（環(huán)境工程專業(yè)論文）sabr反應器處理生活污水的效能研究.pdf

學位論文版權使用授權書 江蘇大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館、中國學術期刊( 光盤版) 電子雜志社有權保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、 縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致， 允許論文被查閱和借閱，同時授權中國科學技術信息研究所將本論文編入中國 學位論文全文數(shù)據(jù)庫并向社會提供查詢，授權中國學術期刊( 光盤版) 電子雜 志社將本論文編入中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫并向社會提供查詢。 論文的公布( 包括刊登) 授權江蘇大學研究生處辦理。 本學位論文屬于不保密。 學位論文作者簽名： 乃麗 童6 1 1 年i ) 月 專日 指導教師簽名： j 叼f 年6 月侖日 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 s t u d y o nt h ep o l l u t a n t sr e m o v a lo fs e w a g eb y s p l i t - - f e e da n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r 姓 2 0 1 1 年6 月 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 摘要 分段進水厭氧折流板反應器：( s p l i t f e e da n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r , 簡稱s a b r ) 是通過改變傳統(tǒng)的厭氧折流板反應器( a b r ) 的進水方 式得到的一種新型高效厭氧生物反應器?？朔薬 b r 反應器第一格 室內(nèi)有機負荷過高及揮發(fā)性脂肪酸( v f a ) 的過度積累問題，其獨特 的構造形成了復雜的流態(tài)，提高了有機物的降解速度，優(yōu)化了反應器 的處理效果。本文以生活污水為處理對象，重點研究了s a b r 反應器 - 的水力混合特性及流態(tài)及其處理生活污水的效能和最佳運行條件。 1 研究表明：s a b r 反應器是一種整體上為推流式( p f ) ，局部 內(nèi)為完全混合式( c s t r ) 的串聯(lián)式反應器。通過清水和實際運行條 件下的流態(tài)試驗分析，可以得出，選擇5 ：4 ：3 ：2 ：1 的迸水比例可以得到 優(yōu)于1 ：1 ：1 ：1 ：1 的進水比例以及單側進水條件下的水力流態(tài)特性和流 動情況，對于結構確定的s a b r 反應器，為保持較好的水力流態(tài)， 應控制適當?shù)幕亓鞅龋欣趕 a b r 反應器中厭氧反應良好順利地進 行。 7 2 在s a b r 反應器內(nèi)以顆粒污泥接種，各格室按5 ：4 ：3 ：2 ：1 的比例進 水，在有機負荷2 1 3k g c o d m 3 d ，h i 淝2 4 h ，運行3 0 d ，后在有機負 荷2 6 6k g c o d m 3 d ，h i 汀= 7 2 h 下運行5 0 d 。在啟動運行8 0 d 時c o d 去 除率平均保持在9 0 以上，出水正常，s a b r 反應器啟動成功。 3 s a b r 除污效能試驗研究發(fā)現(xiàn)，在s a b r 反應器成功啟動進入 穩(wěn)定運行后，其對生活污水中c o d 的去除率均能保持在9 0 以上， t 江蘇大學碩士學位論文 處理n h 3 n 的效能在5 5 左右，對t p 的去除率基本只能達到3 0 4 0 左右，且脫氮除磷的效果波動很大。反應器出水呈乳白透明狀態(tài)，所 有格室及出水水樣s s 均保持在4 0 m g l 以下。 4 s a b r 工藝參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，有機負荷、水力負荷、進水方式和 分配比例、回流比、停留時間、溫度以及沿程長度等運行條件對c o d 、 n h 3 n 和t p 等指標處理效果都會產(chǎn)生一定的影響。s a b r 反應器能 對有機負荷具有較強的適應能力，無論是較高還是較低的水力負荷對 有機物的去除都存在有利的因素。當選擇進水比例為5 ：4 ：3 ：2 ：1 ，回流 比r = 2 0 0 時能夠得到較好的處理效果。隨著h r t 的延長，有機物 的去除率也逐漸升高。c o d 去除率隨水溫升高的上升速率較快，處 理效果的上升較為明水溫對于厭氧微生物脫氮除磷具有一定的影響， 但高溫并不意味著對微生物去除有機物，尤其是脫氮除磷的效果產(chǎn)生 積極的影響，相反有可能得到負面的效果。在設計反應器的時候，格 室數(shù)的選擇不宜過少也不宜過多，基本選擇4 巧個即可。 5 按照一級反應動力學表達式建立了動力學模型c o = c i e x p ( 0 0 1 5 5 n r a 3 ，r z = 0 9 2 7 6 ，通過實際驗證證明此模型具有一定 的可行性。 