（应用化学专业论文）中高浓度有机废水的新型高效处理技术——“ASBRSBR”的应用研究.pdf

中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 摘要 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一 a s b r & s b r 的应用研究 专业名称应用化学 申请者姓名陈晓蕾 导师姓名成文副教授方战强副教授 本文旨在研究出高效低耗、可推广应用的高效处理工艺，用于处理中高浓度 有机废水，在减轻企业废水处理负担的同时使废水达标排放，以减少对环境的影 响。 采用a s b r s b r 组合工艺处理两种中高浓度有机废水：自配废水及造纸废 水。在进行组合工艺试验前，先分别进行a s b r 及s b r 独立运行研究，完善a s b r 和s b r 技术的工艺特性( 如容积负荷、营养物质、反应时间等) ，再进行a s b r s b r 组合工艺试验，并对反应器泥水混合特性及生物降解动力学进行了研究。 研究结果表明，容积负荷、营养物质、反应时间及进水碱度对a s b r 反应器的 处理效果均有影响。常温下分别处理自配废水及造纸废水的最佳工艺条件为：当 容积负荷为1 6k g c o d 臼( m 3 d ) ，进水按c o d 口：n ：p = 2 0 0 ：5 ：1 ( 质量比) 的 比例添加营养物质n 、p ，碱度为8 0 0 m g l ，反应2 4 h 时，自配废水c o o 臼去除率接近 9 9 ；处理造纸废水时负荷取0 9 k g c o d j ( m 3 d ) ，按c 0 瞻：n ：p = 2 0 0 ：5 ：1 ( 质 量比) 的比例加入营养物质，反应3 2 h 时，造纸废水c o d 去除率约7 0 。对s b r 反 应器，则分别研究了有机负荷、营养物质、曝气时间、进水p h 及曝气量的影响。 结果表明，常温下在一定范围内处理自配废水及造纸废水的最佳工艺条件为：负 荷5 1 k g c o d 伢( m 3 d ) ，按c o d 臼：n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 ( 质量比) 的比例加入营养 物质，曝气时间2 h ，进水p h 值为6 0 _ 7 5 ，曝气量为7 5 l h ，c o d c r 去除率达9 7 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r s b r ”的应用研究 以上；处理造纸废水时负荷取4 3 k g c o d c r ( m 3 d ) ，按c o d 伢：n ：p = 1 0 0 5 ：1 ( 质量比) 的比例加入营养物质，曝气时间8 h ，进水p h 值为7 0 ，曝气量为7 5 l h ， 造纸废水c o d c r 去除率约为8 2 。试验还进行了a s b r 与s b r 反应器的微生物相观察， 并与试验结果进行了讨论分析。 在已完善的工艺条件的基础上把a s b r s b r 工艺有机组合，用于处理自配 废水及造纸废水，试验结果表明，废水经a s b r s b r 组合工艺处理后，出水c o 瞻 均满足有关的排放标准。 a s b r 混合动力学研究获得不同污泥浓度及不同搅拌速度下的混合时间，并 获得不同反应器污泥浓度下泥水完全混合所需的最低搅拌速度，得出反应器 m l s s 分别为1 2 0 0 0 、1 7 0 0 0 、2 1 0 0 0 、2 5 0 0 0 m g l 时，泥水完全混合所需要的最低 搅拌速度分别是2 0 0 、2 0 0 、3 0 0 、3 0 0 r m i n 。 a s b r 与s b r 生物降解动力学研究表明，a s b r 与s b r 反应动力学方程均符合 一级反应方程，降解动力学方程式分别为：v - 2 8 4 3 5 x s ( 1 8 2 6 8 + s ) 、v = 1 4 6 3 0 6 x s ( 8 3 2 9 9 3 + s ) 。在降解动力学基础上用动态模拟法优化工艺参数， 为反应器的放大与工程设计奠定基础。 把本项技术应用在实际废水处理工程中，结果表明处理后出水能满足排放 要求，耗电量为0 6 k w h m 3 ，运行费用仅为0 9 4 元d 废水，因此该工艺达到 高效低耗的要求。 关键词：厌氧序批式活性污泥法， 混合特性，降解动力学， 序批式活性污泥法，快速启动，工艺特性， 工程应用 a p p lie ds t u d yo fa s b r s b r ：an o v e lhlg h - e f f c ie n c y t e c h n o l o g yt r e a t ln gmid - a n dhig h s t r e n g t ho r g a n ic w a s t e w a t e r m a j o r ：a p p l i e dc h e m i s t r y n a m e ：c h e nx i a o l e i s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rc h e n gw e n a n df a n gz h a n q i a n g a b s t r a c t t h eo b j e c to