（市政工程专业论文）常温ASBBR反应器处理高盐高浓度有机榨菜废水效能研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭太 堂二或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：西芬、签字日期：秒年瑚7 咱 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重迭盍堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重麽太堂 可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( 奶。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：菇玄、 导师签名： 、氢砬 签字日期：v 以年珀t 咱 签字日期：矿j 年厂月f 中文摘要 摘要 论文针对榨菜废水高赫高氮高有机浓度的特征，采用新型高效常温厌氧序批 式生物膜反应器a s b b r 作为该废水的厌氧处理工艺，通过在反应器中接种从高盐 榨菜腌制废液中筛选出的高效耐盐菌，大大缩短了厌氧反应器的启动时间。并对 a s b b r 反应器处理榨菜废水的最佳运行工况进行了深入研究。通过正交试验探讨 了盐度、温度及负荷对反应器效能的综合影响。对于低温下a s b b r 反应器处理效 能降低的问题，采用增加反应器挂膜密度及投加甜菜碱的方法改善了反应器的效 能。针对于高盐榨菜废水的盐度抑制问题，通过在反应器中投加甜菜碱有效地降 低了高盐对厌氧微生物活性的抑制。此外，建立了低温榨菜废水有机物降解的抑 制动力学模型。研究得出如下主要结论： ( 1 ) 负荷对a s b b r 反应器处理榨菜废水效能影响研究表明：考虑后续脱氮对 碳源的需求时，在负荷为4 k g c o d m ”d ，h r t 为1 2 h ，排水比九为1 2 ，挂膜密 度为5 0 及3 0 的运行工况下，可使进水盐度( c r 计) 为1 0 0 0 0 m l 、c o d 为 4 0 0 0 m l 的榨菜废水，出水c o d 为1 5 2 0 m l ，nc o d 为6 2 。当充分利用a s b b r 反应器去除c o d 时，在负荷为0 2 2 k g c o d m ”d ，h r t = 3 d ，排水比 = 1 6 ， 挂膜密度为5 0 及3 0 的运行工况下，可使进水盐度( c 1 一计) 为1 0 0 0 0 m l 、c o d 为4 0 0 0 m g 几的榨菜废水，出水c o d 为9 5 m l ，q c o d 为9 7 5 。 ( 2 ) 温度对a s b b r 反应器处理榨菜废水效能影响研究表明：常温a s b b r 反应 器处理榨菜废水的较佳运行温度是2 0 一3 0 。当温度为1 0 时，反应器效能显 著降低，n c o d 下降3 2 。在低温反应器中，当挂膜密度增加到7 0 时，可使n c 0 d 增加4 5 ；同时，向废水中投加0 1 m m o f f l 的甜菜碱，可使n c o d 增加9 5 。 ( 3 ) 盐度( c r 计) 对a s b b r 处理高盐榨菜废水的影响研究表明：当在盐度 = 1 0 0 0 0 m f f l 时，盐度对a s b b r 处理高盐榨菜废水产生明显抑制。在3 0 时，盐 度为1 0 0 0 0 m l 时，nc o d 为9 0 3 ，当盐度提高到2 0 0 0 0 m g l ，n c o d 为8 2 ， 而盐度提高到3 0 0 0 0 m g l ，n c o d 为4 9 3 。而低温1 0 ，盐度为2 0 0 0 0 m g l 时， n c o d 为2 8 7 5 ，在此高盐榨菜废水中投加o 0 8 m m o f f l 的甜菜碱，有效地恢复了 反应器中厌氧微生物的活性，脱氢酶含量从6 0 1ug t f g m l s s h 提高到1 2 1 3u g t h g m l s s h ，提高了1 倍，n c 0 d 增加1 9 。 ( 4 ) 采用正交试验考察了温度、盐度、负荷等因素对a s b b r 反应器效能的综 合影响，研究结果表明：盐度及负荷的综合影响的正交试验回归方程为： c o d m m = 一6 8 6 1 7 + 3 5 3 ，3 3 n ，+ 0 0 7 5p ，盐度p 对出水c o d 影响高度显著，盐度对出水的 影响大于负荷；盐度及温度的综合影响的正交试验回归方程为：c o d 。= 1 5 1 5 重庆人学硕十学位论文 + o 0 7 2p - 6 9 1t ，温度对出水c o d 影响高度显著，温度对出水的影响大于盐度p ； 温度及负荷综合影响的正交试验回归方程为：c o d 出水= 1 9 8 5 8 3 + 4 3 3 3 3 n 。巧7 5 0 t ， 温度对c o d 影响高度显著，温度对出水的影响大于负荷。 ( 5 ) 通过对a s b b r 反应器处理榨菜废水有机物去除动力学的研究，得出低温 榨菜废水有机物降解的盐度抑制动力学模型为： ( c o c c ) = 一k s ( i n ( c o 一 c o + c o ) h lc 。) + h r t k x ，其中的动力学常数k s 和k 与盐度p 有关，可以用以下 关系式表达：k s = 1 2 5 6 6 p + 8 5 6 3 7 ，k = 0 0 0 0 0 2 9 20 0 0 1 1 9 + 0 0 2 9 上述研究结果将对a s b b r 处理榨菜废水的工程实践提供科学依据，具有一定 的指导意义。 关键词：榨菜废水，厌氧，a s b b r ，生物膜 英文摘要 a b s t r a c t t h i sp a p e ri sa i ma tt h ec h a r a c t e r i s t i co fh i g hs a l i n i t yp i c k l ew a s t e w a t e r ；a n a e r o b i c s e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l mr e a c t o r ( a s b b r ) i sa d o p t e da st h ea n a e r o b i ct r e a t m e n t p r o c e s s i t sh i g he f f i c i e n c ya n dc o m i n o nt e m p e r a t u r ei sc h a r a c t e r i z e d t h r o u g h i n o c u l a t i n gh i g he f f i c i e n c ys a l tt o l e r a n tb a c t e r i aw h i c hi ss e l e c t e df o r mh i g hs a l i n i t y b l o a tp i c k l ew a s t e w a t e r , t h es t a r t i n gt i m eo fa n a e r o b i cr e a c t o ri sg r e a t l ys h o r t e n e d t h e m o s tp r i m eo p i a t i n gs t a t eo fa s b b rh a sb e e nr e s e a r c ht o o ，a n dt h ei n t e g r a t i v e i n f l u e n c ep r o d u c e db ys a l i n i t y , t e m p e r a t u r ea n dl o a d i n gr a t eo nt h ee f f i c i e n c yo f a s b b ra r ei n v e s t i g a t e d i nt h ep r o b l e mo fw o r s et r e a t m e n te f f i c i e n c yo fa s b b r r e a c t o ra tl o wt e m p e r a t u r e ，b yi n c r e a s i n gb i o f i l md e n s i t ya n da d d i n gb e t a i n c a l l i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h er e a c t o r i i lt h ep r o b l e mo fr e s t r a i n i n gp r o d u c e db ys a l i n i t y i nt h eb l o a tp i c k l ew a s t e w a t e r , b ya d d i n gb e t a i ni n t or e a c t o r , w h i c hc a ne f f i c i e n t l y r e d u c e dr e s t r a i n i n go fh i g hs a l i n i t yo nt h ea n a e r o b i cm i c r o o r g a n i s ma c t i v i t y m o r e o v e r , ar e s t r a i n i n gd y n a m i c sm o d e lo f o r g a n i c sr e m o v a lh a sb e e nf o u n d e d ，t h em a i n c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) s m d yo nt h ee f f e c to fl o a d i n gr a t eo nt h ee f f i c i e n c yo fa s b b rr e a c t o rt r e a t i n g p i c k l e w a s t e w a t e ri n d i c a t e t h a t ：c o n s i d e r i n gt h ed e m a n do fc a r b o ns o u r c ei n t h e s u b s e q u e n td e n i t r o g e n ，o nt h ec o n d i t i o n so ft e m p e r a t u r ea t3 0 。