厌氧折流板反应器（ABR）系统的特性及调控研究

发布时间：2020-08-25 22:03

【摘要】： ABR反应器是在反应器中沿水流方向设置一系列折流板，将反应器分隔成若干个串联的反应室，废水以上向流和下向流的方式流经整个反应器，该反应器具有结构简单，截留污泥能力强，稳定性高等许多优点而一经出现即引起广大研究者的注意，近年来成为厌氧反应器内研究的热点之一。但国内外迄今对ABR反应器的研究大多集中在应用处理方面，关于ABR的启动，ABR反应器中厌氧颗粒污泥与微生物的特性，动力学模型，尤其在ABR反应器酸化调控过程基本没有深入系统的研究，为此本文在试验的基础上进行了ABR反应器的特性及控制技术的相关研究工作。研究了ABR的启动技术及培养颗粒污泥的条件及调控技术；系统深入地研究了ABR反应器的酸化过程的特点，揭示ABR反应器中酸化过程pH、COD、VFA及污泥变化的特征，并进行了长达2个多月的酸化调控试验，提出有效的酸化恢复措施；进行了ABR的水力特性的示踪剂试验分析，给出了ABR内的水力模型，结合ABR反应器污泥床内特殊的运动规律，建立了ABR内的反应动力学模型；对ABR各隔室厌氧颗粒污泥的微生物学特性进行了研究，提出了各隔室颗粒污泥中微生物的分布规律；通过改变有机负荷和水力停留时间(HRT)不同运行条件对ABR反应器稳定运行的影响，系统分析了进、出水及各隔室出水的pH、COD、VFA及产气量等指标，研究了ABR反应器及各隔室的运行规律，并提出各种运行方式要保持反应器高的去除效率应采取的控制方式；对难降解有机物聚乙烯醇(PVA)的厌氧生化降解特性进行了试验，获得了重要结果和参数，对指导工程实践具有重要价值。本文的研究结果表明： (1)经试验得出，负荷控制在0.85kgCOD／(m~3·d)到1.50kgCOD／(m~3.d)，稳定运行50d，便可出现颗粒污泥初体，进而提高负荷，进入正常运行，即能实现启动的完成。负荷过高，会引起反应器酸化和污泥大量流失导致启动失败，因此可以得出低负荷启动是ABR反应器成功启动的关键。适宜菌群、水力负荷、适宜碱一-一里望翌里之鳖鳖里组一华一度等是ABR反应器中颗粒污泥形成的条件。本研究得出颗粒污泥以丝状菌、杆菌为核心菌，连接成网络，启动的水力负荷是。.13一0.198ms/(ml·h)，出水碱度控制在500mgcaco3几以上能成功地培养出颗粒污泥。 (2)经过对ABR系统酸化过程试验研究，考察了ABR系统酸化的原因、特点及恢复的调控措施。结果表明:ABR的构造特征会引起1#隔室酸化，1#隔室酸化后，若不加控制，将会使整个反应器处于完全酸化，这是ABR这一高效反应器广泛应用的关键问题之一，ABR体系酸化后，各隔室pH、CoD、VFA、污泥浓度、污泥活性、污泥中细菌数量与正常运行期相比，表现出不同的特征。pH值降到3.5一4.5，vFA累积到1200m岁L以上，在以产酸发酵为主的ABR系统中，发现甲酸的浓度较高。各隔室出水与进水coD接近，污泥组成以水解产酸菌为主(其中产酸发酵细菌数量达到1护~7个/mL，梭状芽抱杆菌数量达到1护碱个/mL)，sVI 增至3omL/g，比厌氧系统正常情况下高出一倍，粘度增加，污泥床内存在“死区” 范围大，酸化过程加剧，四个隔室污泥的产甲烷活性为0.188一0.547 mIJgVSS.h，远低于正常厌氧甲烷发酵的污泥产甲烷活性(20一50 mL/gVSs.h)，碱度极低，无法实现自然恢复，因此认为，ABRI#隔室承受的局部负荷过高和碱度不足是引起ABR 酸化的原因。采用单独调控碱度或降低负荷的方式，无法达到系统恢复正常的目的，只有采用在碱度和负荷同时调控时，连续调控60d后，反应器恢复正常运行。 (3)在试验基础上对ABR各隔室厌氧颗粒污泥生物学特性进行了研究，综合电镜扫描及各隔室颗粒污泥利用葡萄糖、甲酸、乙酸和丙酸的产甲烷活性分析得出: 1#、4#隔室颗粒污泥中有明显优势菌，2#、3#隔室颗粒污泥中没有明显优势菌，菌群多样复杂，ABR各隔室微生物分布不同，组成良好的生态幅，在容积负荷1一 7kgCoD/(时.d)的交替变化过程中，c0D的去除率一直稳定在99%左右，表明这种自然形成的稳定生物群落分布对ABR反应器的高效稳定运行起着重要的作用。 (4)考虑到ABR反应器的水力特性对其运行特性有很大影响，折流板的加入，使ABR下向流室和上向流室的过水断面交替变化，造成水流的快速和慢速的交替变化，避免了堵塞，同时又实现了大量的污泥的截留。水力试验表明截面流速和雷诺数的不断变化，增强了水流的紊动作用，加强了基质与微生物的传质作用。另一方面由于有机物在生物作用产生气体，气体逸升过程中，使废水与基质充分混合，引起水力流态发生变化，因此造成进水有机物浓度对流态也发生较大的影响。本论文中联系ABR反应器中流体流动、混合过程及生化反应过程进行了有机物降解的分析和研究，以示踪剂试验为基础建立了的ABR流态模型，并结合ABR净化有机物的特征，在流态模型的基础上建立了ABR反应器的反应动力学模型。以局部的完全混合为特征建立了多级全混流模型，能较好的描述ABR局部完全混合，整体摘要巴思巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴三巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴推流的
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703
【图文】：

试验用ABR实物图

示踪剂,流态,实物,布水

上流室中布设布水孔板，开孔孔径为4~，开孔率为20%，在布水孔上铺厚30们以力n，中6一8~的淘粒，每个隔室均设有取样孔、取泥孔和集气孔。图2.4是示踪剂流态试验中的自动取样器，为保证24h不间断连续取样，采用两个继电器控制，一个控制转盘定时转动，一个控制电磁阀定时出水，可以在设定的间隔时间内连续取样。

【引证文献】