ABR工艺工程设计Word下载.docx

1、1结构形式的选择 厌氧折流板反应器自产生以来，出现了几种不同结构的形式，如图 1 所示结构的ABR 因具有结构简单、造价低廉等优点，在废水处理工程中得到了很好的应用，本文所述均是基于此基本形式的反应器。因废水厌氧处理对环境温度要求较高，一般不能低于 15C，故在工程设计时应注意 ABR 反应器外部的保温，建议采用半地下式结构。反应器一般采用钢筋混凝土结构，内壁要做适当的防腐处理。折流板的折角，一般取 4560。，折板要伸入上流室的中间，以利于均匀布水，防 J_=沟流。至于折板距池底的高度，可通过水力计算得到一个比较好的冲击速度，以利于后续隔室的进水。2.8隔室挡板的结构 对于在隔室上部未设填料

2、的 ABR，隔室挡板上端建议采用锯齿形结构，以减少污泥流失；同时可增加水流湍动，促进基质在 ABR 宽度方向上的混合。隔室挡板的下端可选用图 2所示的几种结构。图 2（b）的结构可减少水力死区，降低水力损失，同时可增加竖向挡板的结构强度，应尽量采用。2.9第一隔室结构的确定 与 UASB相比，ABR 反应器的第一隔室要承受远大于平均负荷的局部负荷，有资料表明，对一个拥有 5 格反应器的 ABR，其第一格的局部负荷约为系统平均负荷的 5倍。一般对于低浓度废水，采用和后边几个隔室相同的尺寸即可；但对于隔室数较多或者进水浓度较高的情况，建议适当增大第一隔室的容积，以便有效地截留进水中的SS。另外，为

3、抑制反应器第一隔室可能出现的过度酸化现象，可在第一隔室的适当位置设置调节剂加入口，以便加入 NaHCO等进行碱度调节。2.10最后隔室结构的选择 最后一个隔室，一般选用如图 3所示的结构即可，如果拟处理的废水污泥沉降性能较差，可选用图 3（b）所示的结构，以减少污泥流失。3工艺操作条件的选择 3.1启动方式 厌氧反应器的启动方式有两种：一是固定进水基质浓度而逐步缩短 HRT；一是固定 HRT而逐渐增大进水基质浓度。WPBarber 和 DCStuckey的研究表明，对于 ABR，前种启动方式要优于后者。建议参用固定进水浓度而缩短 HRT 的启动方式。ABR 反应器的启动一般采用较低的初始负荷，

4、以利于污泥颗粒或絮体的形成；以较长的 HRT 启动，反应期内气液上升流速小，可减少污泥的流失，并可增加各隔室内甲烷菌属的含量。3.2温度 温度是影响厌氧反应的重要影响因素之一。在一定的范围内，温度的提高不仅能加快厌氧硝化菌对有机污染物分解速率，而且还可以降低厌氧污泥混合液的粘度，而与粘度相关的污泥沉降性能又直接影响了反应器的出水水质。SNachaiyasit 等研究了低温对 ABR 性能的影响，结果表明：在中等负荷条件下，反应器温度由 35降至 25对 COD去除率无明显影响，当温度进一步降至 15时，反应器的效率明显下降，其主要原因是低温降低了细菌的代谢速率，使挥发性酯肪酸（VFA）的半饱和

5、降解常数 Ks 增大，同时可溶性细胞代谢产物增加。因此反应器在启动时，应尽可能在气温较高的条件下进行，等反应器成功启动后一般可以在相对低温下持续正常运行。3.3容积负荷 容积负荷直接反应了食物与微生物之间的平衡关系，容积负荷的变化可通过改变进水浓度或水力停留时间来实现。3.4水力停留时间（HRT）水力停留时问是控制 ABR 反应器运行的主要参数，它直接影响了 ABR 中的 COD去除 91。不同的 HRT决定着不同的上流室上升流速，而上升流速是 ABR 反应器设计中需要考虑的一个重要因素。为保证良好的泥水混合接触条件，必须合理控制反应器上升流隔室的流速（Vs）。但在确定值 s 时，应根据拟处理

6、废水的不同情况加以区别对待。对于低浓度废水，建议采用较短的 HRT，以增强传质效果，促进水流混合，缓解反应器后部污泥基质不足的问题。但 HRT不宜过短，过短的 HRT容易造成沟流现象，不仅影响处理效果，而且会使污泥流失。处理高浓度废水时，其产气对促进泥水混合的作用占主导地位，因而对上升流速的控制范围较宽，且可在很低的 s 下运行。故对高浓度废水，建议采用较长的 HRT，以防止因产气作用而造成的污泥流失，否则须加装填料以减少污泥流失。一般而言，当进水 COD浓度在 3000mgL以上时，可将 s 控制在 0-30.61TIh；当处理低浓度废水时，液体流速对泥水混合的促进作用就显得更为重要，宜将其