c ，t h el o a d i n gr a t ei s 4 k g c o d m ”d ，h r t = 1 2 h ，凡= 1 2 ，b i o f i l md e n s i t yi s5 0 ，i tc a nr e d u c e di n f l o wt h a t s a l i n i t y ( 1 0 0 0 0 m g l ，a sc 1 一) ，c o d ( 4 0 0 0 r a g l ) t oc o d ( 1 5 2 0 m g l ) i nt h eo u t f l o w , t h e r e m o v a lr a t eo fc o da c h i e v e s6 2 w h e ne f f i c i e n t l yu t i l i z i n gt h ea s b b rr e a c t o rt o r e m o v ec o d ，t h et e m p e r a t u r ea t 3 0 ，t h er u n n i n gs t a t eo ft h el o a d i n gr a t ei s o 2 2 k g c o d m 3 。d ，h r t = 3 d ， = 1 6 ，b i o f t l md e n s i t yi s5 0 ，i tc a nr e d u c e dt h e i n f l o wt h a tt h es a l i n i t y ( 1 0 0 0 0 m g l ，a sc i ) ，c o d ( 4 0 0 0 m g l ) t oc o d ( 9 5 m g l ) ，妯 t h eo u t f l o w ，t h er e m o v a lr a t eo fc o d u p t o9 7 5 ( 2 ) s t u d yo nt h ee f f e c to ft e m p e r a t u r eo i lt h ee f f i c i e n c yo fa s b b rr e a c t o rt r e a t i n g p i c k l ew a s t e w a t e ri n d i c a t e st h a t ：t h em o s tp r i m er u n n i n gt e m p e r a t u r ei nt h ea s b b r r e a c t o rt r e a t i n gp i c k l ew a s t e w a t e ri s2 0 3 0 w h e nt h et e m p e r a t u r ea t1 0 t h e e f f i c i e n c yo fr e a c t o rr e d u c e dm a r k e d l y , nc o dd e c r e a s e db y3 2 a tt h el o w t e m p e r a t u r e ，w h e nt h eb i o f l i md e n s i t yi n c r e a s et o7 0 ，i tc a nm a k er tc o di n c r e a s eb y 4 5 ；a tt h es a m et i m e ，a d d i n go 1 m m o l lb e t a i ni n t ot h er e a c t o r , t h en c o dc a l l i n c r e a s eb y9 5 t i i 重庆火学硕j ：学位论文 ( 3 ) s t u d yo i lt h ee f f e c to fs a l i n i t y ( a sc i ) o nt h ee f f i c i e n c yo fa s b b rr e a c t o r t r e a t i n gp i c k l ew a s t e w a t e ri n d i c a t e st h a t ：w h e ns a l i n i t yi sm o r et h a n1 0 0 0 0 m g l ，t h e s a l i n i t yw i l lo b v i o u s l yp r o d u c e dr e s t r a i no nt h ea s b b rt r e a t i n gh i g hs a l i n i t yp i c k l e w a s t e w a t e r w h e nt h et e m p e r a t u r ea t3 0 a n ds a l i n i t yi s1 0 0 0 0 m g l r lc o di s9 0 3 w h e nt h es a l i n i t yi n c r e a s et o2 0 0 0 0 m g l ，nc o dd e s c e n dt o8 2 ，a n dw h e nt h es a l i n i t y i n c r e a s et o3 0 0 0 0 m g l ，r lc o dd e s c e n dt 04 9 3 w h e nt h et e m p c r a t u r ea t3 0 。 