ABR反应器处理生活污水的研究.docx
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ABR反应器处理生活污水的研究
ABR反应器处理生活污水的研究
厌氧处理污水技术是一种有效的去除有机污染物的生物化学技术,在处理高浓度有机废水中得到了广泛的应用.近一二十年来,人们发现用其处理生活污水亦有很好的优势和应用前景,因而国内外抓紧了对其进行了小试,中试研究,并建设了一批上流式厌氧污泥床反应器（UASB）示范工程[1].美国科学家McCarty等人在充分认识UASB等第二代厌氧反应器的优点及不足的基础上,开发出厌氧折流板反应器（AnaerobicBaffledReactor,即ABR）,此工艺具有结构简单、运行管理方便、无须填料及对生物量具有优良的截留能力和运行性能可靠等特点,表明了许多优于第二代厌氧反应器的独特优势,因而被称为第三代厌氧反应器.为此,近年国内外对ABR的研究较为活跃,但一般局限于处理高浓度有机废水的研究.用ABR处理生活污水的研究在国内未见报道,仅在国外有个别运行先例[2].我们试验了用ABR处理生活污水,取得明显的效果.
1实验部分
1.1试验装置
自制35L有机玻璃五隔室ABR反应器.
1.2实验指标和测定方法
1.2.1实验指标选取生活污水常规污染指标,即有机物污染指标COD（化学需氧量）,水体富营养化指标氨氮、磷酸盐.
1.2.2测定方法测定方法及标准号见表1.
1.3实验方法
1.3.1ABR对污染物去除效率的实验取武汉化工学院职工宿舍生活污水水样,连续从高位槽按HRT控制滴入速度输入已启动运行正常的ABR反应器中,按日测一次试验处理效果.
1.3.2ABR处理效果的影响因素及不同隔室作用效果实验控制不同的HRT、反应温度、环境温度，测试ABR出水水质及不同隔室的作用效果.
2结果与讨论
2.1试验结果
2.1.1ABR对污染物去除效果的实验结果ABR对污染物去除效果的实验中有统计价值的21d实验,结果见表2.表2中除10月13日HRT水力停留时间为3h,10月17日为2h,其他时间HRT均为8h.
2.1.2ABR对污染物去除效果影响因素及不同隔室作用效果ABR对污染物去除效果影响因素
及不同隔室作用效果的实验,结果见表3.
表2ABR对污染物去除效果的实验结果
2002921
厌氧出水去除率
1368
5178
5Q12
-962
4498
・2667
原水
3367
6Q49
4699
2002922
厌氧岀水
16S3
5248
4947
去除率
5Q01
1124
-532
原水
24S0
6116
4349
2002924
厌氧岀水
1080
6274
3S50
去除率
5645
-258
1L47
原水
1944
5952
5823
2002925
厌氧岀水
103.2
6353
5.246
去除率
4691
・674
991
原水2422
5961
4199
2002
9.
26
厌氧出水115.1
6231
3.551
去除率5248
・453
1543
丿泉水2660
5566
5.943
2002
9.
27
厌氧出水13Q0
6508
4548
去除率5L13
・1692
2347
原水2S66
5461
5.943
2002
9
28
厌氧岀水1042
5977
4996
去除率63.64
・9.45
1593
原水1SS9
59.08
4598
20029.
30
厌氧出水875
6167
4299|
；—
650
•
_5461
沁319
2002
IQ1
厌氧岀水934
5752
7979
去除率6825
-533
・2627
原水295.6
5544
5.993
2002
IQ2
厌氧出水89.3
5757
5.445
去除率69.79
・384
914
原水387.8
2002
IQ3
厌氧岀水175.2
去除率5482
原水265.7
6354
5.445
2002
IQ5
厌氧岀水1220
4821
2405
去除率5408
2413
5583
原水215.769874548
2002IQ6厌黜水127.544122953
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20021Q11
厌氧岀水
1040
1950
去除率
4851
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20021Q
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501
去除率
5867
887
1856
20021Q13
（HRT3h）
原水厌氧岀水去除率
2440
1850
2418
37.12
3852
・377
日期
水质状态及水质指标/血L】）
去除率/%COD氨氮磷戯盐
原水20204448
20021Q17
原水
309
3Q44
4697
厌氧岀水
203
35.84
5146
（HRT2h）
去除率
3430
-17.74
・956
2.2讨论
2.2.1ABR对不同污染物的去除效果
（1）对COD的去除效果
COD是化学需氧量的简称,是衡量水体有机污染的一个最重要指标[5],也是国家“十五”期间对主要污染的实施总量控制的六大指标之一.从表2可以看出ABR反应器对COD有很好的去除效果,在21d的测试中,已有16d的出水水质达GB8978-1996《污水综合排放标准》的二级排放标准（<150mg/L）[6卜7d的水质达到或接近一级排放标准（<100mg?
L）[6],分别占76.
