[发明专利]一种抑制酸化现象的改进型ABR反应装置及启动方法

说明书

本发明提供了一种抑制酸化现象的改进型ABR反应装置，该ABR装置由4～6个隔室组成，每个隔室包括上向流格室和下向流格室，上向流格室和下向流格室的容积之比为3:1～5:1，其中，在上向流格室内装有悬浮填料，在悬浮填料上、下方盖有固定栅板。首隔下向流格室内设有搅拌装置，末端隔室设有回流管，每个隔室上部设有导气管，除首隔外，其它隔室底部设有排泥斗。本发明悬浮填料采用电气石/聚氨酯复合填料，该填料具有抑制厌氧反应过程中的酸化现象，有效提高了产甲烷菌等厌氧菌代谢活性，缩短了反应器启动时间。该装置与传统ABR反应装置相比，布水均匀，不产生死区，可有效分离进水中的悬浮物，避免了悬浮物对污泥活性的影响，运行高效稳定。本发明属于废水处理工艺技术领域。

技术领域

本发明涉及一种抑制酸化现象的改进型ABR反应装置及启动方法，属于废水处理工艺技术领域。

背景技术

1979年，Bryant等人在前人研究工作基础上，进一步完善了厌氧消化理论，提出了三阶段理论，即：水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。该理论认为，复杂有机物的厌氧分解在第一阶段进行水解和发酵反应；第二阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，将第一阶段的发酵产物丙酸、丁酸、乙醇等转化为乙酸、H₂和CO₂；第三阶段，在产甲烷菌的作用下，乙酸、H₂和CO₂进一步转化为CH₄。

20世纪80年代初，美国Stanford大学McCarty等人首次提出了ABR反应器概念。作为一种新型厌氧反应器，ABR反应器的独特构造在于反应器内部设置一系列垂直放置的折流挡板，使废水在反应器内沿折流挡板上下折流运动，依次通过每个隔室的污泥床直至出口，在此过程中废水中的有机物质与厌氧活性污泥充分接触而得到去除。作为第三代厌氧反应器，ABR反应器结构简单，整体上更接近于推流式，不需要三相分离器，而且反应器的运行更加稳定、灵活有效。ABR独特的格式结构及推流式流态使每个隔室中都可以驯化培养出与该隔室中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落，从而使厌氧过程的产酸相和产甲烷相沿程得到分离，有利于充分发挥厌氧菌落的活性，提高系统的处理效果。

由于厌氧微生物代谢速率低，世代周期长，对环境变化敏感，因此ABR反应器的启动时间长，高浓度有机废水处理启动时间一般为180～300d，成为了制约其在高浓度有机废水处理中的应用的主要因素之一。在高负荷运行条件时，ABR反应器容易出现氧化还原电位上升，出水pH值下降，挥发性有机酸(VFA)浓度增高，且VFA含量与碱度含量比值升高，导致甲烷产量下降，出水COD去除率下降并出现异味，反应系统不具备自身调节酸化的能力，此种现象就是通常所说的酸化现象。酸化现象是目前ABR反应器运行不稳定的关键问题之一。

目前，通过设置填料、调节进水负荷、优化反应器结构等方式来缩短ABR反应器的启动时间，效果并不显著；采取降低进水负荷、投加新鲜污泥、投加碱液、回流出水等措施解决酸化现象。

2002年李刚等在论文《环境温度下厌氧折流板反应器运行特性的研究》中采用从第一格室向反应器内加入一定量的新鲜污泥补充生物量，同时投加碱液调节进水pH值等方式来解决该反应器的酸化现象，经28d的调试，ABR反应器COD去除率恢复到86.9％。

2014年宿程远等在文章《ABR处理制糖废水酸溺过程的特性及恢复调控》中采用增加进水碱度和降低负荷的联合调控方来法解决该反应器酸化现象，ABR反应器在15d后恢复正常，出水pH值达到6.6～6.7，COD的去除率达到86.2％。这种方式需要增加新鲜污泥和碱液等运行成本。

2007年刘小雷等在论文《周期厌氧折流板反应器处理中药废水的运行模式及效能》中改变ABR反应器的运行方式避免反应器酸化现象。在处理中药废水时，通过周期性切换四隔室ABR反应器的进水阀门控制模式，在有机负荷最高达到6.45kg COD/(m³·d)时，COD去除率可达92.51％。但该运行方式较复杂，系统自动化程度要求较高，因此，投资成本较大，不适合小型废水处理。