s a l i n i t yi s2 0 0 0 0 m g l ，nc o di s2 8 7 5 a d do 0 8 m m o l lb e t a l ni n t ot h eh i g hs a l i n i t y p i c k l ew a s t e w a t c r , i tc a nr e s u m et h ea n a e r o b i cm i c r o o r g a n i s ma c t i v i t ye f f e c t i v e l y , d e h y d o g e n a s ec o n t e n ti n c r e a s ef r o m6 0 1i xg t f g m l s s h t o1 2 1 3ug t f g m l s s 。h i ti n c r e a s e so n et i m e ，nc o di n c r e a s e sb y1 9 ( 4 ) t h ei n t e g r a t i v ei n f l u e n c ep r o d u c e db ys a l i n i t y , t e m p e r a t u r ea n dl o a d i n gr a t eo n t h ee f f i c i e n c yo fa s b b ri si n v e s t i g a t e d t h es t u d yr e s u l t si n d i c a t et h a t ：t h eo r t h o g o n a l e x p e r i m e n tr e g r e s s i o ne q u a t i o no ft h ei n t e g r a t e de f f e c to fs a l i n i t ya n dl o a d i n gr a t ei s ： c o dm m = 一6 8 6 1 7 + 3 5 3 3 3 n ，+ 0 0 7 5p ，s a l i n i t ype f f e c tt h eo u t f o wc o dm a r k e d l y , n e x tl o a d i n gr a t e ；t h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n tr e g r e s s i o ne q u a t i o no ft h ei n t e g r a t e d e f f e c to fs a l i n i t ya n dt e m p e r a t u r ei s ：c o dm m = 1 5 1 5 + o 0 7 2p - 6 9 1t ，t e m p e r a t u r e e f f e c tt h ec o di nt h eo u t f l o wm a r k e d l y , n e x t st os a l i n i t yp ；t h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t r e g r e s s i o ne q u a t i o no ft h ei n t e g r a t e de f f e c to ft e m p e r a t u r ea n dl o a d i n gr a t ei s ：c o dm 水 = 1 9 8 5 8 3 + 4 3 3 3 3 n 。6 7 5 0t ，t e m p e r a t u r ee f f e c tt h ec o di nt h eo u t f l o wm a r k e d l y , t h e i n f l u e n c eo f t e m p e r a t u r eo no u t f l o w n e x t st ol o a d i n gr a t e ( 5 ) s t u d yo nt h ed y n a m i c so fa s b b rt r e a t i n gp i c k l ew a s t e w a t e r , as a l i n i t y r e s t r a i nd y n a m i c sm o d e lo fd e g r a d a t i o no fo r g a n i c sa tl o wt e m p e r a t u r ec a nb ef o u n d ： x ( c o - c 。) = k s ( h a ( c 。