關鍵詞：s a b r ，流態(tài)，生活污水，效能 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 t h es p l i t f e e da n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ( s a b r ) i san e ws o r to f e f f i c i e n ta n a e r o b i cb i o l o g i c a ls e w a g et r e a t m e n tr e a c t o r , b yc h a n g i n gt h e w a t e ri n l e tw a yo ft h et r a d i t i o n a la n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ( a b r ) ， o v e r c o m i n gt h ep r o b l e mo ft h ee x c e s s i v ea c c u m u l a t i o no fv o l a t i l ef a t t y a c i d s ( v f a ) a n dh i g ho r g a n i cl o a d i n gi nt h ef i r s tc o m p a r t m e n to fa b r r e a c t o r i t su n i q u es t r u c t u r ef o r m e dac o m p l e xf l o wp a r e r n ，i m p r o v i n g t h ed e g r a d a t i o nr a t eo fo r g a n i cm a t t e ra n d o p t i m i z i n gt h et r e a t m e n te f f e c t o ft h er e a c t o r i nt h i s p a p e r , h y d r a u l i cm i x i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，f l o w p a a e r n s o fs a b r ，t h ee f f e c t i v e n e s so fd o m e s t i cs e w a g et r e a t m e n ta n dt h e b e s to p e r a t i n gc o n d i t i o n sw e r es t u d i e d 1 t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts a b rw a sap l u g f l o w ( p f ) r e a c t o rf o r t h ew h o l e ，b u tc o n t i n u o u ss t i r r e dt a n kr e a c t o r ( c s t r ) w i t h i nt h er e a c t o r i ns e r i e s i tc o u l db ed r a w nf r o mt h ea n a l y s i so ff l o we x p e r i m e n t su n d e r b o t ht h er i n s i n ga n dt h ea c t u a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n st h a tt h eh y d r a u l i c c h a r a c t e r i s t i c sa n df l o w si nt h ei n l e tr a t i oo f5 ：4 ：3 ：2 ：1c o u l db e p r e f e r a b l e t h a nt h ei n l e to f1 ：1 ：1 ：1 ：1a n dt h e s i n g l es i d ef l o w f o ras t r u c t u r e d e t e r m i n a t e ds a b r ，t h ee f f l u e n tr e c y c l i n gr a t i os h o u l db ec o n t r o l l e d a p p r o p r i a t e l yi no r d e rt om a i n t a i nag o o dw a t e rf l o w , a l s oc o n d u c i v et o t h ea n a e r o b i ct r e a t m e n ti ns a b r 2 s a b rw a si n o c u l a t e dw i t hg r a n u l a rs l u d g e ，a n dr a nw i t ht h e i n f l u e n tr a t i oo f5 ：4 ：3 ：2 ：1i nf i v ec o m p a r t m e n t s t h er e a c t o rr a i l3 0d a y s m 江蘇大學碩士學位論文 u n d e rt h ec o n d