ABR颗粒污泥
ABR反应器处理垃圾渗滤混合废水设计方案
ABR反应器处理垃圾渗滤混合废水设计方案垃圾填埋场渗滤液中难生物降解有机物多，可生化性差，其BOD5/COD低达0.1～0.2［1］，我国目前多将渗滤液与城市污水进行混合处理。
为获得稳定而有效的处理效果，试验采用水解酸化—好氧工艺，而水解酸化段采用具有优良性能特点的ABR反应器。
ABR是一个由多隔室组成的高效新型反应器［2］(见图1)，具有水力条件好、生物固体截留能力强、微生物种群分布好、结构简单、启动较快及运行稳定等优良性能。
运行中的ABR是一个整体为推流、各隔室为全混的反应器，因而可获得稳定的处理效果［3、4］。
1 试验方法1.1 废水水质渗滤液水样取自苏州七子山垃圾填埋场。
渗滤液(pH为7.4～8.5)和城市污水(pH为7.1～8.5)的水质见表1。
表１渗透液和城市污水水质1.2 试验用ABRABR由4个隔室组成，总有效容积为13.2L，第一隔室的容积为3.0L，其余隔室容积均为3.4L。
反应上流室和下流室的水平宽度比为4∶1，折流挡板底部转角为45°。
由蠕动泵在ABR的进水端均匀进水。
在各隔室顶部设集气管并接水封以保证厌氧条件。
1.3 研究方法及主要工艺参数采用动态方法进行研究。
首先进行启动运行，待运行稳定后，进行不同混合比的渗滤液和生活污水的混合处理研究。
研究期间的气温为18.0～27.5℃，ABR的HRT为13.2～26.4h，反应器各上流室所装污泥浓度为10～15g/L。
2 结果及分析2.1 ABR的水解酸化作用混合废水经ABR处理后，其BOD5/COD比值明显提高，当进水BOD5/COD较低时，效果更为显著。
如进水为0.665时，出水达0.68，进水为0.2～0.3时，出水可提高至0.4～0.6。
ABR对出水BOD5/COD的改善，无疑可促进混合废水好氧处理的效果和运行稳定性。
BOD5/COD的提高反映了ABR反应器良好的水解酸化作用。
研究表明，对不同的混合比、原渗滤液浓度、HRT，ABR反应器可获得不同程度的水解酸化作用。
ABR系统中酸解过程的污泥特性及分析
1#
215 ×107
7 ×102
2#
115 ×106
3 ×104
3#
115 ×106
4 ×102
4#
415 ×106
9 ×104
21113 污泥沉降特性 运行到第 46 d 和第 64 d 各隔室的污泥沉降曲
线如图 3 所示 。 图 3 可以明显看出 64 d 的污泥沉降曲线在 46 d
的下方 ,这表明 46 d 时的污泥的沉降性好于 64 d 的 污泥 ,即在反应器的运行中酸化影响了污泥的沉降 性 ,使得污泥膨胀严重 ,絮状污泥多 ,导致了沉降性 能变差 。在 ABR 反应器中 ,以颗粒污泥形式存在 , 1 # 隔室沉降速度为 20～50 mm/ min ,SVI = 10 mL/ g , 而在完全酸化过程中 ,以絮状污泥形式存在 ,1 # 隔 室污泥沉速为 2 mm/ min ,SVI 达到 20 mL/ g。
Abstract The paper reported the sludge characteristics in acidolysis process : the appearance of sludge was yel2 low2brown non2granular sludge , there was mainly acidify bacteria in the surface of sludge , poorly settled , easily float2 ed , low the methane activity. The reason of acidification was no enough alkaline and large stagnant space the reactor resumed in 60 days with both controlling alkaline and organic load. There was mainly acidify bacteria in the surface of resumed sludge , but methanothrix bacteria in the inside of resumed sludge.