- c e + c o ) 一h lc 。) + h r t k x ，i nw h i c hd y n a m i c sc o n s t a n t k sa n dki sr e l a t e dt os a l i n i t yp t h ee q u a t i o nc a nb ee x p r e s s e dt h a t ：k s = 一1 2 5 6 6 9 + 8 5 6 3 7 ，k = 0 0 0 0 0 2 p 2 0 0 0 1 1 9 + 0 0 2 9 t h es t u d yr e s u l t sa b o v ew i l le f f o r ts o m es c i e n t i f i cb a s i sf o rp i c k l ew a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o j e c t s w h i c hh a v es o m ep r a c t i c a ls i g n i f i c a t i o n s k e y w o r d s ：p i c k l ew a s t e w a t e r , a n a e r o b i c ，a s b b rb i o f i l m 1 绪论 1 绪论 涪陵榨菜历史悠久，涪陵生产榨菜已有一百多年的历史，已成为全国生产企 业最多、加工能力最大的榨菜产销区，涪陵榨菜是我国著名的传统地方土特产， 在全国2 0 多个省、市、自治区大中城市畅销，并出口日本、韩国、新加坡、香港、 俄罗斯、南非、欧美等国家市场，被誉为世界三大名腌菜。1 9 9 5 年被命名为中国 榨菜之乡。涪陵榨菜己成为涪陵最大的名牌产品和重要的支柱产业。目前，涪陵 地区种植青菜头，面积达3 2 万亩，产量达5 5 万吨，是全国最大的青菜头生产基地。 涪陵榨菜加工企业2 0 0 余家，年加工能力达2 5 万吨以上，占全国榨菜年产销量的 4 0 。近年来，涪陵区每年在榨菜加工过程中产生约3 5 0 万m 3 废水年，有机污染物 浓度高达0 3 2 0 9 l ，悬浮物浓度高达0 5 7 9 l ，并且废水的盐浓度高达2 1 5 i 废水未经任何处理散排到各个排污口，最终排入三峡水库，由于库区水体的 自净能力降低，榨菜废水的排放将对三峡库区水环境造成影响。 本论文作为重庆市科委攻关项目的部分内容，将对常温厌氧序批式生物膜 a s b b r 反应器处理高盐高浓度有机榨菜废水的效能进行研究，为榨菜废水厌氧生 物处理系统的设计和运行提供科学依据。 1 1 厌氧序批式a s b ( b ) r 反应器的研究进展 1 1 1 废水厌氧生物处理概论 废水厌氧生物处理概论 随着工业的飞速发展和人1 2 1 的不断增加，能源，资源和环境问题日益严重， 近三十年来，能源短缺变得更加突出。采用传统的好氧生物处理方法处理废水要 消耗大量能源，发达国家用于废水处理的能耗已占到全国总电耗的l 左右。废水 好氧生物处理方法的实质是利用电能的消耗来达到改善废水品质使其符合水域环 境质量要求的一种技术措施。所以，废水好氧生物处理是能耗型的废水处理技术。 在众多的废水生物处理工艺中，人们又重新认识采用废水厌氧生物处理工业有机 废水和有机废物的重要性，希望将厌氧生物处理作为好氧生物处理的一种可替代 的处理工艺。厌氧生物处理法是一种既节能又产能的废水处理工艺。经过各国学 者的不断研究和所得的进展，厌氧生物处理法不仅可以处理高浓度有机废水，还 能处理中、低浓度的有机废水，为废水处理方法提供了一条高效、低耗的，且符 合可持续发展原则的废水治理途径。 厌氧生物处理的生化机理 有机物在厌氧条件下的降解过程分为三个反应阶段： 重庆大学顶七学位论文 ( 1 ) 第一阶段是水解阶段。废水中的大分子有机物水解为溶性小分子有机物。 这一阶段主要是促使有机物增溶和缩小体积的反应，它受到细菌释放到废水中胞 外酶的催化。蛋白质和多糖类的水解速度通常比较快，脂肪的水解速度要慢得多， 因而脂肪的水解对不容性有机物在厌氧处理时的稳态程度起控制作用，使水解反 应成为整个厌氧反应过程的速率限制阶段。 ( 2 ) 第二阶段是产氢和脱氢阶段。水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作 为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。有些产酸细菌能利用挥发酸 生成乙酸，氢和二氧化碳。能生成氢的产酸菌( 在有些文献中称产氢细菌) 。由于产 氢细菌的存在，使氢( h 2 ) 能部分地从废水中逸出，导致有机物内能下降，所以在产 酸阶段，废水的c o d 值有所降低，该过程的反应速率很快，可以认为，产氢和脱 氢阶段不会成为整个厌氧反应过程的速率限制阶段。 ( 3 ) 第三阶段是产甲烷阶段。产甲烷的反应有严格的专一厌氧细菌来完成，这 类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸( 主要是乙酸) 氧化成甲烷和二氧化碳。产甲烷 阶段的反应速率一般较慢，因而在对有机物进行厌氧处理时，产甲烷阶段是整个 厌氧反应过程的速率限制阶段，在废水的厌氧生物处理过程中，有机物的真正稳 定发生在第三阶段。 