ft h i sp a p e rw a st os t u d ya l la p p l i c a b l em i d - a n dh i g h s t r e n g t h o r g a n i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g yw i t hh i g he f f i c i e n c ya n dl o w c o s ti no r d e rt o r e d u c et h ee x p e n s eo ft h ec o m p a n i e sa n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n t w ot y p e so fm i d - a n dh i g h s t r e n g t ho r g a n i cw a s t e w a t e rw h i c ha r es y n t h e t i c w a s t e w a t e ra n dp a p e rm i l lw a s t e w a t e rw e r et r e a t e di nal a b - s c a l ea s b r & s b r t h e o p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa s b ra n ds b r s u c h 筋v o l u m e t r i cl o a d i n gr a t e ( v l r ) ， n u t r i t i o na n dr e a c t i o nt i m ew e r ed i s c u s s e dr e s p e c t i v e l y t r e a t m e n t so ng l u c o s e w a s t e w a t e ra n dp a p e rm i l lw a s t e w a t e rt h a tc o m b i n e da s b r & s b rw e r ea l s o i n v e s t i g a t e db a s i n go nt h eo p e r a t i o nc o n d i t i o n sc a r r i e do u t f u r t h e r m o r e ，m i x i n g c h a r a c t e r i s t i c s0 fa s b r ，d e g r a d a t i o nk i n e t i c so fa s b ra n ds b rw e r es t u d i e d i tw a sf o u n dt h a to r g a n i cl o a d i n gr a t e ，n u t r i t i o n ，r e a c t i o nt i m ea n da l k a l i n i t y a f f e c t e dt h et r e a t m e n te f f i c i e n c yo fa s b ra tr o o mt e m p e r a t u r e t h eo p t i m a l o p e r a t i o n c o n d i t i o n sw e r ef o u n dt ob ev l ro f1 6 k g c o d c r ( m 3 d ) ，a d d i n g s u p p l e m e n t a ln u t r i e n t sb yac o d o ：n ：pr a t i oo f2 0 0 ：5 ：1 ，r e a c t i o nt i m eo f2 4 h a n d a l k a l i n i t yo f8 0 0 m g li ns y n t h e t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw h i c hr e s u l t e d i n9 9 c o d or e m o v a le f f i c i e n c y v l r o f 0 9 k g c o d o ( m 3 d ) ，a d d i n gs u p p l e m e n t a l n i 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 n u t r i e n t sb yac o d c r ：n ：pr a t i oo f2 0 0 ：5 ：1a n dr e a c t i o nt i m eo f3 2 hr e s u l t e di n7 0 c o d or e m o v a le f f i c i e n c yw h e nt r e a t i n gp a p e rm i l lw a s t e w a t e r t h ee f f e c t so f o r g a n i cl o a d i n gr a t e ，n u t r i t i o n ，a e r a t i o nt i m e ，i n f l u e