ABR处理低浓度废水的启动方式及污泥颗粒化研究的开题报告
ABR处理低浓度废水的启动方式及污泥颗粒化研究的开题报告1. 研究背景和意义随着工业发展和城市化进程的加快，废水排放量不断增加，废水的处理和利用已成为当前环保领域亟待解决的重要问题。
传统的生化处理技术往往不能有效处理高浓度有机废水和大量发酵污泥，而ABR（Anaerobic Baffled Reactor）技术具有不需要外部氧气、处理效果好、处理时间短等优点，是一种处理低浓度有机废水的理想选择。
在ABR技术的应用过程中，启动方式是影响其处理效果和稳定运行的重要因素之一，传统的启动方式往往需要较长的时间，且效果不确定。
因此，本研究将探讨一种适用于低浓度废水处理的快速启动方式，提高ABR技术的处理效率和经济性。
同时，污泥颗粒化是ABR技术稳定运行的关键环节之一。
传统的ABR技术往往需要广泛显影剂添加，影响处理效果和对环境的影响，因此，本研究将探讨一种污泥颗粒化的新方法，减少显影剂的使用，在保证处理效果的同时降低对环境的影响。
2. 研究内容和方法本研究将从以下两个方面展开：2.1 ABF处理低浓度废水的启动方式以长沙市污水处理厂的厌氧池废水为原料，结合正交实验，考察不同启动方式对ABR 技术启动的影响。
在保证出水COD小于80mg/L的前提下，研究不同废水浓度、不同机械强度、不同曝气时间等参数对启动效果的影响，寻找最佳启动条件。
2.2 污泥颗粒化的研究结合ABR污泥的特点，研究在不添加广泛显影剂的前提下，采用微生态剂和矿物质添加剂的方式促进污泥颗粒化，探讨制备条件和颗粒大小分布等因素对ABR技术稳定运行的影响。
3. 预期成果本研究的预期成果包括：3.1 探索出适用于低浓度废水处理的ABR启动方式，明确最佳启动条件，提高处理效率和经济性。
3.2 研究出一种新型的污泥颗粒化方法，减少使用广泛显影剂的环节，在降低对环境的影响的同时，保证ABR技术的稳定运行。
4. 研究意义和应用价值本研究的意义在于：4.1 为低浓度废水处理提供高效、经济的ABR技术，并为ABR技术在工业和城市废水处理中的应用提供科学依据和技术支持。
不同接种污泥ABR厌氧氨氧化的启动特征
不同接种污泥ABR厌氧氨氧化的启动特征厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)生长速度缓慢[1]，在选择启动反应器时需考虑其具有较好的生物截留能力，保证足够的菌群. 而ABR反应器具有可耐受较高的污染负荷、良好的生物截留能力、易于固液分离、易形成颗粒污泥等特点，其对培养增殖速度缓慢的厌氧氨氧化菌具有优势，已经应用于厌氧氨氧化反应的启动和研究[2,3].厌氧污泥如反硝化污泥，厌氧颗粒污泥等[4, 5, 6]均已成功应用于厌氧氨氧化的启动. 相较于絮状污泥，颗粒污泥可有效减少微生物从反应器中流失，以保证足够的生物量. 但是颗粒污泥培养过程缓慢，严重阻碍了其应用. 本文以ABR反应器为厌氧氨氧化的启动反应器，分别接种完全絮状厌氧污泥、厌氧颗粒/絮状混合污泥，考察两个厌氧氨氧化反应器启动过程的差异、添加部分颗粒污泥对絮状污泥形成颗粒污泥的诱导效应，并初步明确启动过程中反应器对污泥的截流率以及稳定后各隔室对氮素去除的贡献率，以期为厌氧氨氧化的启动提供参考. 1 材料与方法 1.1 实验装置实验采用的ABR反应器由有机玻璃制成. 反应器长37.5 cm，宽8 cm，高度33 cm，持水高度26.5 cm，有效容积6.36 L. 反应器分为5个隔室，每隔室升流区降流区格间宽度比为4 ∶1，折流板导向角45°(见图 1). 反应器整体密封保证厌氧，每隔室的上部使用橡胶管来排除产生的气体，橡胶管采用水封，反应器整体用遮阳塑料膜遮住避光. 采用恒流蠕动泵控制进水，反应器放置于水浴中，利用温度控制器维持反应器温度30~35℃.图 1 ABR反应器装置示意1.2 接种污泥本研究采用两种污泥，污泥1：取自UASB反应器的厌氧颗粒污泥，污泥浓度52.5mg ²mL-1，污泥2：城市污水处理厂A2/O工艺的厌氧污泥，污泥浓度102mg ²g-1. 采用2个相同的ABR反应器，第一个反应器(R1反应器)接种污泥1和污泥2的混合污泥，按照1 ∶3质量比混合，分别为2 250 mL的絮状厌氧污泥和386 g的厌氧颗粒污泥; 第二反应器(R2反应器)接种污泥2共3 000 mL的絮状厌氧污泥. 污泥在ABR反应器各隔室均匀接种，接种后R1、 R2反应器中混合液的污泥浓度相同(以MLSS值表示)，均为24.8g ²L-1.1.3 反应器运行条件两个ABR反应器运行条件相同. 反应器HRT设置在26 h，采用人工配水，进水的pH值为7.5±0.5，其组分包括(NH4)2SO4，NaNO2，以及KH2PO4 0.027g ²L-1，MgSO4 ²H2O 0.300g ²L-1，CaCl2 0.136g ²L-1，KHCO3 0.5g ²L-1，微量元素Ⅰ、Ⅱ. 参照文献[7]配制，按每1 L配水添加1 mL微量元素Ⅰ、Ⅱ. NO2--N浓度过高会抑制厌氧氨氧化菌的活性[8]，逐渐提高进水氮素的浓度提高进水的基质负荷，促进厌氧氨氧化菌的增长[9,10]. 