2%、33.3%,10月8日的实验中,COD从385.0mg/L降至90.0mg/L,去除率高达76.62%,表明ABR反应器对去除有机污染物有巨大的潜能和广阔的前景.
（2）对氨氮的去除效果
ABR反应器对氨氮的去除率普遍不高,甚至出现负值,这符合水体中氮素化合物的转化规律.水体中的有机氮在厌氧条件下通过厌氧菌的作用转化的氨氮,可使氨氮含量上升;而氨氮在无氧或缺氧条件下无法向NO2、NO3转化,因而难以去除.在生活污水处理系统中,ABR必须与好氧处理单元联用,组成厌氧2好氧处理系统才能既有效去除COD,又有效去除氨氮.
（3）对磷酸盐的去除效果
ABR反应器对磷酸盐的去除效果也普遍不佳,甚至出现负值,这也是从科学道理上可以预见的.因为在厌氧条件下,有机磷可以向
无机磷酸盐转化，使磷酸盐出现上升的可能.磷的脱除则须通过好氧过程大量吸收磷，通过排泥过程使磷去除[7].ABR和其他厌氧反应器一样，只能产生释放磷作用，当然，这也是脱磷的一个不可缺少的程序•从除磷的要求来看，ABR也必须参与厌氧2好氧（含排泥过程）的处理系统才能完成.
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55S3
2.2.2ABR对污染物去除效果的影响因素及不同隔室的作用效
果
（1）HRT的影响
HRT对污染物去除效果的影响见表2.一般说来，HRT越长，去除效果越好，但过长的HRT则不利于处理量，因此，达到较为理想的去除效果的前提下，应尽可能减小HRT.本实验中6〜10h的HRT已有较理想的去除率，主要指标COD仅通过ABR一般即可达二级排放标准.采用UASB处理城市生活污水,取得>65%以上的
COD去除率，HRT须13〜15h,由此可见，ABR优于UASB.10月13日曾将HRT缩短为3h,10月17日将HRT缩短为2h,去除率明显下降,因而用ABR处理城市生活污水HRT在6h以上为宜.
（2）反应温度的影响厌氧处理一般不适于处理温度低于20C的污水，主要原因是厌氧菌生长缓慢，反应时间过长，用UASB处理城市生活污水取得>65%以上的COD去除率,HRT控制为13〜15h,反应温度须不低于20C.但本研究采用ABR的实验结果表明，大于20C的反应温度固然有较好的处理效果，但低于20C仍可获得较理想的出水水质.12月21日ABR进水水温为18C,出水为13C;12月23日出水水温为16.5C,ABR出水水质分别为128mg/L、142mg/L,均已达二级排放标准,为下一单元用好氧法处理使其达一级标准创造了良好条件.
（3）环境温度的影响
表3所进行的试验均在冬季进行,实验室环境温度均只有几度,甚至低到0C,为使ABR反应器能进行正常运行，对进口原水进行了不同程度的加温试验,而对ABR则只进行了简易的保温处理.从表3的数据可见，环境温度过低（8C以下）会对处理效果带来不良影响.若将ABR应用于埋地式处理系统中,稳定的地下温度条件将对ABR的运行将十分适宜.
（4）不同隔室的处理效果
从表3可以看出,第一隔室一般有较为明显的COD去除效果,这符合厌氧消化的一般规律.COD总去除率较高的12月21日和10月22日（分别为65.78%和70.9%,ABR出水COD指标均已达到GB8978-1996二级水质要求）,第三隔室却发挥了非常关键的作用,其去除率分别高达12.30%、34.49%.12月27日ABR出水水质未达二级标
准,但其进口原水水质COD较高（470mg?
L）,出水COD去除率也达55.53%,其中第二隔室发挥了较好的去除作用,COD去除贡献率为21.28%.第三隔室的去除作用也比较明显,COD去除贡献率为8.93%.如何创造条件,强化第二隔室、第三隔室的去除作用,是下一步应继续深入研究的问题.这也是使ABR发挥第三代厌氧反应器优势的关键所在.ABR隔室数量应设计为几个最为适宜,也待进一步深化研究.
3结论
（1）ABR反应器对生活污水中的COD有很好的去除效果,单独使用即可使生活污水中的COD出水指标达到GB8978-1996的二级水质标准,较理想的操作可使其达到或接近一级水质标准.
（2）ABR应用在生活污水处理系统中,须与其他处理单元联用,以使进一步保证COD稳定地达到一级排放标准,并同时去除氨氮和磷酸盐,使出水水质氮磷达标。
（3）ABR反应器处理生活污水6〜10h即可得到较好的出水效果，
明显优于UASB13〜15h的水平.
⑷18C左右的反应温度亦取得了较好去除效果，明显优于UASB
对生活污水水温高于20C的要求.由此可见,ABR反应器适宜于埋地式应用.
（5）环境温度过低不利于ABR运行,须进行保温处理.
（6）第二、第三隔室对ABR去除COD发挥了明显的关键作用.为何创造条件,进一步强化第二、第三隔室的作用,须进一步研究.参考文献:
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