n tp ha n da e r a t i o nr a t eo ns b r w e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h eo p t i m a lo p e r a t i o nc o n d i t i o n sw e r ef o u n dt ob ev l ro f 5 1 k g c o d o ( m 3 d ) ，a d d i n gs u p p l e m e n t a ln u t r i e n t sb yac o d o ：n ：pr a t i oo f1 0 0 ：5 ： 1 ，a e r a t i o nt i m eo f2 h ，i n f l u e n tp ho f6 0 - 7 5a n da e r a t i o nr a t eo f7 5 i hi ns y n t h e t i c w a s t e w a t e rt r e a t m e n tw h i c hr e s u l t e di n9 7 c o d or e m o v a le f f i c i e n c y v l ro f 4 3 k g c o d o ( m 3 d ) ，a d d i n gs u p p l e m e n t a ln u t r i e n t sb yac o d e r ：n ：pr a t i oo f1 0 0 ：5 ： 1 ，a e r a t i o nt i m eo f8 h ，i n f l u e n tp ho f7 0a n da e r a t i o nr a t eo f7 5 i _ hr e s u l t e di n8 2 c o d or e m o v a le f f i c i e n c yw h e nt r e a t i n gp a p e rm i l lw a s t e w a t e r t h eo b s e r v a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g ea n dm i c r o o r g a n i s mv i am i c r o s c o p e sw e r ec a r r i e do u ta n dd i s c u s s e d w i t ht h et r e a t m e n tr e s u l t s t h eo p e r a t i o no fc o m b i n e da s b r & s b rw a st h e ni n v e s t i g a t e db a s i n go nt h e i m p r o v e do p e r a t i o nc o n d i t i o n s i tw a sf o u n dt h a tt h ef i n a le f f l u e n tf r o ma s b r & s b r s y s t e mc a nr e a c ht h ew a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d t h es t u d yo nm i x i n gc h a r a c t e r i s t i c sw a sa l s oc o n d u c t e d v a r i a t i o no fm i x i n g t i m ei nd i f f e r e n tm i x e dl i q u o r s u s p e n d e ds o l i d ( m l s s ) a n da g i t a t i o nr a t e w a s o b t a i n e db yt r a c i n gm e t h o d t h eo p t i m a la g i t a t i o nr a t ew a sf o u n dt ob e2 0 0 ，2 0 0 ，3 0 0 ， 3 0 0 r m i nr e s p e c t i v e l ya td i f f e r e n tm l s so f1 2 0 0 0 ，1 7 0 0 0 ，2 1 0 0 0a n d2 5 0 0 0m g l t h ei n v e s t i g a t i o no fd e g r a d a t i o nk i n e t i c so fa s b ra n ds b ri n d i c a t e dt h a tt h e b i o d e g r a d a t i o no fb o t ha s b ra n ds b rw a sp r o v e dt ob ef i r s t o r d e r r e a c t i o n d e g r a d a t i o nk i n e t i c sm o d e lo fa s b r a n ds b rw a ss e tu pa sv = 2 8 4 3 5 x s ( 1 8 2 6 8 + s ) a n dv = 2 8 4 3 5 x 。