1~68 d，NO2--N与NH4+-N浓度以1 ∶1配置，负荷控制在54.5 g ²(m3 ²d)-1(表 1); 69~114 d提高进水负荷，两者负荷控制在62.3 g ²(m3 ²d)-1; 在第3阶段后期NO2--N基本全部去除，而NH4+-N还有部分未被去除，在114~170 d提高NO2--N负荷为68.0 g ²(m3 ²d)-1， NH4+-N负荷维持在62.3 g ²(m3 ²d)-1，以期通过添加NO2--N负荷来去除NH4+-N，增强总氮的去除率.表 1 启动过程中氮负荷的变化1.4 测定项目与方法启动过程中每天采集进出水水样，成功启动后采集每个格室水样，分析NH4+-N、 NO2--N 和NO3--N. 同时，测定接种污泥及启动成功时每个格室污泥浓度(MLSS). NH4+-N:采用纳氏试剂光度法，NO2--N:采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法，NO3--N:采用紫外分光光度法，MLSS采用重量法[11]. 2 结果与讨论R1和R2反应器均成功启动了ANAMMOX反应，启动耗时分别为120 d和125 d. R1和R2反应器的启动规律相似，根据NH4+-N的去除规律可将两个反应器的启动过程分为4个阶段，分别为菌体水解期(出水NH4+-N高于进水，NO2--N基本被去除)、活性停滞期(出水NH4+-N 基本等于进水，出水NO2--N升高)、活性提高期(NH4+-N、 NO2--N大幅度且同比例降低)和稳定运行期(NH4+-N、 NO2--N的去除率稳定，基本达到90%以上). 这与Yang等[12]对ANAMMOX启动过程的研究结果一致. 但是，有研究者将ANAMMOX启动过程分为3个阶段[13, 14, 15]，为活性迟滞期，活性提高期以及稳定运行期，虽然比本研究少1个阶段，但启动过程氮素的去除规律基本一致.2.1 进出水水质2.1.1 R1反应器的启动特征(1)菌体水解期(PhaseⅠ: 1~15 d)运行开始前2 d，出水较浑浊，第1、 2 d出水的污泥浓度(以MLSS表示)为0.61、 0.35 g ²L-1. 但是，第3 d开始出水澄清，未检测到SS流失，表明ABR反应器对污泥具有较好的持留作用. 从水质来看，启动过程的前15 d出水NH4+-N明显高于进水，而出水NO2--N 的含量基本为零(图 2)，跟其他学者的研究结果基本一致. 孟凡能等[16]接种好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟/短程硝化活性污泥组成的混合污泥启动厌氧氨氧化反应，在前11 d，NH4+-N出水亦大于进水，但NO2--N去除量可达0.02 kg ²(m3 ²d)-1，认为主要是菌体的溶酶作用导致了出水NH4+-N高于进水，溶酶作用产生的有机物以及接种污泥带入的有机物可作为电子供体反硝化还原NO2--N，促进NO2--N被高效去除[17].图 2 启动过程中水质变化及氮去除率变化(2)活性停滞期(PhaseⅡ: 15~74 d)该阶段出水NH4+-N浓度不断下降，但依旧高于或基本等于进水NH4+-N浓度. 从出水NO2--N浓度来看，前27 d依旧保持很低(低于0.1 mg ²L-1)，去除率均达99%以上，反硝化作用依旧很强. 然而，从第28 d开始，出水NO2--N浓度不断升高，最高达31 mg ²L-1，去除率不断降低，最低达到44.57%. 这是因为第Ⅰ阶段的溶酶作用产生的有机物以及污泥中含有的有机物不断被消耗，反硝化作用降低造成出水NO2--N 浓度的升高[18].(3)活性提高期(PhaseⅢ: 75~119 d)从75 d开始，出水NH4+-N不断降低，去除率不断升高，最高达86.2%; 出水NO2--N 的浓度开始降低，去除率持续升高，在第92 d恢复到99.4%. 在该阶段，NH4+-N和NO2--N 大幅度被消耗，表明ANAMMOX开始显现[19].(4)稳定运行期(PhaseⅣ: 120~170 d)反应器运行到120 d，NH4+-N、 NO2--N去除率都高达97%，此后出水基本稳定，表明反应器启动成功. 稳定运行期间，NH4+-N、 NO2--N负荷分别为62.3 g ²(m3 ²d)-1、 68 g ²(m3 ²d)-1，平均去除率分别高达97.4%、 99.7%，厌氧氨氧化反应器的培养阶段结束.2.1.2 R2反应器启动特征R2反应器的启动特征与R1基本相似，但也存在差异. 从污泥截流来看，R2反应器前3 d的污泥浓度(以MLSS表示)2.74、 1.12、 0.56 g ²L-1,从第4 d开始出水未检测到SS，R1反应器比R2具有更好的截流污泥能力，这也是接种颗粒污泥的优势.从启动的过程和污染物去除特征来看，R2反应器的菌体水解期持续时间较R1多13 d，且在前3 d的出水NH4+-N浓度都高于R1，尤其第1 d出水NH4+-N高达94.5 mg ²L-1，推测是R1反应器接种的颗粒污泥来自于工业废水UASB反应器，有机物和有机氮含量高所致.