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UASB反应器处理大豆蛋白废水的运行特性与数学建模

作　者: 孙艺
导　师: 李永峰
学　校: 东北林业大学
专　业: 环境科学
关键词: UASB反应器运行特性能源回收微生物特性 BP神经网络
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

污水处理一体化装置具有投资省、占地少、能耗低、处理效果好、管理简便等优点,是一种适合我国国情的污水处理新方向。升流式厌氧污泥床(UASB)是一种高效处理污水的反应器,该系统设备简单并且处理效率高,是一项具有广阔应用前景的污水处理技术。本文探讨了该反应器的启动、运行特性与微生物特性等,并在此基础上建立了一套优化调控模型。主要研究成果如下：将升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以高浓度有机废水为底物,在有机废水处理的基础上进行营养物质(N、P)和甲烷的回收。考察了不同的方式、不同的负荷以,及增加外循环等对反应器启动的影响。温度维持在35±1℃,对碱度、水力停留时间、氧化还原电位、污泥量等影响因素进行严格控制。研究证明,该工艺具有很强的处理效能和很高的稳定性,在系统的有机负荷达到28.78 kgCOD/m3·d, COD的去除率在87%左右。本试验对反应器的启动进行了探讨,采用出水回流的方法(即增加外循环)有利于反应器的启动,高有机负荷也明显加快了反应器的启动。启动前后,颗粒污泥中的微生物性质及一些理化性质都有较大的改变。颗粒污泥粒径在1-3 mm之间,形成一定厚度的污泥床。厌氧反应器作为一种高效节能的污水处理设备,无疑在水处理工艺中占有重要位置,但是它在运行的时候,会产生一些甲烷、二氧化碳、氢气等物质。当温度在30℃,pH值为6.5-8范围内,试验中总水力停留时间随着反应器的运行而逐渐缩短,最后的HRT为24.4 h,达到稳定高效。为了给厌氧微生物提供较低的氧环境,尤其是产甲烷菌,系统氧化还原电位控制在-300 mV--350 mV。甲烷的产量占到总气体的80%,达到了能源回收的目的。在反应器运行的过程中,总结了根据实验现象及监测数据快速诊断系统正常与否的方法,并采取措施尽快恢复其正常运行。对于UASB反应器酸化,采用同时增加碱度和降低负荷的方式,连续调控,污泥的产甲烷活性得到恢复。为了便于调控UASB反应器的运行参数,以实现产甲烷过程和厌氧生物降解过程的多因子量化调控,分段选取了影响系统运行效果的主要因子pH、碱度、进水COD和HRT,采用带动量项和白适应学习率的优化改进BP算法,建立了结构为4-3-1的BP网络模型,网络泛化能力和预测结果良好。利用分离权值法,对反应器主要影响因子进行排序,得出UASB各输入参数在训练数据范围内的相对重要性为pH>进水COD>HRT>碱度。上述研究表明,本文提出的UASB反应器处理工艺将有机废水的生物处理技术和能源回收耦合工艺结合在一起,既强化了厌氧处理的功能,同时又能有效的利用能源,是污水处理技术的发展方向之一,具有较高的工程应用价值。

UASB反应器处理大豆蛋白废水的运行特性与数学建模

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