s ( 1 8 2 6 8 + s ) ，r e s p e c t i v e l y e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o ns h o w e dt h a tt h ef i n a le f f l u e n tf r o ma s b r & s b r c a n r e a c ht h ew a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d p o w e rc o n s u m p t i o nw a s0 6 k w 。h m 3a n d t h ec o s to nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw a sm e r e l y0 9 4 r m b m j t h ea s b r s b r s y s t e m w a sp r o v e dt ob eh i g h l ye f f i c i e n ta n d l o wc o s t i v 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r s b r ”的应用研究 k e yw o r d s ：a n a e r o b i c s e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r ( a s b r ) ，s e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o r ( s b r ) ，f a s ts t a r t - u p ，o p e r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ，m i x i n g c h a r a c t e r i s t i c s ，d e g r a d a t i o nk i n e t i c s ，e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n v 华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本少、完全意识到此声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：谲) 媾 日期：矽轳年6 月多日 学位论文使用授权声明 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 论文作者签名：懈 日期：沪g 年5 月6 日 、力z，日碧 ， 殳劣钿阪多年 轹砖 签 扎 隧 飙 j i y导 日 中高浓度有机废水的新型高效处理技术“a s b r & s b r ”的应用研究 1绪论 1 1 研究课题的提出及意义 水是人类存在和发展的基本物质条件，是任何物质都不能代替的宝贵资源。随着工 业的发展和人民生活水平的提高，水污染问题日益突出，水质的恶化使人类的生存受到 威胁，己成为全球性的问题。世界各国都在利用新技术、新工艺来进行废水处理与回用， 以缓解水资源危机。 近年来，我国虽然已经加大环境污染治理的力度，并取得了一定的成绩，但由于经 济的迅速发展，废水排放量也不断增加，见表1 1 。根据( 2 0 0 6 年中国环境状况公报， 国家环境监测网七大水系的4 0 8 个地表水监测断面中，v 类和劣v 类水质的断面比 例分别为3 2 和2 8 i l l 。我国每年排放的废水中约有5 0 为工业废水，工业废水处理率 虽达7 0 左右，但其中只有3 0 左右的处理设施的出水能达到标准，如此大量的废水夹 带着悬浮物、有机污染物、重金属等，排放入全国的各类江、河、湖、水库、河口、海 湾及近海海域，造成了严重的水环境污染。 表i - i 2 0 0 1 - 2 0 0 6 年全国废水及主要污染物排放量 t a b l e1 1 e m i s s i o na m o u n to fw a s t e w a t e ra n dp o l l u t a n t si nc h i n af r o m2 0 0 1 2 0 0 6 中高浓度有机废水的新型高效处理技术“a s b r s b r ”的应用研究 在对各种水体的污染中，工业废水尤其是中高浓度工业废水的污染不容忽视。一般 来说，废水的c o d c ，在5 0 0 - 1 0 0 0 m g l 之间的为中等浓度废水，而废水的c o d 伢大于 1 0 0 0 m g l 的为高浓度废水。某些工业部门如食品、精细化工、制药等部门生产的废水 大多属于中高浓度废水，工业废水的水质因其工业部门和生产工艺的千差万别也变得各 不相同，有些生物降解性能比较好，有些生物降解性能比较差，采用传统的生化方法需 要较长水力停留时间，投资大，处理效率低，运行费用高，这给企业造成了较大的经济 负担，因此开发高效低耗的废水处理技术具有现实意义和应用价值。 本项目所采用的a s b r s b r 技术能充分发挥a s b r 的彻底厌氧降解功能，由于a s b r 序 批式的工艺特性，可使反应器内保持足够多的厌氧活性污泥，无需沉淀池，产生的沼气 可回用于搅拌或作为清洁能源，废水经a s b r 处理后可生化性提高，为后续s b r 处理减轻 负担，因此，a s b r s b r 工艺具有投资少、运行费用低、高效等优点，对于中高浓度有 机废水的处理具有独特的优势，具有显著的经济效益和社会效益。 