但是，活性停滞期的持续时间相对R1较短，仅37 d，NO2--N浓度升高，最高达29.1 mg ²L-1，去除率仅为41.3%~66.4%. R2反应器在第62 d进入活性提高期，较R1提前12 d，该阶段出水NH4+-N不断减低，去除率不断升高，最高达94.2%; 同时NO2--N去除率也大幅度升高，在82 d恢复到99.4%，此后维持在99%左右. 在第125 d，R2反应器运行进入稳定运行期，NH4+-N平均去除率92.0%，略低于R1; NO2--N平均去除率和R1相近，达99.9%. 同时，从污泥截流率看(该时段反应器总污泥量除以接种污泥量)，R2反应器居于劣势，平均污泥截留率仅为33.6%，而R1反应器的平均污泥截留率为41.9%，表明接种具有良好沉降性能的颗粒污泥可有效减少污泥的流失，截留ANAMMOX微生物，促进其富集.R1反应器进入活性提高期的时间较晚，而进入稳定期的时间较早，推测是R1反应器接种的颗粒污泥来自于工业废水UASB反应器，以人工配水为底物进行驯化，活性恢复较为困难，所需复活时间长. 但是由于颗粒污泥的沉降性能较好，流失较少，活性一旦恢复，微生物的基数大，增长的也快，较于R2反应器提前进入稳定期，稳定运行期R1对NH4+-N的去除率略高于R2. 总体来说，即使R1污泥截留量明显高于R2，两者表现出厌氧氨氧化活性的时间相差不大，均取得良好的脱氮效果，说明接种污泥的不同并未造成ABR厌氧氨氧化反应器的启动规律和污染物去除特征有明显差异.不管是R1还是R2反应器，启动耗时基本接近，在120 d左右，这与许多研究者的研究结果一致[20,21]. 如朱月琪等[2]在ABR反应器内接种厌氧河流底泥，在4个月内成功启动厌氧氨氧化，稳定运行时NH4+-N和NO2--N的容积负荷分别为31.9 g ²(m3 ²d)-1和31.2 g ²(m3 ²d)-1，平均的去除率达85.2%和98.2%. 本研究中R1和R2反应器的启动时间与其研究接近，但对底物的平均去除率均略高，这可能与接种的污泥、容积负荷、 pH及其他不可复制的环境因素相关.2.2 3种氮素之间的定量关系目前，学术界普遍接受的ANAMMOX菌分解合成的总计量化学式如式(1)所示[1].由式(1)，厌氧氨氧化反应中NH4+-N与NO2--N的消耗量，以及NO3--N的生成量理论比值为1 ∶1.32 ∶0.26. 然而，不同研究者得出的结论之间存在着差异，冯平等[22]研究结果表明，稳定运行阶段三者之间的比值为1 ∶1.44 ∶0.26; 而彭绪亚等[23]采用两套UASB 反应器启动ANAMMOX反应，稳定时三者比值分别为1 ∶(1.1～1.2) ∶ (0.25～0.45) 和1 ∶(1.1～1.2) ∶(0.30～0.40)，可能是接种污泥的性质、 pH等环境的不可复制性导致的差异.本实验中，R1、 R2达到稳定运行后三者的比值分别为1 ∶1.16 ∶0.21和1 ∶1.27 ∶0.36，这与Strous等[1]的研究结果有一定差异. 两个反应器中NH4+-N与NO2--N消耗量的比值分别为1 ∶1.16和1 ∶1.27，均低于理论值，可能是反应器进水未进行有效除氧，导致部分NH4+-N被亚硝化菌和硝化菌转化为NO2--N和NO3--N，使得NO2--N与NH4+-N消耗量比值小于理论值. 但是在NO3--N生成量与NH4+-N生成量之间，两个反应器存在差异，R1反应器略小于理论值，推测稳定期R1反应器中可能还存在反硝化作用，这主要是因为UASB 颗粒污泥有机质含量较高，且颗粒污泥菌体释放有机物的速率较慢所致[24]; 但是，R2反应器高于理论值，具体原因还有待分析.2.3 格室间的氮素去除规律对稳定期间各格室氮素去除规律分析发现(图 3)，R1反应器中NH4+-N和NO2--N基本在第一格室已被去除，去除率均高达99%以上，其余4个隔室并未起到作用. R2反应器的去除规律有所不同，第一格室虽然对NO2--N和NH4+-N具有较大的去除作用，NO2--N去除率高达99%，NH4+-N去除率85%，但其余4个格室对NH4+-N亦有去除作用，贡献率为7%. 从NO3--N 的生成量及每个格室的变化情况看，均在第一格室生成NO3--N，且R1第一格室生成量比R2第一格室高8.3 mg ²L-1，随后NO3--N均被逐渐消耗部分，且两个反应器的消耗量基本相同. 监测稳定运行时的各格室的污泥浓度发现(表 2)，R2反应器污泥浓度总体低于R2反应器，尤其第一格室的污泥浓度比R2反应器的第一格室的污泥浓度低34%，两个反应器对氮的去除存在一定的差异，造成该结果的原因很多，如污泥的性质及污泥量、生物量等，但具体原因有待进一步研究.图 3 稳定运行时水质变化\表 2 稳定运行时的各格室的污泥浓度接种的厌氧颗粒污泥和厌氧絮状污泥分别是黑色和灰黑色，启动成功时R1、 R2反应器的相对应格室的颜色相似，均是第一格室有少部分的红棕色，随着水流的方向颜色变化依次为少量红棕色黄褐色黑色，该现象与鲍林林等[25]研究相似. 