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本文通过对现有气提式内循环反应器工艺进行分析、总结,结合三相分离器原理和离心原理,设计了螺旋式三相分离器,最终提出了螺旋流气提式内循环反应器改进的设想:提出螺旋式三相分离器用于气提式内循环反应器,以实现气、液、固的分离;对气提式内循环反应器中心筒增加螺旋式三相分离器改变原反应器的工艺结构以降低反应器出水SS值。根据这一设想,我们设计了小试用的反应器并进行了试验,得出改进后反应器对各项指标的处理能力,摸索改进反应器的影响因素和运行条件。结果表明:1、改进后的螺旋流气提式内循环反应器在COD去除、NH3-N去除、TP去除方面都具有较强的功能,在进行填料体积控制试验、HRT控制试验、曝气量控制试验时改进后的反应器均表现出良好的去除效果。2、反应器运行稳定后,COD平均去除率可达80%以上,且COD去除率并未随反应器容积负荷的增加和曝气量的降低而降低,说明系统在有机物去除能力上还有富裕。试验调试时填料体积12L,占反应区体积20%,曝气量0.6m3/h,进水流量为16L/h,HRT=3.75h时,反应器系统的COD去除率仍达84.94%,此时系统的容积负荷达2.154kgCOD/(m3·d),高于一般好氧生物法。3、反应器运行稳定阶段NH3-N去除达90%以上。在系统NH3-N容积负荷达0.269kgNH3-N/(m3·d)时,系统NH3-N去除率达97.56%,说明改进后的气提式内循环反应器对NH3-N仍具有较高的去除效果。随着容积负荷的提高系统出现出水NH3-N浓度增加且变化不稳定的现象,从而初步确定改进后的螺旋流气提式内循环反应器的NH3-N容积负荷约在0.27 kgNH3-N/(m3·d)左右。NH3-N的去除随曝气量的下降而降低,主是是因为反应器底部溶解氧的降低出现厌氧/缺氧状态,反硝化菌的同化反硝化作用最终会生成部分NH3,在一定程度上影响反应器出水的NH3-N浓度。4、改进的系统对TP的去除未有明显提高,系统稳定阶段TP的去除率基本维持在60%左右,效果表现一般。从磷的生物去除机理可知,气提式内循环反应器不占优势,磷的去除仍依靠系统排泥来实现的。5、螺旋式三相分离器的加入整体上改善了气提式内循环反应器出水SS,从填料体积控制试验、HRT控制试验、曝气量控制试验测得反应器出水SS明显有所降低,各阶段出水SS平均值维持在30~40mg/L,初步证实了本试验的改造设想。6、对反应器启动期和稳定运行期的微生物进行比较,发现反应器运行半年后排放的活性污泥中含有大量纤毛虫类原生动物和轮虫、线虫等微型后生动物,说明发应器已进入到稳定运行阶段。