1 2 中高浓度有机废水的治理技术 由于中高浓度有机废水的性质和来源不一样，其治理技术也不一样，总体来说可以 分为物化处理法、化学处理法和生物处理法。生物处理法由于具有经济可行、无二次污 染等特点，目前己引起广泛的关注。下面简要介绍各种处理方法。 1 2 1 物化法 物理化学处理技术是指废水中的污染物在处理过程中通过相转移的变化而达到去 除目的的处理技术，常用的方法有混凝2 圳、萃取5 阊、吸附7 ，刖、膜技术o 等。 1 2 2 化学处理法 化学处理技术是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质， 使废水得到净化的方法，而高级氧化法则是近年来广泛研究的方法j 射。 1 2 3 生物处理法 生物处理技术是利用微生物，主要是细菌的代谢作用，氧化、分解、吸附废水中可 2 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的 技术。按参与作用的微生物种类和供氧情况，可分为好氧法和厌氧法两大类。好氧生物 法一般用于处理低浓度有机废水，但近年来有人研制出一些高效的好氧生物处理工艺， 可用于处理高浓度有机废水，如深井曝气和好氧流化床等。随着世界能源的日益短缺和 废水污染负荷及废水中污染物种类的日趋复杂化，废水厌氧生物处理技术以其投资省、 能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点而再次受到人 们的重视。 1 3 厌氧处理技术的发展与现状 厌氧处理技术主要是利用反应器内部的厌氧菌经过水解、产酸和产甲烷等阶段降解 废水中的有机污染物。经过一百多年的发展，厌氧生物反应器已经发展到第三代。 1 3 1 第一代厌氧处理技术 一百多年前，人们已经认识到沼气的产生是一个微生物过程，开始采用厌氧工艺处 理生活污水污泥。1 8 6 0 年法国工程师m o u r a s 采用厌氧方法处理经沉淀的固体物质n 羽。 1 8 9 6 年英国出现了第一座用于处理生活污水的厌氧消化池，所产生的沼气用于街道照 明。至1 9 1 4 年，美国有1 4 个城市建立了厌氧消化池。4 0 年代澳大利亚出现了连续搅拌 的厌氧消化池，改善了厌氧污泥与废水的混合，但本质上厌氧污泥与废水是完全混合在 一起的，污泥停留时间( s r t ) 与废水停留时间( h r t ) 相同，因此污泥浓度低，处理效 果差。5 0 年代中期，s c h r o e p f e r 开发了厌氧接触反应器n 1 5 1 ，在连续搅拌反应器的基础 上于沉淀池中增设了污泥回流装置，增大了反应器中污泥的浓度，这是厌氧处理技术的 一个重要发展。 1 3 2 第二代厌氧处理技术 随着生物发酵工程中固定化技术的发展，人们意识到提高反应器中污泥浓度的重要 性。因此成功开发出第二代厌氧处理技术。这些厌氧处理技术的共同特点是可以把s r t 与h r t 相分离，使h r t 从过去的几天或几十天缩短到几天或几个小时。第一个突破性发 展是6 0 年代末y o u n g 和m c c a r t y 发明的厌氧滤器( a f ) 。a f 采用填充材料作为微生物载 体，厌氧菌在填料上附着生长形成生物膜，生物膜与填料一起形成固定的滤床。该工艺 3 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 的开发使得厌氧反应器的容积负荷从4 - 5 k g c o d ( m 3 d ) 提高至1 0 1 5k g c o d ( m 3 d ) ， 大大提高了处理效率。7 0 年代，荷兰农业大学环境系的l e t t i n g a 等开发了升流式厌氧 污泥床( u a s b ) ，其结构可分为污泥床、污泥悬浮床、三相分离器和沉淀区。该工艺具 有以下优点：( 1 ) 构造简单；( 2 ) 可培养出厌氧颗粒污泥，颗粒污泥具有很高的去除有 机物活性，比重较絮体污泥大，沉降性能良好，可使反应器内维持高的生物量：( 3 ) 具 有相当高的有机负荷；( 4 ) 在不利条件下( 低温、冲击负荷等) 仍具有高的稳定性n 6 j 7 1 。 因此是目前广泛使用的厌氧处理技术。 1 3 3 第三代厌氧处理技术 研究和实践发现，以u a s b 为代表的第二代厌氧生物处理工艺存在占地面积大、难 实现均匀布水、稳定操作较困难等缺点，因此，2 0 世纪9 0 年代出现了第三代厌氧处理 工艺，包括厌氧膨胀颗粒污泥床( e g s b ) 、厌氧内循环反应( i c ) 、升流式厌氧污泥床过滤 器( u b f ) 等。其特点有：( 1 ) 占地面积小动力消耗小；( 2 ) 生物量高；( 3 ) 能承受更高 的水力负荷并具有较高的有机污染物净化效能；( 4 ) 在低温条件下能有效处低浓度有机 废水。e g s b 是在u a s b 的基础上由荷兰农业大学环境系开发的，e g s b 实际上是改进的u a s b 反应器，与u a s b 不同之处在于其运行方式，e g s b 上流速度远远大于u a s b ，保持了进水 与污泥的充分接触。i c 工艺基于u a s b 和三相分离器的概念而改进，反应器由底部和上 部两个u a s b 反应器串连叠加而成，增加了水力负荷，防止污泥大量流失n 射。