i t i o n so fh r t2 4 ha n do r l 2 1 3 k g c o d m 3 d ，a n dt h e n r a n5 0 d a y sw i t h t h e r u n n i n gp a r a m e t e r so fh r t7 2 h a n do r l 2 6 6 k g c o d m 3 d t h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o dk e p th i g h e r t h a n9 0 w h e nr e a c t o rr a n8 0d a y s ，a n dt h ee f f l u e n tn o r m a l ，w h i c h i n d i c a t e dt h a ts t a r t - u po ns a b rw a ss u c c e s s f u l 3 d u r i n gt h ee x p e r i m e n t so fo r g a n i cr e m o v a le f f i c i e n c y , i tw a s f o u n dt h a ta f t e rt h es u c c e s s f u ls t a r t - u po fs a b r ，t h er e m o v a lr a t eo f c o di nd o m e s t i cs e w a g em a i n t a i n e da b o v e9 0 ，t h ee f f e c t i v e n e s so f t r e a t m e n ti nn i - 1 3 - nr e a c h e da b o u t5 5 ，w h i l s tt h er e m o v a lr a t eo ft p c o u l do n l ya c h i e v e3 0 4 0 i nt h es t a b l eo p e r a t i o n ，w i t ht h ee f f e c t i v e n e s s o fr e m o v a lr a t eo fn h 3 一na n dt pf l u c t u a t i n g t h ee f f l u e n t p r e s e n t e d m i l k yw h i t et r a n s p a r e n ts t a t e ，t h es so fa l lc o m p a r t m e n t sa n de f f l u e n t m a i n t a i n e da t4 0 m g lo rl e s s 4 i nt h er e s e a r c ho ft h eo p e r a t i o np a r a m e t e r sf o rs a b r ，i tw a s f o u n dt h a to r g a n i cl o a d i n g ，h y d r a u l i cl o a d i n g ，w a t e ri n l e tw a y sa n dt h e r a t i o ，e f f l u e n tr e c y c l i n g r a t i o ，h y d r a u l i c r e s i d e n c e t i m e ( h r t ) ， t e m p e r a t u r ea n dt h eo p e r a t i n gl e n g t hw o u l d a l lh a v es o m ei m p a c to nt h e r e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，n h 3 一na n dt p s a b rh a das t r o n ga b i l i t yt o a d a p tt ot h ec h a n g eo fo r g a n i cl o a d ，b o t hh i g h e ra n dl o w e rh y d r a u l i c l o a d i n gc o u l db ef a v o r a b l ef o rt h eo r g a n i cr e m o v a l w h e ns e l e c t i n gi n l e t r a t i oo f5 ：4 ：3 ：2 ：1 ，e f f l u e n tr e c y c l i n gr a t i or = 2 0 0 ，t h et r e a t m e n te f f e c t c o u l db eb e t t e r w i t ht h ee x t e n s i o no fh r t , t h er e m o v a lr a t eo fs a b r i v s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 w a sg r a d u a l l yi n c r e a s e d t h ec o dr e m o v a lr a t ei n c r e a s e dr a p i d l yw i t h t h ew a t e rt