厌氧生物处理工艺的发展 普通消化池是采用最广泛的一种厌氧反应器。但停留时间长，设备庞大，能 耗高。厌氧接触工艺( a n a e r o b i cc o n t a c tp r o c e s s ) 的出现，标志着第二代厌氧生物处 理工艺的诞生 2 - 3 。高效生物处理系统的关键之一是尽量提高设备中的生物量口i 。 第二代厌氧处理工艺正是基于这一理论；如厌氧滤池( a f ) ，升流式厌氧污泥床 ( u a s b ) 等，但这些反应器结构复杂，如u a s b 反应器对布水系统和三相分离器要 求很严格。同时强化传质作用，加速基质从废水向微生物细胞内的传递过程，保 持进水与厌氧污泥之间的充分接触 3 】也是提高反应器效能的关键；在u a s b 反应 器中，由于反应器内混合强度不够，容易形成短流，污染物会对微生物产生抑制 和毒害作用。为解决这些矛盾，需要提高反应器水力负荷，通常采用处理水回流 技术。基于上述理论和技术，第三代厌氧处理工艺应运而生，包括膨胀颗粒污泥 床( e g s b ) ，厌氧内循环反应器( i c ) ，厌氧升流式流化床( u f b b i o b e d ) ，以及阶段 多相厌氧反应器( s m p a ) 等h 。j 。 1 1 2 厌氧序批式反应器( a s b r ) 概述 a s b r 即厌氧序批式反应器( a n a e r o b i cs e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) ，是9 0 年代 由美国i o w a 州立大学民用建筑系r i c h a r dr _ d a g u e 教授等在“厌氧活性污泥法” 等研究基础上，提出并发展的一种新型高效厌氧反应器。a s b r 同其它高效厌氧反 2 1 绪论 应器厌氧滤器( a f ) 及上流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器一样，能够使污泥在反应器 内的停留时i l l ( s t r ) 大为延长，污泥浓度( 活性生物团量) 大为增加，从而大大提高 了厌氧反应器的负荷和处理效率，不但使废水在反应器内停留时间( h r t ) 大大缩 短，反应器容积得以大大缩小，有利于厌氧技术用于工业废水处理，而且可使厌 氧系统的稳定性和对不良因素( 如有毒物质) 的适应性大为增强，是水污染防治的一 项高效新技术【8 9 j 。因此，a s b r 工艺近年来成为新的研究热点。a s b r 工艺工作 原理、特点及研究现状如下： a s b ri e 艺的工作原理 a s b r 法是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺，它 由一个或几个a s b r 反应器组成，反应器周期运行，一个完整的运行操作周期按 次序分为四个阶段，即进水期、反应期、沉降期和排水期”。 进水期：废水进入反应器，由生物气、液体再循环搅拌或机械搅拌混匀，进 水到预先满液线为止。进水体积由下列因素决定：设计的h r t 、有机负荷o l r 及 预料的污泥床沉降特性等。 反应期：通过厌氧反应使废水中的有机物转化为生物气而得以去除，厌氧反 应以间歇搅拌的混匀方式进行，所需反应时间由下列参数决定：基质特征及浓度， 要求的出水质量、污泥的浓度，反应的环境温度等。 沉降期：停止搅拌混匀，让污泥在静止的条件下沉降，使之固液分离，形成 低悬浮固体的上清液。反应器此时变成澄清器，沉降时间可根据污泥的沉降特性 确定，典型时间在1 0 3 0 r a i n 间，沉降时间不能过长，否则因生物气继续产出会 造成沉降颗粒重新悬浮。混合液悬浮固体浓度( m l s s ) 、进料量与污泥量之比 ( f m ) 是影响污泥沉降速率及排出液清澈程度的重要因素。 排水期：充分的液固分离完成后，将上清液排出，排水体积等于进水体积。 排水时间由每次循环排水的总体积和排水速率决定。排水结束后，反应器将进入 下一个循环。多余的污泥定期排出。 单个a s b r 反应器就是个能自如控制进出水及搅拌的处理系统。对于间歇 排放的废水，只要排水间歇期足够长，使反应、沉降、排水等一批操作能够完成， 则用一个反应器就能达到处理要求。对于连续排放的废水，a s b r 系统可用几个反 应器轮流接纳废水，分批进行处理。 a s b r 工艺的特点 运行操作灵活，处理效果稳定 a s b r 反应器在运行操作过程中，可根据废水水量、水质的变化，通过调整一 个运行周期中各个工序的运行时问及h r t 、s r t 而满足出水水质的要求，具有很 强的运行操作灵活性和处理效果稳定性。 重庆大学硕士学位沦文 固液分离效果好，出水澄清 首先，厌氧污泥絮凝同好氧活性污泥法的模式类似，是由细菌对基质的有限 浓度引起，f m 值对其有重要影响。低f m 值，有利于生物絮凝，沉降快，出水 悬浮固体低。一个连续进料完全混合的厌氧反应器稳态操作时，f m 是一定值， 而问歇操作的a s b r 反应器进水后为高f m ，随着反应的进行，f m 逐渐降低， 反应结束排水时，f m 最低，且产气量最小，易于固液分离。因此，从固液分离 效果看， a s b r 工艺的间歇操作模式比其它厌氧法的连续操作模式优越。