u f b 反应器 由美荷系统b i o t h a n e 系统国际公司所开发，是介于流化床和u a s b 之间的一种反应器， 由于高的液体和气体上升流速使泥水能充分混合，因此负荷很高。 1 4a s b r s b r 工艺概述 1 4 1a s b r 工艺概述 2 0 世纪九十年代，美国教授d a g u e 等人把好氧生物处理的序批式反应器( s b r ) 用于 厌氧处理从而开发出了厌氧序批式反应器( 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 ) ， 简称为a s b r ( 美国专利号：51 8 50 7 9 ) 。a s b r 工艺具有构造简单，运行方式灵活，生 化反应推动力大并耐冲击负荷等优点。d a g u e 等人在研究中发现，a s b r 工艺能克服污泥 流失的问题，可形成颗粒污泥，颗粒污泥沉降快，易于保留在反应器内，因此反应器具 4 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r s b r ”的应用研究 有高s r t 、低h r t 的特点n 们。虽然a s b r 从运行上看类似于厌氧接触法，但a s b r 的固液 分离是在反应器内部进行的，因此能节省基建投资和运行费用，在沉淀出水时又属于静 止沉淀，因此不需u a s b 中复杂的三相分离器。此外，反应过程中产生的生物气还可以 用于搅拌或作为能源，因此具有广阔的应用前景。 1 4 1 1a s b r 的工作原理 在厌氧条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌等多种微生物共同作用，对有机物进 行生化降解生成c h 4 和c 0 2 的过程，称为厌氧生物处理法。a s b r 工艺是一种以序批、间 歇运行为主要特征的废水厌氧生物处理工艺。运行时，废水进入反应器，经厌氧反应后 静止沉淀，最后排出上清液，完成一个完整的运行周期，即整个运行周期依次分为进水、 反应、沉淀和排水四个阶段。运行周期如图1 - 1 所示。 水 进水期 反应期沉降期排水期 图1 - 1 a s b r 运行四阶段示意图 f i g 1 1s c h e m a t i co f f o u rs t a g e so fa s b rr e a c t o r 1 4 1 2a s b r 厌氧消化的机理 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的细菌群接替完成。甲烷发酵 理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶段理论，目前应用较多的是布赖恩特( b r y a n t ) 于1 9 7 9 年提出的四阶段发酵理论。第一阶段，水解和发酵。在这一阶段中复杂有机物 在微生物( 发酵细菌) 作用下进行水解和发酵，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进 一步发酵成乙醇和脂肪酸等。蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氮基作用产生脂肪酸和 氨。第二阶段，产氢、产乙酸( 即酸化阶段) 。在产氢产乙酸菌的作用下，将乙醇和脂 肪酸等水溶性小分子转化为乙酸、h ：和c 0 2 。第三阶段，同型产乙酸阶段。同型产乙酸 细菌将h 。和c 0 2 转化为乙酸，该阶段在厌氧消化中的作用目前仍在研究中。第四阶段， 5 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 产甲烷阶段。甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲醇、h 。和c 0 2 等基质通过不同的路径转化为甲 烷剐。 1 4 1 3 厌氧活性污泥的组成和性质 厌氧活性污泥是由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形成 的颗粒污泥。厌氧活性污泥呈灰黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有 一定的沉降性能捌。 1 4 1 4a s b r 的优缺点 优点：耐冲击负荷；工艺简单，占地面积少，建设费用低；运行操作灵活，处理效 果稳定；处理成本低；能源需求很少且能产生大量的能源；受温度的影响小。 缺点：厌氧方法虽然负荷高、去除有机物绝对量与进液浓度高，但其出水c o d 浓度 高于好氧处理，原则上仍需要后处理才能达到较高的排水标准；厌氧微生物对有毒物质 较为敏感，如对有毒废水性质了解不足或操作不当，严重时可能导致反应器运行条件的 恶化。但随着人们研究的不断深入，这一问题将得到解决n 朝。 1 4 1 5a s b r 的主要影响因素 影响a s b r 主要有以下因素乜卜捌：p h 值、温度、氧化还原电位、搅拌、营养物质、有 毒物质、进水时间与反应时间之比等。 1 4 1 6a s b r 的应用 ( 1 ) 处理垃圾渗滤液 h t i m u r 和i o 色z t u r k 乜 在3 5 。