而典型的ANAMMOX细胞中含有大量的细胞色素C而呈现红色[26]，结合第一格室对氮素的大部分的去除，可认为该格室的红色菌群为ANAMMOX，且高于其他格室. 其余格室由于基质的浓度低导致ANAMMOX的富集度较低，颜色是黄褐色甚至最后格室仍保持原接种污泥颜色黑色，但对每个格室菌属类别仍需进一步的鉴定. 从污泥形态看，R2中污泥以不规则块状和絮状存在，R2中污泥是不规则块状、絮状和部分颗粒污泥，可能由于水力负荷较低，没有足够的剪切力使得在ABR中诱导絮状污泥形成颗粒污泥，可尝试通过提高流速，增大剪切力来培养厌氧颗粒污泥.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
厌氧折流板反应器ABR简介
厌氧折流板反应器ABR简介1、什么是ABR反应器？ABR被称为第三代厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。
随着厌氧技术的发展，其工艺的水力设计已由简单的推流式或完全混合式发展到了混合型复杂水力流态。
第三代厌氧反应器所具有的特点包括：反应器具有良好的水力流态，这些反应器通过构造上的改进，使其中的水流大多呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，因而具有高的反应器容积利用率，可获得较强的处理能力；具有良好的生物固体的截留能力，并使一个反应器内微生物在不同的区域内生长，与不同阶段的进水相接触，在一定程度上实现生物相的分离，从而可稳定和提高设施的处理效果；通过构造上改进，延长水流在反应器内的流径，从而促进废水与污水的接触。
厌氧折流反应器是在UASB基础上开发出的一种新型高效厌氧反应器，厌氧折流反应器（ABR）的优点：2、ABR反应器的基本原理及其工艺构造：ABR反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。
由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在反应器内。
由此可见，虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB的简单串联，但在工艺上与单个UASB有着显著的不同，UASB可近似看作是一种完全混合式反应器，ABR 则由于上下折流板的阻挡和分隔作用，使水流在不同隔室中的流态呈完全混合态（水流的上升及产气的搅拌作用），而在反应器的整个流程方向则表现为推流态。
在反应动力学的角度，这种完全混合与推流相结合的复合型流态十分利于保证反应器的容积利用率、提高处理效果及促进运行的稳定性，是一种极佳的流态形式。
同时，在一定处理能力下，这个复合型流态所需的反应器容积也比单个完全混合式的反应器容积低很多。
农村生活污水处理ABR工艺的启动与污泥微生物特性
农村生活污水处理ABR工艺的启动与污泥微生物特性杨春;吕锡武【摘要】通过折流板厌氧反应器(ABR)处理农村生活污水的启动运行,以及高通量测序技术,研究反应器中污泥微生物相关特性.研究结果表明:反应器采用低负荷启动、阶段提高有机负荷方式,可以在60d内实现挂膜完成,反应器对污水中化学需氧量(COD)去除率在66％左右,出水pH值稳定在6.35～7.05;颗粒污泥中主要优势细菌种群有变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidetes)、绿弯菌纲(Chloroflexi).运行启动后,在污泥中出现广古菌门(Euryarchaeota)、嗜热丝菌门(Caldiserica)、螺旋菌门(Spirobacteria).运行稳定后,细菌生物量含量会减少,这表明ABR启动对原始污泥的微生物种类起到显著的选择作用.%The start-up and microbiological characteristic of sludge by high-throughput sequencing of rural domestic wastewater treatment by anaerobic baffled reactor (ABR) have been studied.Results show that under the following conditions of dosing seed sludge,continuous operation by improving the load by steps after 60 days,the biofilm could be successfully formed.In the process of start-up,COD (chemical oxygen demand) removing rate was about66％,and pH value was about 6.35 ～ 7.05.Dominant