e m p e r a t u r er o s e ，t h ew a t e r t e m p e r a t u r eh a ds o m ei m p a c to n t h e n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l ，b u th i g ht e m p e r a t u r em a y b eh a da c o u n t e r p r o d u c t i v ee f f e c to nt h ec o n t r a r y w h e nt h er e a c t o ri nt h ed e s i g n ， t h ec h o i c eo ft h en u m b e ro fc o m p a r t m e n ts h o u l db ea p p r o p r i a t e ，i tc o u l d b e4t o5 5 i na c c o r d a n c ew i t ht h ef i r s to r d e rr e a c t i o nk i n e t i c sm o d e l ，t h e o r g a n i cm a t t e rd e g r a d a t i o nk i n e t i c sm o d e lo fc o - c i e x p ( - 0 0 1 5 5 h r t ) ， r 2 = 0 9 2 7 6w a se s t a b l i s h e d ，a n dv e r i f i e df e a s i b l eb ya c t u a lp r o o l k e yw o r d s ：s a b r ，f l o wp a t t e r n ，d o m e s t i cs e w a g e ，r e m o v a le f f i c i e n c y v 江蘇大學碩士學位論文 v i s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 第一章引言 目錄 1 1 1 概j 登1 1 2 生活污水厭氧生物處理技術現(xiàn)狀2 1 3 厭氧折流板反應器處理生活污水研究現(xiàn)狀4 1 3 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4 1 3 2 存在問題5 1 3 3 發(fā)展趨勢6 1 4 本課題研究的背景及意義6 1 5 本課題研究內(nèi)容和技術路線7 1 5 1 主要研究內(nèi)容7 1 5 2 技術路線9 1 5 2 技術路線9 第二章s a b r 反應器的流態(tài)研究。1 0 2 1 試驗裝置。1 0 2 2 研究方法1 1 2 3 特征截面面積對s a b r 水力特性的影響1 1 2 4s a b r 反應器的水力混合特性試驗1 3 2 4 1 計算方法1 3 2 4 2 清水條件下的流態(tài)試驗1 5 2 4 3 污泥條件下的流態(tài)試驗1 9 2 5 本章小結2 5 第三章s a b r 反應器的啟動試驗研究。2 6 3 1 試驗用水2 6 3 2 接種污泥2 6 3 3 分析項目及方法2 6 3 4 啟動過程。2 7 3 5 啟動過程中的結果討論2 7 3 5 1 & 心r 反應器啟動過程中對c o d 的去除效果2 7 3 5 2s a b r 反應器啟動過程中p h 的變化2 9 3 5 3s a b r 反應器各格室p h 、v f a 及堿度的比較3 0 3 5 4 啟動初期和啟動成功后s a b r 反應器內(nèi)s s 的比較3 0 3 6 本章小結3 1 第四章s a b r 反應器處理生活污水的效能研究。3 2 4 1 研究方法3 2 v 江蘇大學碩士學位論文 4 1 1s a b r 反應器處理生活污水的效能研究方法3 2 4 1 2s a b r 運行條件研究方法3 2 4 1 3s a b r 反應器有機物降解動力學模型的研究方法3 3 4 2 試驗用水3 3 4 3 檢測儀器及分析方法3 3 4 4s a b r 反應器去除有機物的運行結果3 4 4 4 1s a b r 反應器去除c o d 的運行結果3 4 4 4 2s a b r 反應器處理n h 3 n 的效能3 5 4 4 3s a b r 反應器處理t p 的效能3 6 4 5 運行條件對s a b r 去除污染物效能的影響3 6 4 5 1 容積負荷對污染物去除效能的影響3 6 4 5 2 水力負荷對污染物去除效能的影響3 9 4 5 3 進水分配比對污染物去除效能的影響4 1 4 5 4 回流比對污染物去除效能的影響4 4 4 5 5 停留時間對污染物去除效能的影響。4 6 4 5 6 溫度對污染物去除效能的影響4 9 4 5 7 沿程長度對污染物去除效能的影響5 1 4 6 穩(wěn)定運行階段反應器內(nèi)揮發(fā)酸、堿度和p h 的變化研究5 2 4 6 1 穩(wěn)定運行階段反應器內(nèi)揮發(fā)酸、堿度和p h 的比較5 2 4 6 2 啟動階段和穩(wěn)定運行階段反應器內(nèi)揮發(fā)酸變化的比較5 3 4 6 3 不同進水方式下反應器內(nèi)揮發(fā)酸的比較5 4 4 6 4 反應器內(nèi)揮發(fā)酸的變化和有機負荷的關系。