流化床厌氧反应器工艺研究

流化床厌氧反应器工艺研究

摘  要：本文研究了流量对反应床层特性的影响，获得了流化床厌氧反应器生产负荷变化规律，流量对反应床层膨胀率、各组分产气量、产生气体中各组分含量、反应器内污泥颗粒大小的影响和气体产生对床层膨胀率的影响；并对中试规模的关键设备进行了选型及设计计算，同时规划了工艺流程。研究结果显示：床层实际初始流化流量vmf在3.73～4.16mL·min-1之间，与理论计算值3.864mL·min-1一致；在一定范围内，流量增大对反应量的提高是有利的，当流量为11.2mL·min-1时，单位时间内的反应量达到最大，反应负荷为4.66mg·L-1·min-1；适当提高流量有利于提高各组分的产气量，但流量对气体相对含量的影响不显著，甲烷含量约是二氧化碳含量的7倍；由于气体产生，热模时床层膨胀率明显高于冷模，在实验范围内，随流量的增大，膨胀率相差有越来越大的趋势；适当提高流量有助于污泥颗粒的成长。

关键词：污泥颗粒；流量；反应器；工艺设计

目  录

中文摘要 I

英文文摘 II

目  录 III

1  绪论 1

1.1  工艺设计概述 1

1.1.1  厌氧反应器设计背景和意义 1

1.1.2  国内外工艺研究现状和发展趋势 3

1.2  污泥颗粒概述 4

1.2.1  污泥颗粒的形态、组成与结构 4

1.2.2  污泥颗粒的形成机理 5

1.2.2.1  污泥颗粒的类型 5

1.2.2.2  污泥颗粒中两种优势产甲烷细菌的特性 6

1.2.2.3  污泥颗粒的形成机理 6

2  实验部分 8

2.1  实验试剂及仪器 8

2.1.1  接种污泥 8

2.1.2  营养液 8

2.1.2.1  厌氧污泥富集驯化用溶液 8

2.1.2.2  微量元素溶液 8

2.1.2.3  硫化钠母液 9

2.1.2.4  猪粪废水 9

2.1.3  主要仪器 9

2.2  测定项目及方法 9

2.2.1  COD值测定 9

2.2.2  产气量和甲烷气体含量测定 9

2.3  实验流程 10

2.3.1  工艺流程图 10

2.3.2  工艺流程说明 10

2.4  实验步骤 11

2.4.1 开车操作 11

2.4.2 稳定操作 11

2.4.3 停车操作 12

3  结果与讨论 13

3.1  蠕动泵标准曲线的测定 13

3.2  流量对反应床层膨胀率的影响研究 13

3.2.1  初始流化速度umf的实验测定 13

3.2.2  初始流化速度umf的理论计算 14

3.2.2.1  污泥颗粒粒度测定实验 14

3.2.2.2  粒度计算 15

3.2.2.3  初始流化速度计算 15

3.3  流化床厌氧反应器生产负荷变化规律研究 15

3.3.1  反应器进出口处COD值随时间分布考察 15

3.3.2  不同初始COD值时反应负荷随时间变化考察 16

3.3.3  最大及平均反应负荷随流量变化考察 17

3.4  流量对各组分产气量的影响研究 18

3.5  流量对产生气体中各组分含量的影响研究 20

3.6  气体产生对床层膨胀率的影响研究 20

3.7  流量对反应器内污泥颗粒大小的影响研究 21

3.8  污泥性质与成分的测定 22

3.8.1  污泥含水率的测定 22

3.8.2  污泥固体挥发含量的测定 22

4  中试规模厌氧反应器处理猪粪废水工艺设计 24

4.1  工艺流程设计 24

4.1.1  工艺流程图 24

4.1.2  工艺流程说明 24

4.2  主要设备选型 25

4.2.1  泵的选型与计算 25

4.2.2  换热器的选型与计算 25

4.2.3  流化床厌氧反应器计算 25

4.2.3.1  流化床内径计算 25

4.2.3.2  流化床高度计算 26

4.2.3.3  流化床结构图 26

4.2.3.4  流化床反应过程说明 26

5  总结与展望 28

致  谢 29

参考文献 30