community in granule sludge was closely related to Proteobacteria,Bacteroidetes and Chloroflexi.Euryarchaeota,Caldiserica,Spirobacteria appeared in the sludge after the reactor starting up.After the reactor running stability,bacterial biomass content would be reduced.The star-up of ABR played a significant role in the change of primary sludge's microbial species.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】7页(P79-85)【关键词】折流板厌氧反应器(ABR);厌氧消化;启动运行;微生物特性;农村生活污水【作者】杨春;吕锡武【作者单位】东南大学能源与环境学院,江苏南京210000;东南大学能源与环境学院,江苏南京210000【正文语种】中文【中图分类】TU992.3厌氧折流板反应器(anaerobic baffled reactor，ABR)是具有特别的模块化结构的高效处理废水厌氧生物反应器，由于这种特殊的性质，每个隔室都可以驯养微生物群落适应废水和环境条件,而且微生物在反应器中分布，污染物在各种微生物种群共同作用下得到降解去除。
高效生物反应器(ABR)深度处理难降解有机废水
中国石油化工股份有限公司天津分公司污水外排原执行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B 限值,重点污染物COD ≤60mg/L 。
为了响应天津市政府建设美丽天津的号召,中石化天津分公司将对已有废水处理设施进行深度处理改造以满足更严格的排放标准要求,即外排污水主要指标要达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准,其中重点污染物指标COD ≤40mg/L 。
此外,天津市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》A 级限值COD ≤30mg/L ,因此中石化天津分公司计划按最严标准(COD ≤30mg/L )来建设外排污水深度治理提标改造工程。
根据文献〔1-7〕报道,难降解有机废水深度处理需要采用高级氧化法(包括臭氧催化氧化、Fenton 试剂氧化、电子束氧化、电化学氧化、臭氧双氧水氧化、微电解法和超临界水氧化法)、混凝沉淀、活性炭或大孔树脂吸附和生物处理(包括膜生物反应器、曝气生物滤池)等相结合的措施或采用特种生物处理措施。
目前石化行业外排含盐污水常规生化处理出水COD 的极限一般在50~60mg/L 左右,而COD 稳定低于30mg/L 的运行案例尚不多。
本工程先经过了近一年的现场中试试验筛选,比较了臭氧-曝气生物滤池、臭氧-活性炭、臭氧-MBBR 、活性炭吸附和高效生物反应器(ABR )5种工艺,综合测试结果表明,ABR 可以实现在最低的运行成本下稳定满足深度处理达标要求,并最终选择ABR 应用于中石化天津分公司综合废水深度处理工程。
1ABR 的工作机理ABR 是专门针对低负荷且难生物降解(BOD 5/COD<0.2)废水深度处理的一种上向流好氧高效生物反应器专利技术〔3〕,ABR 的工作原理见图1。
图1ABR 的工作原理由图1可知,其池型结构与上向流好氧生物滤池相同,采用气水同向上向流的运行方式,水流自下而上通过ABR 载体,但空床停留时间是传统上向流好氧生物滤池的1~2倍,典型处理对象为生化处理系统出水、纳滤或反渗透或电渗析浓盐水、冷却塔排污水、树脂酸碱再生中和废水等。
厌氧折流板反应器ABR简介
厌氧折流板反响器ABR简介1、什么是 ABR反响器？ABR 被称为第三代厌氧反响器，其不单生物固体截留能力强，并且水力混淆条件好。
跟着厌氧技术的发展，其工艺的水力设计已由简单的推流式或完整混淆式发展到了混淆型复杂水力流态。
第三代厌氧反响器所拥有的特色包含：反响器拥有优秀的水力流态，这些反响器经过结构上的改良，使此中的水流大多呈推流与完整混淆流相联合的复合型流态，因此拥有高的反响器容积利用率，可获取较强的办理能力；拥有优秀的生物固体的截留能力，并使一个反响器内微生物在不一样的地区内生长，与不一样阶段的进水相接触，在必定程度上实现生物相的分别，进而可稳固和提升设备的办理成效；经过结构上改良，延伸水流在反响器内的流径，进而促使废水与污水的接触。