5 5 4 7 & 蛆r 反應器有機物去除動力學5 5 4 7 1 有機物去除動力學模型概述5 5 4 7 2s a b r 有機物降解動力學模型的建立5 6 4 7 3 模型參數(shù)的確定。5 7 4 7 4 模型的預測效果。5 7 4 7 5 有機物去除效率與有機負荷間的動力學關系。5 8 4 8 本章小結5 9 第五章結論與建議 5 1 結論6 0 5 2 建議6 1 參考文獻 致謝 在學期間發(fā)表的學術論文及其他科研成果 6 2 6 8 6 9 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 1 1 概述 第一章引言 我國是一個污染嚴重、資源短缺的發(fā)展中國家，選擇的污水處理工藝應該是 適合我國國情、具有高效、低耗和低成本的優(yōu)點【1 1 。各類具有以上優(yōu)點的并可達 到一定治理深度的城市污水處理新技術，都應該積極研究并加以應用，以促進我 國現(xiàn)代化建設。厭氧處理是一種低成本的廢水處理技術，它又是把廢水處理和能 源回收利用相結合的一種技術【2 】。污水厭氧處理技術與其它污水處理技術相比， 無需動力曝氣，這樣極大程度的節(jié)省了運行的成本。此外，它還是一種生態(tài)的和 綠色的技術，有可利用的能源( 沼氣) 產(chǎn)生，并且該技術仍在迅速發(fā)展以不斷適 應污水處理要求【3 5 1 。如今全世界不僅面臨嚴重的環(huán)境問題，而且還面臨著能源 短缺以及經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境治理資金不足的問題。因此，世界各國尤其是像我國這 樣的發(fā)展中國家需要既有效簡單又費用低廉的污水處理技術。 在這樣的背景下，厭氧技術是特別適合我國國情的一種技術。污水厭氧處理 設備則是污水厭氧處理技術中的關鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的污水厭氧處理設備很多，而污 水厭氧處理設備具有運轉費用低、有可利用的能源( 沼氣) 產(chǎn)生及在處理高濃度 廢水方面的一系列優(yōu)越性 6 - 9 。但是，現(xiàn)有廢水厭氧處理設備還或多或少的存在 著生物固體截留能力不強、水利混合條件不好以及出水水質(zhì)不達標等缺陷。 厭氧折流板反應器( a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ，簡稱a b r ) 反應器作為一 種新型高效厭氧處理工藝，結合了第二代反應器的優(yōu)點，克服了某些不足之處， 如厭氧濾池所需的成本較高的濾料和u a s b 所需的工藝復雜的三相分離器 【排1 2 1 ，因而a b r 具有工藝簡單，造價較低的優(yōu)點。另外，a b r 還具有生物截留 能力強，運行管理方便，性能可靠等優(yōu)點。因此，a b r 在我國高濃度工業(yè)有機 廢水( 如釀造、造紙、制革廢水等) 的污染控制中有很好的研究開發(fā)價值和推廣 應用前景【1 3 _ 垌。 本課題針對上述a b r 反應器的諸多缺陷，作為a b r 反應器的改進設計了 分段進水厭氧折流板反應器( s p l i t f e e da n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r , 簡稱s a b r ) ，克 服了a b r 反應器第一格室內(nèi)有機負荷過高及揮發(fā)性脂肪酸( v f a ) 的過度積累 江蘇大學碩士學位論文 問題【1 7 , 1 8 】。反應器內(nèi)的水力條件和混合程度是影響反應器性能的一個重要條件 1 1 9 。經(jīng)研究表明，改變進水方式和進水比例，以及選擇合適的停留時間和回流 比能夠降低死區(qū)容積分數(shù)，改善反應器內(nèi)的水力條件。另外，反應器內(nèi)的折流板 阻擋了各格室間的返混作用，底部進水方式也強化了各格室內(nèi)的混合作用【1 9 1 ， 污水在折流板的作用下逐個通過反應室內(nèi)的污泥床層，并通過水流和產(chǎn)氣的攪拌 作用，使得進水中的底物與微生物充分接觸而得以降解去除。s a b r 反應器具有 比傳統(tǒng)厭氧處理工藝更靈活、易管理的特點，反應器易高效、穩(wěn)定地運行。 1 2 生活污水厭氧生物處理技術現(xiàn)狀 厭氧生物處理技術，是對普遍存在于自然界的微生物過程的人為控制與強 化，是處理有機污染和廢水的有效手段。然而，由于人們對參與這一過程的微生 物的研究和認識不足，致使該技術在過去的1 0 0 年中發(fā)展緩。i 曼1 2 0 - 2 3 1 。隨著世界能 源的日益短缺和廢水污染負荷的提高，及廢水中污染物種類的日趨復雜化，廢水 厭氧生物處理技術以其投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負荷高、產(chǎn)泥少、 耐沖擊負荷等諸多優(yōu)點，而再次受到環(huán)保界人士的重視。 在厭氧生物處理工藝發(fā)展過程中，反應器是發(fā)展最快的領域。隨著厭氧工藝 的發(fā)展，各式各樣的高效厭氧反應器得以開發(fā) 2 4 - 2 8 1 。高效厭氧反應器的發(fā)展大大 提高了厭氧反應器的負荷和處理效率，使廢水在反應器內(nèi)的停留時間縮短到幾個 小時，同時反應器容積也得以大大縮小，污泥停留時間的延長與污泥濃度的提高 使厭氧處理系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性，從而有利于厭氧技術用于工業(yè)化的廢水處理。