c 下用a s b r 技术处理垃圾渗滤液，结果表明，a s b r 能有效处理垃圾渗滤液，通过缩短水力停留时间或增加进水c o d 浓度使容积负荷逐渐从 0 4 9c o d ( l d ) 提高至9 4 9 c o d ( l d ) ，c o d 去除率在6 4 8 5 之间，微生物衰减常数 为0 0 1 d 。当容积负荷为9 4 9c o d ( l d ) 时，产甲烷速率达到最大值，为1 8 5 l c h ( l d ) 。 ( 2 ) 处理屠宰场废水 d a n i e li m a s s e 和l u c i em a s s e 汹1 用a s b r 处理高浓度屠宰场废水，研究了温度对 6 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 处理效果的影响，结果说明，反应温度从3 0 c 下降到2 5 。c 再降至2 0 c ，对t c o d 去除率 并没有显著影响，t c o d 去除率均在9 0 以上。 ( 3 ) 处理猪粪 d a n i e li m a s s ee ta l 伽1 考查了温度的波动对低温a s b r 反应器的稳定性及处理 猪粪效果的影响。温度从2 0 降到i o 。c ，s c o d 去除率从9 4 2 降至6 0 4 ，当温度回 升至2 0 ，s c o d 去除率增加，说明温度的波动对反应器处理效果的影响是暂时性的。 ( 4 ) 处理豆制品废水 同济大学王亮等啪1 用a s b r 反应器处理豆制品废水，实验结果表明：启动阶段，通过 投力i g a c ，尽快提高有机负荷以及缩短水力停留时间等措施，可以使系统实现快速启动， 本次实验启动用时1 1 8 d ；启动成功后，c o d 负荷率为7 8 3k g ( m 3 d ) ，c o d 去除率8 9 7 ， 容积产气率3 9m 3 ( m 3 d ) 左右，其中甲烷含量7 0 ，反应器中污泥浓度1 6 3 5 9 m g l ，污 泥龄1 8 d ，污泥全部颗粒化，为粒径在l 一3 唧的颗粒污泥，是高效运行的厌氧反应器。 ( 5 ) 处理啤酒废水 j 南京大学张文艺等1 考察了a s b r 工艺参数对啤酒废水c o d 去除率和产气率的影响。 研究表明，a s b r 处理啤酒废水适宜参数为：温度3 0 - 4 0 ，p h7 - 8 ，反应时间2 4 h ，m l s s 5 0 0 0 5 5 0 0 m g l 。在此工艺参数下连续运行1 周，c o d 、t s s 去除率分别为8 0 9 9 6 、7 4 ， 产气率约为5 0 0 l k g c o d 。 1 4 2s b r 工艺概述 序批式活性污泥法，耳p s b r 法( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) ，是一种间歇运行的生 物处理工艺。2 0 世纪7 0 年代初，美国n a m ed a m e 大学的i r v i n e 教授等在美国自然科学基 金资助下，开始了间歇式活性污泥法的研究，于1 9 8 0 年把印第安纳州的c l u c v e r 城市污 水厂改建成s b r 系统，取得了令人满意的效果。i r v i n e 等人的研究成果引起了世界各国 如日本、加拿大、澳大利亚、东南亚等国的广泛重视，各国技术人员都相继进行了大量 的研究。我国近年来对s b r 的研究和应用开展迅速，上海市政工程设计院于8 0 年代中期 设计了我国第一座生产性s b r 系统( 上海市吴淞肉联厂s b r 法污水处理站) 。2 0 世纪9 0 年代 初我国陆续在城市污水、水产品加工、屠宰、肉类加工、制药和化工废水等污水治理工 程中使用了s b r i 艺。由于s b r 法无论在经济、操作运行等方面具有得天独厚的优势，因 此在我国废水处理领域中的发展相当快。现在，经过技术人员对操作运用程序的研究， 7 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r s b r ”的应用研究 s b r 法不但能处理连续流工业废水，而且在规模为数万吨日的城市污水处理工程中也得 以应用。 1 4 2 1s b r 的工作原理 传统活性污泥法的曝气池，在流态上属于推流，在有机物降解方面也是沿着空间而 逐渐降解的。而s b r 工艺的曝气池，在流态上属于完全混合，在有机物降解上，却是时 间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。其基本操作流程由进水、反应、沉 淀、排水和待机五个基本过程组成，从污水流入到待机结束构成一个周期，在每个周期 里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的口别。见图1 - 2 。 迸 息珐皂 图1 - 2 s b r 运行五阶段示意图 f i g 1 2s c h e m a t i co ff i v es t a g e so fs b rr e a c t o r 1 4 2 2s b r 净化废水的机理 ( 1 ) 在有氧条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附废水中的有机物。 ( 2 ) 活性污泥绒粒中的水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时，微生物 合成自身细胞。 ( 3 ) 其他微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物啪1 。 1 4 2 3 好氧活性污泥的组成和性质 好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物与废水中有机和无机 固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。活性污泥有生物活性，有吸附、氧化 8 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r s b r ”的应用研究 有机物及自我繁殖的能力，呈弱酸性( p h 约为6 7 ) ，当进水改变时，对进水p h 的变化 有一定的承受能力。 1 4 2 4s b r 的优缺点 优点：运行操作灵活，效果稳定；工艺系统组成简单，运行费用低：反应推动力大， 易于得到优于连续流系统的出水水质；污泥沉淀性能好，s v i 值较低，能有效防止丝状 菌膨胀；脱氮除磷效果好口羽。 缺点：能源需求较大；常用于处理中低浓度废水。 1 4 2 5s b r 的主要影响因素 影响s b r 的主要因素有嗡1 ：溶解氧( d o ) 浓度、温度、p h 值、营养物、进水时间、 待机时间等。 1 4 2 6s b r 的应用 ( 1 ) 处理混合废水 s v e n k a t am o h a ne ta l 啪1 采用比传统活性污泥法( a s p ) 优越的s b r 处理废水，实 验所用废水为化工厂、制药厂等混合废水，反应温度为2 6 2 ，周期取2 4 h ，其中进水 1 5 m i n ，反应2 3 h ，沉淀3 0 m i n ，待机1 5 m i n ，结果表明，s b r 到i i 化时间更短，系统更快稳 定。有机负荷取1 ok gc o d ( m 3 d ) 、1 7k gc o d ( m 3 d ) 和3 5 k gc o d ( m 3 d ) ， c o d 与b o d 去除率分别为6 6 和9 2 、4 7 和7 2 、3 5 和5 7 。 ( 2 ) 处理奶制品分析实验室废水 b e l e na r r o j oe ta l 口力考察了两个s b r 反应器r l 与r 2 对废水的处理效果，r 1 与r 2 的 不同之处在于在开始l o - 3 0 m i n 时r 1 设置了缺氧段。实验结果表明，两反应器的c o d 去除 率及氮去除率约为7 0 和8 0 ，两反应器均形成了颗粒污泥。通过缩短闲置时间，轻的 污泥被洗出，出水t s s 降低。 ( 3 ) 处理氯丁橡胶生产废水 李日强和赵由之汹1 采用s b r 法处理氯丁橡胶生产废水，当进水c o d 为1 0 2 0 m g l 左右， 最佳进水时间为l h 、反应时间为4 h 、沉淀时间为2 h 、排水时间为0 5 h 、闲置时间为o h 、 曝气采用非限量曝气，出水c o d 达l o o m g l 以下，c o d 去除率达9 0 以上。为防止有毒污染 9 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 物的积累对活性污泥产生抑制作用，对污染物浓度高和毒性大的氯丁橡胶废水最好采用 非限量曝气型式。 1 4 3a s b r s b r 组合工艺概述 1 4 3 1a s b r s b r 组合工艺原理及流程 生物降解性能是指通过微生物的活动使某一物质改变其原来的化学与物理性质，在 结构上引起改变所能达到的程度。理论上，几乎所有的有机污染物都能被微生物降解， 但实际情况很复杂，尤其在实际废水处理过程中又有时间等条件的限制，因此，生物可 降解性能是包括厌氧和好氧工艺的一切生物处理方法的重要影响因素。研究表明，难降 解有机物经过厌氧处理可以改变其化学结构，使生物降解性能提高，为后续的好氧生物 降解创造良好的条件。在好氧条件下，正是由于好氧微生物开环酶体系的脆弱和不发达， 环的断裂是环状化合物生物化学反应的限速步骤。而厌氧微生物对于环的裂解具有与好 氧菌不同的代谢过程，其裂解可分为还原性裂解( 加氢还原使环裂解) 和非还原性裂解 ( 通过加水而羟基化，引入羟基打开双键使之裂解) 。而且对厌氧微生物降解机理的研究 表明，厌氧微生物体内具有易于诱导、较为多样化的健全开环酶体系，这就为多环芳烃 和杂环化合物的厌氧降解提供了客观保证，使他们易于开环裂解，顺利通过生物化学反 应的限速步骤，而得到有效的降解，减少毒性n 阳。因此，a s b r s b r 技术能充分发挥a s b r 反应器的彻底厌氧降解功能，将废水中的难降解有机物转化成易降解的脂肪酸，提高废 水的可生化性，为后续s b r 处理减轻负担。工艺流程见图卜3 。 1 0 中高浓度有机废水的新型高效处理技术一“a s b r & s b r ”的应用研究 进水 搅拌 出水 a s b rs b r 图1 - 3 a s b r s b r 运行示意图 f i g 1 3s c h e m a t i co ft h ep r o c e s so fa s b r s b r 1 4 3 2a s b r s b r 组合工艺的应用 ( 1 ) 处理猪场废水 n b e r n e te ta l 呻3 用a s b r - - s