厌氧折流反响器是在UASB 基础上开发出的一种新式高效厌氧反响器，厌氧折流反响器（ ABR ）的长处：指标长处反应器结结构简单、无运动零件、无需机械混淆装置、造价低、容积利用率构高、不易堵塞、污泥床膨胀程度较低而可降低反响器的总高度、投资成本和运行花费低生物量特对生物体的沉降性能无特别要求、污泥产率低、节余污泥量少、泥性龄高、污泥无需在载体表面生长、不需后续积淀池进行泥水分别工艺的运水力逗留时间短、能够间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能行力强，对进水中的有毒有害物质拥有优秀的蒙受力、可长运行时间而无需排泥2、ABR反响器的基来源理及其工艺结构：ABR 反响器中使用一系列垂直安装的折流板使被办理的废水在反响器内沿折流板作上下贱动，借助于办理过程中反响器内产生的沼气应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和积淀运动，而整个反响器内的水流则以较慢的速度作水平流动。
因为污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反响器内的流径的总长度增添，再加之折流板的阻拦及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在反响器内。
因而可知，固然在结构上 ABR能够看作是多个 UASB的简单串连，但在工艺上与单个 UASB有着明显的不一样， UASB可近似看作是一种完整混淆式反响器，ABR 则因为上下折流板的阻拦和分开作用，使水流在不一样隔室中的流态呈完整混淆态（水流的上涨及产气的搅拌作用），而在反响器的整个流程方向则表现为推流态。
污水处理ABR
1 ABR反应器ABR反应器是美国著名教授McCarty于1982年开发出来的一种高效节能厌氧装置，1983年他又将上、下流室等宽的ABR反应器改造成上流室宽、下流室窄的新型ABR反应器，并在折流板末端设导流折角。
ABR反应器在处理废水时，其上流室的功能相当于一个UASB，其中持有大量沉降性能良好的活性污泥，只是反应器上部不设三相分离器，仅有一个相通的气室，所以运行时就像若干个UASB反应器的串联。
同时，由于ABR反应器是分格的，运行时沿水流方向各流室pH值由低到高变化，这样自然为不同pH值要求的厌氧菌群提供其优势生长的环境，且对水力冲击负荷和有机冲击负荷有较强的承受能力，固体停留时间长，污泥产率低〔1〕。
在金霉素制药废水处理中，ABR反应器设计为2个池子，每个池子分为4个格，每格上流室宽与下流室宽之比约为3:1，池体尺寸L×B×H＝18m×5.5m×5m，池有效容积为930. 6m3，HRT为48h，设计流量Q为450m3/d，设计有机负荷为5.625kgCOD/(m3·d)。
试验采用的反应器构造如图1。
2 ABR反应器的调试2.1 污泥接种与驯化种泥来自福州市污水处理厂消化池，其含水率为95%，原设计量应为200m3，大约占总有效容积的20%～30%。
在启动时因为运到的种泥量不足，仅有100m3，便将部分S BR池剩余污泥回流到ABR反应器以作补充。
驯化阶段将进水浓度(C0)保持在2000mg/L ，ABR总进水量约为250m3/d，有机负荷率约为0.537kgBOD/(m3·d)。
当COD去除率达到7 0%后，进水量增加20%～30%，依次下去分别为250、300、370、445m3/d，直至达到设计流量Q为450m3/d，有机负荷率也分别为0.537、0.625、0.796、0.957、直到0.967kg COD/(m3·d)。
ABR反应器启动及影响因素
ABR反应器影响因素及启动1.污泥厌氧消化的原理污泥厌氧消化，即污泥中的有机物在无氧的条件下被厌氧菌群最终分解成甲烷和CO2的过程，是一个极其复杂的过程，一般分为三个阶段，第一阶段在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质和脂肪水解与发酵，转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2及氢等；第二阶段在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、CO2和乙酸等；第三阶段，通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用下，一组把氢和CO2转化为甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷。
2.厌氧消化影响因素废水的厌氧处理启动受到许多因素影响，可把这些因素分为设计操作因素与环境因素两大类。
环境因素包括温度、pH值、碱度、营养、氧化还原电位以及包括毒性、可降解性等在内的废水特征等。
设计操作因素包括反应器类型、操作单元的选择及排列方式、预处理的方式、接种污泥的数量和活性、微量元素的补充、容积负荷、水力停留时间等等。
（1）温度有机物的厌氧分解分为产酸和产甲烷两个阶段，而温度又是厌氧反应的重要影响因素之一。
在一定的范围内，温度的提高不仅能加快厌氧硝化菌对有机污染物分解速率，而且还可能降低厌氧污泥混合液的粘度，而与粘度相关的污泥沉降性能又直接影响了反应器的出水水质。