在 高效厭氧反應器中，厭氧流化床厭氧膨脹床、上流式厭氧顆粒污泥床( u a s b ) 、 厭氧濾池( a f ) 、膨脹顆粒污泥床( e g s b ) 以及厭氧折流板反應器( a b r ) 都已 成功應用于城市生活污水的處理，也是國內(nèi)外學者用于生活污水厭氧處理研究的 反應器。 2 9 - 3 1 】。因此2 0 多年來，厭氧廢水處理技術得以很快推廣，成為水污染防 治領域里一項有效的新技術【3 2 側。 目前，國內(nèi)外在厭氧生物處理領域，縮短反應時間、提高降解效率是厭氧工 藝處理生活污水的首要問題【3 5 1 。第二代和第三代厭氧反應器的共同特點就是將 污泥停留時間( s r t ) 和水力停留時間( 如 汀) 相分離，對于將微生物成功截留 在反應器中得到了實現(xiàn)，單位容積的生物量大大提高。 2 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 溫度和進水濃度對于厭氧消化也是十分重要的影響因素。厭氧處理傳統(tǒng)的處 理對象一般是城市污水廠污泥和高濃度的工業(yè)污水，比較而言，生活污水屬于低 濃度污水，水溫一般也較低，由于厭氧處理過程對于低溫很敏感，在常溫下用厭 氧工藝處理生活污水是現(xiàn)階段厭氧技術面臨的主要問題p q 。近年來，研究人員 們主要圍繞在中溫甚至低溫條件下( 5 1 5 ) 低濃度生活污水的處理作以研究， 在非熱帶和亞熱帶地區(qū)進行各式各樣的試驗性和應用性研究，使得厭氧生物處理 技術得以更廣泛的應用【3 7 - 4 0 1 。隨著厭氧處理技術的進一步發(fā)展，其應用的地域也 進一步拓展，開發(fā)適應低溫的厭氧反應器將在未來成為厭氧生物技術的熱點之 一。 另外，對于城市生活污水在厭氧生物處理出水的后處理也在研究中f 4 1 1 。由 于城市污水排放標準較為嚴格，因此為了進一步提高出水水質(zhì)，在厭氧生物處理 后應添加后續(xù)處理工藝，例如一些生物或物化方法。在中低溫條件下，高效厭氧 和好氧后處理聯(lián)用，使出水達到排放標準，是厭氧技術廣泛應用的前提【4 2 】。出 水的后處理主要是研究合適的處理方法在厭氧處理后進一步去除厭氧技術難以 去除的污染物，并盡量選擇反應時間短，產(chǎn)生剩余污泥少的工藝。有報道稱，好 氧生物膜法較活性污泥法更適合處理厭氧反應器的出水1 4 3 】，這是由于好氧生物 膜能夠延長微生物在反應器中的停留時間并有利于硝化微生物的生長，得到較好 的脫氮效果。v a nd e rs t c e n 4 4 1 在環(huán)境條件用浮萍植物塘和普通穩(wěn)定塘串連的工藝 處理u a s b 的出水，比常規(guī)用穩(wěn)定塘直接處理生活污水有明顯優(yōu)越性。將穩(wěn)定塘 的停留時間從2 0 2 5 d 降為3 4 d ，出水的s s 小于1 1m g l ，對大腸菌群的去除效 率達到9 9 6 9 9 9 5 ，可以滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。另外有研究報道，氣浮嗍 和一種新型的懸掛海綿體式好氧反應器( d o w n f l o wh a n g i n gs p o n g ec u b e s u n i t ，d h s ) 【4 6 , 4 7 1 也可用于研究處理厭氧反應器出水的后續(xù)處理。d h s 不需要供 氧，h r t 為1 3 h ，總c o d 的去除率達到9 4 以上，硝化和脫氮效果都很好，系 統(tǒng)不需要排除剩余污泥【蛔。 此外，開發(fā)新的厭氧技術也是目前的研究熱劇2 5 捌，根據(jù)文獻報道，王凱軍 等已經(jīng)將其開發(fā)的水解( 酸化) 好氧反應器成功運用于厭氧處理的預處理階段， 并將其應用于實際的城市污水處理中 4 8 - 4 9 1 。z e e m a ng 等f 5 0 】人將e g s b 、u a s b 和厭氧復合式反應器( a h ) 串連設計得到多級厭氧工藝。第一級用來去除c o d s s ， 3 江蘇大學碩士學位論文 第二級主要去除c o d c o l 和c o d d i a 。e l m i t wa l l i i s l 】用a f 作為第一級，a h 為第二 級，c o d c o l 和c o d s s 的去除率較傳統(tǒng)的單級反應器均有提高，總c o d 去除率能 夠達到7 1 。 1 3 厭氧折流板反應器處理生活污水研究現(xiàn)狀 1 3 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 厭氧折流板反應器( a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ) 簡稱a b r ，是美國s t a n f o r d 大學的m c c a r t y 教授，于1 9 8 1 年提出的一種新型高效厭氧反應器【5 2 5 3 1 。該反應 器通過內(nèi)置的豎向折流板，將反應器分割成幾個串聯(lián)的反應室，每個反應室都是 一個相對獨立的上流式污泥床( u a s b ) 系統(tǒng)。