过程中反应器的主要控制参数 . 44 4.3.2 异养菌培养阶段 . 46 苏州科技学院硕士学位论文 目录 VIII 4.3.3 硝化细菌培养阶段 . 47 4.44.4 反应器稳定的稳定运行及数据分析反应器稳定的稳定运行及数据分析 . 52 4.54.5 本章小结本章小结 . 55 第五章第五章 结论及建议结论及建议 60 5.15.1 结论结论 . 60 5.25.2 建议建议 . 60 参考文献参考文献 . 62 致谢致谢 66 附录附录 68 攻读硕士期间实践经历攻读硕士期间实践经历 . 68 攻读硕士期间发表的论文攻读硕士期间发表的论文 .
24、70 作者简介作者简介 . 72 苏州科技学院硕士学位论文 前言 1 前 言 气升内循环反应器是在化工行业鼓泡塔基础上发展起来的一种新型反应器,反 应器通过微孔或射流曝气装置,形成内部的三相混合,促成生化反应的进行,从而 达到去除废水中污染物的目的1。国外对该类型反应器的系统研究始于 1950 年左 右, 随后在国内也有众多研究机构和学者取得了重要的进展。 相比其他反应器形式, 气升内循环反应器具有结构简单,占地面积小,混合效果好,自动化程度高,处理 效果优良等一系列优点2,尤其适合在可用地面积不足的场合使用,具有光明的发 展前景。 但是由于其一般采用高径比较大的塔式结构, 并且往往需要特殊曝
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- 气升内 循环 反应器 豆制品 废水处理 中的 应用 研究
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