其次， a s b r 反应器在沉淀时没有进出水流的干扰，可以避免短流、异重流出现，是一种 理想的静态沉淀，故固液分离效果好，易获得澄清出水。 工艺简单，占地少，建设费用低 a s b r 工艺的主体工艺没备，只有一个( 或几个) 间歇反应器，同传统的厌氧 工艺相比，此反应器集混合、反应、沉降等功能于一体，不需额外的澄清沉淀池， 不需要液体或污泥回流装置，与u a s b 和a f 反应器相比，该反应器的底部不需 要复杂的迸水和泥水分离系统，具有工艺简短、结构简单，占地面积少，建设 费用低等优点。 耐冲击负荷，适应性强 完全混合式反应器比推流式反应器的耐冲击负荷，以及处理有毒或高浓度有 机废水的能力强。a s b r 反应器在反应期内本身的混合状态属典型的完全混合式， 加之反应器内有较高m l s s 浓度，使f m 值降低，因此具有反应推动力大、耐冲 击负荷及适应性强的优点。有研究表明，a s b r 工艺对于间歇排放且流量与水质 波动较大的废水，以及连续排放的高浓度、低浓度废水和一些有毒废水如苯酚废 水等，通过单、并或串联的方式进行处理，均能取得很好的处理效果。 温度影响小，适应范围广 a s b r 工艺受温度的影响小，能在5 6 5 。c 范围内处理各种高浓度和低浓度有 机废水，从而打破了常规厌氧法只能在1 8 以上处理高浓度有机废水( c o d 1 0 0 0 m g l ) 的局限，扩充了厌氧法处理废水的适用范围，为在低温与常温下廉价 处理工业及城市生活污水提供了可能性。 污泥性能好，处理能力强 在a s b r 反应器中，能够培养出具有很好沉降性和较高的比甲烷活性的颗粒 污泥，从而使反应器有很高的有机容积负荷( v l r ) 和污泥负荷( s l r ) ，对废水中 的有污染物有很强的去除能力【1 1 1 。 a s b r 工艺的研究现状 目前，对a s b r 工艺的研究较少，近十年来，大部分的研究工作是由美国 r i c h a r d i l d a g u e 教授完成的，主要对a s b r 法的设计方法、操作要点，工艺特性， 1 绪论 颗粒污泥的微观结构及各种影响因素等进行了研究【l 。 a s b r 反应器的启动受接种污泥的种类及浓度影响很大 1 孓”】。研究表明，厌氧 消化污泥的效果较颗粒污泥差，若以未经驯化的厌氧消化污泥接种启动，首先要 使其颗粒化，需4 6 个月，才能达到预定的负荷。若辅以投加阳离子絮凝剂、颗 粒或粉末活性炭的方法，时间可缩短到1 3 个月。若以1 5 0 0 m g l 的颗粒污泥启 动，2 8 d 就能达到有机负荷1 0 l d 。若以更高浓度的污泥接种，会造成泥的大 量流失。最初f m 为o 5 能使反应器更快更稳的启动。 a s b r 反应器的形状，高径比h ：d ，可根据不同的需要灵活设计【i “。粗短的 反应器能达到较高的污泥浓度。高细的反应器能保留更快沉降的颗粒，其沉降速 度明显大于粗短的反应器，且高细的反应器形成颗粒较快，颗粒粒径大。a s b r 反应器最优高径比为5 ：6 左右。 h r t 是a s b r 反应器运行能力大小的一种标志，也是工程中最重要的设计参 数。h r t 可根据反应器容积、废水种类、出水水质要求等而灵活变化，它可以从 几小时( 6 h ) 变化到几天( 6 d ) 。 a s b r 反应器的搅拌方式，可选择机械搅拌、液循环搅拌或气循环搅拌 1 ”。 其中气循环搅拌可作为首选方式。就搅拌时间来说，间歇搅拌( 2 m i n h 或3 m i n h ) 比连续搅拌优越，前者c h 。气产量比后者大。搅拌强度要轻柔，不能太剧烈， 否则会削弱厌氧生物絮凝，造成弱分离，推荐的能量梯度值为1 1 0 s 一。 应用a s b r 反应器处理容易产生泡沫的高浓度废水时，可采用真空脱气装置， 此时，搅拌不能采用气循环搅拌。在沉降工序前1 5 m i n 进行轻柔搅拌，控制真空 度为1 0 1 3 2 5 k p a 能很好的避免泡沫产生。应用真空能大大提高污泥的沉降性，不 但可减少污泥流失，增加污泥积累，延长s r t ，使a s b r 反应器更耐冲击负荷， 而且可缩短污泥沉降时间，增大间歇操作数，使处理能力增强。同时，污泥量的 增加使处理负荷增大，启动时能缩短系统到设计负荷所需的时间。 a s b r 反应器能够在5 6 5 。c 范围内有效操作，尤其是能够在低温和常温 ( 5 2 5 。c ) 下处理低浓度c o d 1 0 0 0 m g l 废水【l 。7 1 8 】。中温3 5 。c 时，在所有基质浓 度和h r t 下，溶解性c o d ( 简称s c o d ) 的去除率达9 2 9 9 。处理c o d 为 6 0 0m s l 、b o d 5 为2 8 5m g l 废水， 在2 0 2 5 时，s c o d 、b o d 5 的去除率 均大于9 0 ；1 5 时，在h r t = 1 2 1 8 h 时，s c o d 、b o d 5 的去除率均大于8 0 ， 5 时，在h r t 为6 h 下，s c o d 、b o d s 的去除率分别达6 2 和7 5 。美国已建 立起a s b r 反应器中试系统用来处理养猪厂废水，该系统能在5 3 5 。