但a b r 工藝上與單個u a s b 有顯 著不同，u a s b 可近似地看作是一個完全混合式反應器，而a b r 則更接近于推 流式工型5 4 1 。a b r 在運行時，廢水在折流板的作用下，逐個通過反應室內(nèi)的污 泥床層，并通過水流和產(chǎn)氣的攪拌作用，使得進水中的底物與微生物充分接觸而 得以降解去除。 a b r 反應器獨特的分格室結構及推流式流態(tài)，使得每個反應室中可以馴化 培養(yǎng)出與流至該反應室中的污水水質(zhì)、環(huán)境條件相適應的微生物群落，從而導致 厭氧反應產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相沿程得到分離，使a b r 反應器在整體性能上相當于 一個兩相厭氧處理系統(tǒng)。一般認為，兩相厭氧工藝通過產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離， 兩大類厭氧菌群可以各自生長在最適宜的環(huán)境條件下，有利于充分發(fā)揮厭氧菌 群的活性，提高系統(tǒng)的處理效果和運行的穩(wěn)定性【5 5 巧7 】。該反應器因具有結構簡 單、污泥截流能力強、穩(wěn)定性高等多種優(yōu)點，而一經(jīng)出現(xiàn)即引起了廣大研究者的 注意，2 0 多年來對它的研究一直沒有間斷過，近年來更是成為厭氧反應器領域內(nèi) 的研究熱點之一 2 0 1 。 目前，國外將a b r 反應器應用于處理各種中、高濃度的有機廢水的研究日 趨增多。這些中、高濃度的有機廢水主要是屠宰廢水、制糖廢水、釀酒廢水、酒 糟廢液及木釜餾廢水等【5 8 巧9 】。有關研究表明，a b r 反應器的容積負荷可達 1 0 - 3 0 k g c o d ( m 3 d ) 甚至更高，其c o d 去除率可達7 0 9 0 。國內(nèi)有關報道在 實際工程中應用a b r 處理印染和制藥廢水取得了良好的效梨6 0 9 。 4 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 張波等【6 l 】對a b r 處理化纖廠棉漿粕綜合廢水進行了研究，在h r t 為1 d ，有 機負荷( o l r ) 為3 3 6k g c o d ( m 3 d ) 的條件下，c o d 去除率能夠達至f j 7 1 5 ， 出水c o d 降至9 5 8m g l 。賀嵩邡，易辰俞 6 2 1 等利用a b r 處理有機磷農(nóng)藥廢水，在 有效容積2 7 6l 的厭氧折流板反應器中，處理預處理后的農(nóng)藥中間體甲基氯化物 生產(chǎn)廢水，當進水c o d 為6 4 2 1 5m g l 、h r t 為9 4h 時，c o d 的去除率可達6 8 。 李清雪，華玉芝【1 3 1 研究了厭氧折流板反應器處理高濃度有機廢水，在溫度為 2 5 2 8 ，水力停留時間為2 2 8 2 9 5 h ，容積負荷4 7 4 1 9 1 k g c o d m 3 d ，a b r 反應 器c o d 的去除率達n 8 0 以上。胡小兵等【6 3 】運用a b r 對焦化廢水進行了處理， 進水c o d 質(zhì)量濃度中等( 1 6 0 0 - 2 5 0 0m g l ) ，c o d 容積負荷d , - 于2 k g c o d ( m 3 d ) ， 水力停留時間大于4 0h ，溫度在3 4 3 8 。c 范圍內(nèi)，p h 為7 7 6 時，c o d 和n h 3 _ n 去 陳率均可達7 0 。 目前，對于a b r 處理各種廢水的研究應用日趨增多。應用厭氧折流板反應器 處理豆制品廢水的研究發(fā)現(xiàn) 6 4 1 ，a b r 處理豆制品廢水具有啟動快、易培養(yǎng)出顆 ?；幕钚晕勰嗟奶攸c。穩(wěn)定運行時，c o d 容積負荷可達到1 4 3 k g ( m 3 - d ) ，c o d 去除率能保持在8 0 以上，具有良好的抗沖擊負荷和抗低p h 值的能力。沈耀良【貸1 應用a b r 法處理垃圾滲濾混合廢水的研究發(fā)現(xiàn)，a b r 可獲得明顯的水解酸化作 用，提高廢水的可生化性?；旌蠌U水的b o d 5 c o d 為0 2 、0 6 6 5 時，绱r 反應 器處理后出水的b o d 5 c o d 值可提高n 0 3 7 、0 6 8 ，且進水的b 0 0 5 c o d 越低， 其提高幅度越大。 a b r 與目前廣泛應用的u a s b 反應器相比，不需要復雜的三相分離器和較 昂貴的布水系統(tǒng)，具有工藝技術簡單、建設投資費用低、固液分離效果好、運行 管理方便、對有毒物質(zhì)適應性強等優(yōu)點，是一種極具開發(fā)應用前景的廢水生物處 理新技術1 6 6 - 6 7 。 1 3 2 存在問題 目前單側進水的a b r 反應器內(nèi)，廢水流動呈現(xiàn)上下推流運動，致使在反應 器第一格室內(nèi)的c o d 負荷過高，郭靜【1 9 1 等在a b r 反應器的性能及水力特性研 究表明，由于這種進水方式導致a b r 第一格室內(nèi)有機負荷過高，易造成揮發(fā)性 脂肪酸( v f a ) 的過度積累，使p h 值減小。由于p h 值的降低，抑制了微生物 5 江蘇大學碩士學位論文 的活性，對環(huán)境要求嚴格的產(chǎn)甲烷菌更是難以生存，對反應器的運行產(chǎn)生不利的 影響。