颗粒污泥膨胀床(EGSB)处理高浓度有机废水的工艺与设备研究

1、开题报告 Lettinga教授和其同事自1974年首创了UASB厌氧反应器之后，80年代后期，针对UASB的缺点，开始研究EGSB。EGSB与UASB反应器结构相似，呈细高型，采用处理水回流，通过高的水流上升速度（612m/h），使污泥床处于膨胀化状态，从而保持了进水与颗粒污泥的充分接触。资料表明，EGSB可在12h的水力停留时间下，取得UASB工艺需要812h才能达到的效果。与UASB反应器相比，EGSB有以下五个显著特点：1）EGSB能在高负荷下取得高处理效率，尤其是在低温条件下，对低浓度有机废水的处理。EGSB在处理COD低于1000mg/L的废水时仍然有很高的负荷和去除率。例如处理挥发

2、性有机酸废水的试验研究中达到同样的去除率，在10时，UASB负荷为12kgCOD/(m3.d),EGSB为48 kgCOD/(m3.d)； 15时，UASB负荷为24 kgCOD/(m3.d)，EGSB为610 kgCOD/(m3.d)。2）EGSB反应器内维持很高的水流表观上升流速。在UASB中液流最大上升速度仅为1m/h,而EGSB其速度可高达310m/h，最高可达15 m/h。可采用较大的高径比（1540），细高型的反应器构造，有效地减少占地。3）EGSB的颗粒污泥床呈膨胀状态，颗粒污泥性能良好。在高水力负荷条件下，颗粒污泥的粒径较大（34mm），凝聚和沉降性能好（颗粒沉速可达6080m

3、/h），机械强度也较高（32104N/m2）。4）EGSB对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求更为严格。高水力负荷，使得反应器内搅拌强度非常大，保证了颗粒污泥与废水的充分接触，强化了传质，有效地解决了UASB常见的沟流、死角和堵塞问题。但是高水力负荷和生物气浮力搅拌的共同作用，容易发生污泥流失。因此，三相分离器的设计成为EGSB高效稳定运行的关键。 当前，国外在长链脂肪酸废水、甲醛和甲醇废水、低浓度酒精废水、酒精废水和啤酒废水、低温麦芽糖废水、蔗糖和VFA废水等方面均进行了相应的研究，有些已经具有了实用化的价值，而我国在这一领域的研究还很少，除了目前发表的少量的文献综述外，在可查到的资料

4、中仅见到王侠和王凯军等在EGSB的应用上进行了初步的工作，而对EGSB内部结构（三相分离器和布水器）优化、设备集成化的研究几乎没有。另外，国内外对EGSB工艺启动过程中污泥稳定化的研究未出现过报道。 本课题的研究目标是对EGSB反应器内部结构进行优化设计，研究EGSB处理高浓度有机废水的工艺参数对COD去除率的影响，找出最佳的操作条件。为厌氧污水处理工艺发展成成套的设备和技术提供理论依据，以便在我国现有的材料和加工技术上，开发出实用、经济、适应性强，集成度高的技术，使之能够适应我国社会经济发展水平。1)膨胀床构筑物和设备的内部结构设计及优化 包括：三相分离器的设计优化：在高的上升流速时，维持稳

5、定的水力内循环，并确保气、液、固可靠地分离。布水系统的研究与开发：使得布水面小，布水系统与内循环构成微生物与有机质充分接触的水力环境。2)污泥稳定化研究 研究影响污泥稳定化的因素（温度、pH值、污泥浓度、溶解氧）l研究影响污泥颗粒化的因素l污泥浓度沿反应器高度的分布曲线l上流速度的变化对污泥床膨胀率的影响l研究操作条件（温度、进液pH值、SS、VFA、硫化物，上流速度，水力停留时间，有机负荷）对COD去除率的影响l研究进水COD浓度变化程度对COD去除率的影响（即抗冲击负荷能力）l研究挥发酸（VFA）的转化规律 颗粒污泥形成的机理研究 颗粒污泥形成的机理研究 颗粒污泥膨胀床（EGSB）厌氧处理

6、技术代表了厌氧技术新的发展方向，性能良好，技术先进，这些都经过了国外实践的检验，因此，将这一技术作为本项目的研究对象是可行的。设计多层三相分离器以及多向流布水 系统 2.污泥稳定化研究n2001.122002.03 阅读有关EGSB技术方面的参考书及文献资料n2002.042002.05 设计加工EGSB小型试验装置 安装调试n2002.062003.03 通过流体力学方法计算EGSB的布水系统、三相分离器的多种方式以及流体边界条件，用实验来验证或修正n2002.102003.05 海南屯昌南坤淀粉厂废水处理调试及现场研究 n2003.062003.12 现场和小试研究 n2004.032004.04 撰写学位论文本项目预期的成果为：n确定EGSB工艺处理高浓度有机废水的最佳操作条件，COD去除率达80以上；n优化设计的三相分离器效率高，并开发出一套实用性强的EGSB反应器n现已通过三相分离器和布水器的优化设计，并加工了一套EGSB反应器装置（其中三相分离器可以拆装），配套设备也已齐全；实验室已具有用于本课题的主要测试仪器，如：测挥发酸（VF