c 范围内稳定 运行。目前，己开发出高温5 5 一中温3 5 。c 两段式a s b r 反应器用来处理合高悬 浮固体的养牛厂废水，并同中温一中温两段式a s b r 反应器进行了比较。研究表 明，在h r t = 3 d 或6 d ，v s s 负荷率为2 、3 、4 l d 时，两段a s b r 反应器 重庆人学硕：| 学位论文 均能稳定操作，但高温一中温段系统在t s s ( 总悬浮物) 、v s s 去除、产气量及病 原体去除方面优于中温一中温段系统，在v s s 负荷率为2 、3 、4 9 l d ，h r t 分别为6 d 和3 d 时，v s s 的去除率前者较后者分别高8 o 1 2 8 和9 o 1 4 6 。 高温一中温两段式反应器二段的体积比对处理效果有影响，高温段与中温段反应 器的体积比1 4 系统的处理效果优于1 2 系统，从节省能源和降低处理费用方面 考虑，高温段的体积越小越好。提高a s b r 反应器的操作温度，可大大减小 h r t ，增大处理能力，在6 5 下操作，更有利于病原体的去除。 a s b r 反应器中颗粒污泥的构成及微观结构，除依赖于基质的性质外，还与 操作温度有关。1 5 - - 2 5 下形成的颗粒污泥构成几乎一样，但5 。c 下形成的颗泣 污泥有明显的层状结构。温度对颗粒污泥粒径大小的分布有影响，在2 5 1 5 时， 随温度的降低，污泥的平均粒径逐渐减小：在5 2 5 和所有h r t 下，污泥的 平均粒径尺寸为2 o 3 3 m m 。此外，颗粒污泥的灰分含量和粒径大小之间存在一 定的关系。 将中温a s b r 反应器同高温厌氧滤膜反应器串联组合起来处理废水，可充分 发挥前者s r t 长，后者反应速度快的优势，t k , _ - 者任一单独运行处理效果都要 好。 废水中高浓度的n h 3 n 和n 0 3 一n 会影响a s b r 反应器的正常运行。采用有效 容积为8 5 l 的a s b r 反应器处理养猪废水的研究表明，在2 2 1 ，h r t 为 6 d ，v s s 负荷率为4 9 l d 时，n h 3 一n 浓度一 3 0 m o l l ) ，其中部分极端嗜盐菌为古细菌。 这些嗜盐微生物为含盐废水生物处理提供了保证。 l 绪论 表1l 嗜盐细菌 t a b l e l 1 s a l t p h y l u mb a c t e r i a l 名称嗜盐浓度 特性 野油菜黄单胞菌 2 0 5 0 革兰氏阴性，好氧 x c a m p e s t d 杆菌 生枝动胶菌z r a m i g e r a 30 生长良好，革兰氏阴性，好氧， 65 不生长 杆菌 鳗孤菌va n g u i l l a r u m n a c l l0 不生| 圭，7 生长差， 致病菌 不加n a c i 可以生长 费氏孤菌vf i s c h e r il o 不生陡，不加盐不生长，革兰氏阴性， 7 生长良好兼性厌氧，孤菌 肋生孤菌vc o s t i c o l a n a c l l0 中生长 不水解酪蛋白 霍乱孤菌vc h o l e r a en a c l 7 中生长差，不加n a c i 可以生长 付溶血孤菌n a c l 7 生睦良好，无n a c i v p a r a h a e m o l y t i c u s 不能生长 明亮发光杆菌3 适于生睦革兰氏阴性， pp h o s p h o r e u m05 5 可生长，无盐不生长 兼性厌氧，杆菌 哈威折光杆菌最适合食盐2 0 - - 3 0 ，无盐 l h a r v e y i l9 7 0 不长 紫色色杆菌盐浓度不能超过6 严穑列乳戡有兼怔扶乳 c v i o l a c e u mb e r g o n z i n i 吲哚黄杆菌生长需食盐，从海水环境分离菌体周生鞭毛 ei n d o l t h e t i c u m 泰伦黄杆菌 生长需食盐，从海水环境分离 菌体周生鞭毛 et i r r e n i c a m 湿润黄杆菌 生长需食盐，从海水环境分离 f u h 百n o c u m 嗜海水黄杆菌生长需食盐，从海水环境分离 f h a l m e p h i l u m 脱硫脱硫孤菌河口亚种生长需要n a c i ，在含苹果酸盐革兰氏阴性厌氧菌 dd e s u l f u r i c a n s s u b s p 硫酸盐培养基上生长 a e s t u a r i i 需盐脱硫孤菌 生长需要n ac i ，在含苹果酸盐革兰氏阴性厌氧菌 d s a l e x i g e n s硫酸盐培养基上生长 盐脱氨付球菌嗜盐专营有机化能型 eh a l o d e n i 证f i c a n s 威氏硝化杆菌革兰氏阴性无机化能 nw i n o g r a d s k y i i n s l o w e t a l 型，专性好氧 硝化球菌革兰氏阴性无机化能 n m o b i l i s w a t s o n e t w a r e r b u r 型，专性好氧 欧洲亚硝酸单胞菌海水或者淡水富加n h 3 和无机革兰氏阴性无机化能 n e u r o p a e aw i n o g r a d s k y盐的培养基型，专性好氧 海洋亚硝化球菌 革兰氏