因而降低a b r 第一格室有機負荷即可減少v f a 的積累問題，從而增強 反應器內(nèi)生物的活性。 解決以上問題最經(jīng)濟有效的方法就是改變反應器進水形式，即由原來的單側 推流式進水改為按不同比例分區(qū)多點同時進水。這樣即可減小反應器第一格室的 有機負荷，又同時向反應器其它各個格室的厭氧菌提供充足的底物。 1 3 3 發(fā)展趨勢 s a b r 反應器作為一種新型高效厭氧反應器，能夠處理各種難降解有機廢 水，在我國的廢水處理中有著廣泛的開發(fā)應用前景。另外，對于城市生活污水和 其他一些低濃度工業(yè)廢水，傳統(tǒng)的處理方法是采用好氧的活性污泥法，若以 s a b r 法替代傳統(tǒng)的好氧生物處理，則可大大節(jié)省建設和運行費用。高濃度有機 廢水如釀造廢水、造紙廢水、制革廢水和醫(yī)藥廢水等是我國水污染防治的重點， s a b r 法能夠直接處理此類廢水，因此具有很大的開發(fā)應用價值【縟7 0 1 。 高效厭氧反應器的不斷開發(fā)應用和其內(nèi)在機理不斷被發(fā)現(xiàn)，將進一步加深對 污水厭氧處理的理解和對新型反應器更廣泛的應用【7 1 7 2 】。總之，通過結構及工藝 的繼續(xù)改進，將有更多的難降解廢水可以利用s a b r 反應器得以處理，這在我 國高濃度工業(yè)有機廢水和有毒廢水的處理中具有良好的研究開發(fā)價值和廣闊的 應用前景【7 3 1 。 1 4 本課題研究的背景及意義 隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，廢水排放量逐年增加，水環(huán)境受到嚴重污染，急 需建設大批水處理設施，但卻面臨著資金和技術上的困難。我國是一個污染嚴重、 資源短缺的發(fā)展中國家，選擇的污水處理工藝應該是適合我國國情的、具有高效、 低耗和低成本的優(yōu)點【6 9 1 。各類具有以上優(yōu)點的并可達到一定治理深度的城市污 水處理新技術，都應該積極研究并加以應用，以促進我國現(xiàn)代化建設。污水厭氧 處理技術與其它污水處理技術相比，無需動力曝氣，這樣極大程度的節(jié)省了運行 的成本；此外，它還是一種生態(tài)的和綠色的技術，有可利用的能源( 沼氣) 產(chǎn)生， 并且該技術仍在迅速發(fā)展以不斷適應污水處理要求。因此，高效的厭氧反應器適 6 s a b r 反應器處理生活污水的效能研究 合我國現(xiàn)在的國情，具有廣闊的應用前景。 本課題的創(chuàng)新點在于將傳統(tǒng)厭氧折流反應器單側推流式進水的形式改進為 新型按不同比例分段多點同時進水模式，降低了a b r 第一格室的有機負荷，克 服了傳統(tǒng)厭氧折流反應器耐沖擊負荷不穩(wěn)定的缺點以及v f a 的積累問題。 s a b r 反應器作為a b r 反應器的改進，具有比傳統(tǒng)厭氧處理工藝更靈活、易管 理的特點，反應器易高效、穩(wěn)定地運行。 但對于s a b r 的試驗研究目前還主要處在實驗室階段，所以s a b r 反應器 在實際工程中進一步推廣之前，仍需要進行大量的試驗，結合機理分析，以便深 入地了解其工藝特性。例如，關于反應器構造的優(yōu)化設計研究，進水方式和比例 分布以及反應器內(nèi)生物的分布狀況還需要進一步深入探討。針對上述存在的問 題，本研究擬對s a b r 反應器的水力混合特性，處理生活污水的效能以及厭氧 生物特性等做以研究，為s a b r 反應器在污水處理的實際應用奠定基礎。 目前，高效厭氧反應器由于具有占地面積小、除污效率高的優(yōu)點，同時能 夠節(jié)約造價和運行費用，且管理方便，因此它的應用和開發(fā)受到世界各國越來越 多的重視【7 1 】。s a b r 反應器作為一種新型的高效厭氧反應器，適合于我國高濃度 工業(yè)有機廢水和有毒廢水的處理，對于經(jīng)濟尚不發(fā)達的我國，其應用前景更為廣 闊，因此此課題的研究有著顯著的社會意義和經(jīng)濟意義。 1 5 本課題研究內(nèi)容和技術路線 1 5 1 主要研究內(nèi)容 1 水力條件對反應器處理效果起著關鍵作用，s a b r 反應器內(nèi)的流態(tài)決定 著基質(zhì)和微生物的接觸程度，控制著反應器內(nèi)物質(zhì)的傳輸，因而水力特性是影響 其處理效率的重要因素。水流在s a b r 反應器內(nèi)的流動可近似認為是一種推流 運動，而在單獨的格室內(nèi)，水流分為向上流和向下流兩種形式，并在自身所產(chǎn)生 的氣流作用下不斷地攪動，又與完全混合流態(tài)相類似。 s a b r 流態(tài)試驗根據(jù)表征流態(tài)性能的特征參數(shù)( 水力死區(qū)容積比v d 、串 級模型參數(shù)n 等) 和特征曲線，分別對s a b r 反應器在清水條件下和實際運行條 件下的水力特性進行了研究，并分析了在一定的停留時間下，進水方式和進水比 7 江蘇大學碩士學位論文 例，以及回流比對其流態(tài)和水力特性的影響，為s a b r 反應器的應用和進一步 研究提供理論基礎。 2 s a b r 反應器的啟動對于其運行是一個關鍵步驟，即通過污泥接種和污泥 培養(yǎng)馴化，最終實現(xiàn)高負荷、穩(wěn)定的運行。反應器的成功啟動，能夠為生活污水 的處理培養(yǎng)最適宜的微生物，從而為反應器高效穩(wěn)定的運行提供有利條件。因此， s a