ABR反应器运行稳定性的研究_束琴霞

ABR反应器运行稳定性的研究＊束琴霞(江南大学生物工程学院环境生物技术实验室,无锡214036)沈耀良(苏州科技学院环境科学与工程省重点实验室,江苏215011)陈坚(江南大学生物工程学院环境生物技术实验室,无锡214036)摘要对ABR反应器处理不同浓度的葡萄糖和生活污水的合成废水进行了研究,考察了ABR处理不同浓度废水的适应性,并研究其反应器受到负荷冲击后的稳定性;同时对不同浓度下的生物相进行了比较。关键词厌氧折流板反应器葡萄糖废水稳定性生物相＊江苏省教育厅高校自然科学研究重点项目(02KJA610003)1前言作为新型高效的厌氧生物反应器———厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffltedReactor,ABR)与其它厌氧反应器相比,它设计简单,没有活动部件,不需要UASB、AF昂贵的进水系统和设计复杂的三相分离器[1],也不需要传统的厌氧硝化池的机械搅拌装置和额外的澄清沉淀池。因此ABR的独特的结构决定了其工艺投资少、运行费用较低;良好的生物分布和生物固体截留能力;对有毒物质适应性强以及抗冲击负荷能力强[2～5]。本试验对ABR处理不同浓度的葡萄糖和生活污水的合成废水进行研究,考察了ABR抗负荷冲击性以及对不同浓度废水的适应性。2试验材料和方法图1为ABR反应器及工艺流程。水样通过恒流泵定量进入ABR进水处,采用水浴及温控仪使反应器温度控制在35±0.5℃。其中生活污水和葡萄糖作为碳源,以NH4HCO3和KH2PO4分别为氮源和磷源,用NaHCO3调节碱度。实验分别以CODCr浓度为12000、9000、6000、3000、1000、500mgL左右进水,并且改变不同浓度下的HRT。正常运行时分别于进水口和每隔室的出水口取水样,并测定反应器各隔室的pH、CODCr及VFA。3试验结果与分析3.1容积负荷与CODCr去除率之间的关系图2是不同浓度不同HRT(即不同负荷下)的CODCr去除率之间的关系。由图可见,随着进水CODCr的负荷增大,不管是高浓度还低浓度葡萄糖图1ABR反应器及工艺流程图2有机负荷与CODCr去除率的关系废水,CODCr的去除率都会有波动,但是变化的幅度不大。如CODCr容积负荷在3.1～11.3kgm3·d,进水CODCr为2834～3099mgL,CODCr的去除率都可以稳定保持在92%以上,而且反应器运行状况良好。CODCr容积负荷在12.3～32.3kgm3·d,进水CODCr为11579～12674mgL,CODCr的去除率仍然稳定在95%以上。CODCr容积负荷在32kgm3·d以上、HRT在6h以下长期运行,极易导致反应器运行不稳。这是由于前面隔室酸化过度,严重影响了后面隔室的生物体产甲烷,最后使系统运行失败。故选择合适的负荷、适宜的HRT,不但能使反应器稳定运行,还可以获16环境工程2004年10月第22卷第5期DOI:10.13205/j.hjgc.2004.05.005得稳定而高效的去除率。另外,从图中也可以看出ABR反应器抗负荷冲击能力也很强。当CODCr负荷从25.3kgm3·d上升到32.3kgm3·d时,CODCr的去除率仅从97.4%下降到96.8%。3.2CODCr浓度的变化对运行稳定的影响表征反应器运行稳定的最重要的参数指标是CODCr的去除率。图3是实验的某段期间连续测定的数值。研究表明,当进水CODCr浓度突然发生跳跃式的变化时,CODCr的去除率仍然能保持稳定的值,并不像进水CODCr变化那样明显,如当进水CODCr浓度从6000mgL骤然上升至12000mgL,并保持HRT不变,CODCr的去除率仍在98%以上,出水CODCr的平均浓度从150mgL上升至250mgL。这一点与Nachaiyasit[6]得出的ABR对高浓度CODCr废水冲击相当稳定相一致。当进水CODCr浓度从12000mgL骤然降至3000mgL,去除率也没有出现如台阶式的下降,而是略微有所下降。由于CODCr的去除主要是通过对水中悬浮物的截留、产酸菌的利用而实现。对于高浓度有机废水,由于负荷高,以产酸菌的隔室增多。产气作用后移,即需要更多的隔室来补偿对CODCr的去除。而对于低浓度废水则相反。因为ABR反应器可以看成是一系列不需三相分离器的UASB串联而成,在处理低浓度废水仅需2～3个隔室,就可达到满意的去除率。总之,ABR反应器独特的隔室结构使之能应付突如其来的负荷的变化、浓度的变化,使反应器能正常稳定的运行。图3CODCr浓度对运行稳定的影响3.3HRT变化对运行稳定的影响图4是某段运行区间内增大和缩短HRT时对反应器运行稳定的示意图。研究表明,随着HRT的突然缩短,CODCr的去除率呈现下降趋势,但是幅度并不很大,说明反应器具有较强的抗冲击负荷能力。而HRT的延长,CODC