7、控制在 0.63.0mgL。3.5回流 将反应器出水进行回流是提高反应器水力负荷（隔室内水流上升速度）的常用方法。适当回流，可以解决反应器前端隔室因产生较多 VFA而引起的 pH值降低等问题，并可在处理某些含蛋白质废水时抑制丝状菌的生长，还可稀释进水中的有毒有害物质，从而提高处理效果。SetiadiT 等人采用 ABR 处理棕榈油生产废水时，在平均负荷15.6gCODL1.d。研究了回流比从 5到 25变化时对反应器出水的影响。结果表明，当回流比在 15以上时可保证系统内的 pH高于 6.8，从而无需额外的碱度补充。但另有研究表明，不仅应对回流比加以适当的控制，而且最好不进行回流。其根据在于：

8、（1）不适当的回流将加剧反应器内流体的混合，改变反应器的水力流态，增加死区容积。Nachaiyasit 等人的研究表明n 一 4J，当回流比增加到 2时，死区容积高达 40，而回流比达 4时，导致了突发性的较为严重的污泥流失问题；（2）出水回流将使反应器回复到单相状态，破坏产酸菌和产甲烷菌各自的良好运行环境及其相互协同作用功 II,因此而失去 ABR 所特有的在一个反应器内实现产酸和产甲烷相分离的优点。Bachmann等人的研究发现，由于回流而使产甲烷菌的活性在整个反应器内的分布趋于均匀，使后端隔室中的产甲烷菌进入高基质浓度、高 H：分压及低 pH等不利环境条件下，从而影响处理效果。Nacha

9、iyasit 等人的研究也发现，增加回流比将使产气量和气体中甲烷的含量沿反应各隔室而下降。可见，目前关于出水回流对 ABR 反应器效能的影响尚存争论。是否采用回流要视所处理的废水水质而定，如果原水 pH过低而酸化作用过烈、原水含有高浓度的有毒物质或运行需要在高水力负荷下进行，则可考虑出水部分回流。但对出水回流应持谨慎态度，一般情况下尽量不要采用。3.6挥发性脂肪酸（V11A）挥发性脂肪酸是厌氧发酵过程中的重要中间产物，它反映了废水可生化性的改变情况。但 VFA的过度积累会抑制甲烷菌的生长，从而使反应器的稳定时间延长。因此控制反应器内 VFA的含量就显得十分重要。3.7分段进水 ABR 反应器在

10、较高有机负荷条件下启动时，容易发生 VFA积累、pH 降低等情况，从而导致运行失败。为避免这些不利情况，可考虑采用分段进水，如图 4 所示。PJSallis 等人分别采用普通进水 ABR（NFABR）和分段进水 ABR（SFABR）对高浓度啤酒废水的处理进行了对比研究。结果发现，在启动和正常运行时期，SFABR 均表现出了优于 NFABR 的性能。采用 SFABR 可降低废水中毒性物质对前面隔室的冲击，同时可为后面隔室提供足够的微生物营养。在有机负荷为 10.5kgCODm。d。条件下，SFABR 对 C0D的去除率达到了 95。具体参见 http:/ 更多相关技术文档。3.8pH与碱度 pH

11、是厌氧处理系统中重要的工艺控制参数之一，产甲烷过程只有在 pH接近中性条件下才能有效进行，pH高于 8.0 或低于 6-3 时，产甲烷速率将大大降低。碱度在系统中的作用是中和产酸阶段生成的 VFA，建立有效的酸碱缓冲体系，降低系统 pH的变化幅度。为保证反应器有足够的缓冲能力，可根据需要在进水中投加一定量的NaHCO进行碱度调节。根据苏德林等的研究结果，控制出水 pH6.5 是确保 ABR 反应器正常工作的必要条件，为此应保持进水碱度在 800mgL。以上。4结论 ABR 因其特殊的结构，具有水力条件好、抗冲击负荷、构造简单、造价低廉等诸多优点，是一种非常有应用前景的废水厌氧生物反应器。多年来

12、，ABR 在工程实践不断发展，加装填料提高污泥与气泡分离效果、采用合适的挡板结构和部件尺寸，控制好水力停留时间等减少反应器中死区、分段进水和出水回流等手段也提供了技术上的选择性。已有的工程实例和成功案例也可以为 ABR 反应器的设计提供参考。由于废水的多样性和活性污泥形态以及细菌作用的复杂性，ABR 反应器设计很大程度上依赖于实验数据，相对而言基础理论研究落后于实践。加强基本理论方面的研究很有必要，可以考虑用计算机模拟方法研究 ABR 的水力学特性以优化结构和确定操作条件；结合活性污泥结构和菌种作用机理研究相关反应与传质机理，建立相关数学模型，以减少实际工业实验的工作量和提高工程设计的可靠性。