在中等负荷条件下，反应器温度由35℃降至25℃对COD去除率无明显影响，当温度进一步降至15℃时，反应器的效率明显下降。
温度适宜时，细菌发育正常，有机物分解完全，产气量高，固体颗粒在较高的温度下有更好的沉降性能。
因此反应器在启动时，应尽可能在气温较高的条件下进行，等反应器成功启动后一般可以在相对低温下持续正常运行。
（2）酸碱度pH值是常规厌氧过程中的重要参数。
水解与发酵菌及产氢产乙酸菌对pH的适应范围大致为5～6.5，而甲烷菌对pH的适应范围在6.6～7.5，一般控制在7.0左右。
在硝化系统中，若水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过产甲酸阶段，则pH值降低，抑制了甲烷菌的生长。
ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性
ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性
ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性
了解厌氧折流板反应器(ABR)内厌氧颗粒污泥的微生态结构对于颗粒污泥的培养具有指导意义,为此对ABR各隔室中厌氧颗粒污泥的微生物组成进行扫描电镜观察,并测定了其在不同基质中的比产甲烷活性和辅酶F420的含量.结果表明,ABR各隔室颗粒污泥的微生物组成差异较大,1#隔室颗粒污泥表面以产酸菌为主,内部以产甲烷杆菌为主,2#、3#隔室的颗粒污泥中没有明显的优势菌,菌群多样复杂,4#隔室颗粒污泥中的优势菌是索氏甲烷菌;1#隔室颗粒污泥利用葡萄糖、乙酸的产甲烷活性较低,利用丙酸的产甲烷活性最高,2#、3#、4#隔室颗粒污泥利用葡萄糖、乙酸的产甲烷活性较高,利用丙酸的产甲烷活性较低.ABR中颗粒污泥的辅酶F420沿隔室逐渐升高,与产甲烷活性的变化一致,也就是说F420可以反映颗粒污泥的产甲烷活性.
作者：徐金兰黄廷林王志盈作者单位：西安建筑科技大学,环境与市政工程学院,陕西,西安,710055 刊名：中国给水排水ISTIC PKU 英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)：2004 20(10) 分类号：X703.1 关键词：厌氧折流板反应器厌氧颗粒污泥微生物学特性。
厌氧折流板反应器_ABR_的水动力学及污泥特性
4 郑元景等1污水厌氧生物处理1北京:中国建筑工业出版社,1988115～281第一作者 周晓东,女,1967年11月生,1989年毕业于湘潭大学化学工程系,环境工程学学士,现任湖南省环境保护科学研究所工程室副主任,助理研究员,主要从事污染治理工程研究与设计。
2000-08-30收稿厌氧折流板反应器(ABR)的水动力学及污泥特性3赵丹 王承武(苏州城建环保学院,苏州215011)沈濯良 王惠民(河海大学水力环境工程学院博士后流动站,南京250000)摘要 ABR 作为一种新型的厌氧反应器工艺,具有许多优良的性能,如良好的水力条件及抗冲击能力、简单的构造、良好的生物种群分布及处理效果等。
目前,其在不同废水处理中运行效果已得到越来越多的研究和实际应用。
在此就该工艺的水力流态及污泥性能作了探讨。
关键词 厌氧折流板反应器 水动力特征 颗粒污泥 废水处理3江苏省“青蓝工程”及中国博士后基金课题。
1 概述厌氧折流板反应器(ABR )是McCarty 等人在对厌氧生物转盘改进的基础上开发的一种新型厌氧处理工艺。
与其它工艺相比,具有许多优点,见表1。
近几年来,在美国和英国等正得到越来越深入的研究和日渐增多的实际应用。
表1 厌氧折流板反应器的优点工艺构造生物体操作设计简单污泥无须特殊沉降性能HRT 短无运动部件污泥产率低可间歇运行无须机械混合泥龄长耐冲击负荷能力强造价及运行费低无须用填料或沉淀池抗有毒物能力强不易堵塞不需专门的三相分离器可长时间不排泥 ABR 的一个突出的特点是,由于上下折流板的阻挡和分隔作用,使水流在不同隔室中的流态呈完全混合态(水流的上升及产气的搅拌作用),而在反应器的整个流程方向则表现为推流态。
从反应动力学的角度,这种完全混合与推流相结合的复合型流态十分利于保证反应器的容积利用率、提高处理效果及促进运行的稳定性,是一种极佳的流态形式。
ABR 工艺的另一个特点在于其在反应器中设置了上下折流板而在水流方向形成依次串联的隔室,从而使其中的微生物种群沿长度方向的不同隔室实现产酸和产甲烷相的分离,在单个反应器中进行两相或多相运行。
ABR上
折流式厌氧反应器1. 折流式厌氧反应器的原理折流式厌氧反应器（anaerobic baffled reactor, ABR）是Bachmann 和McCarty 等人于1982年前后提出的一种高效厌氧反应器。
国内有文献根据英文直译为厌氧折流板反应器的。
ABR反应器构造如图1所示，反应器内设置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床（USB）系统，其中的污泥可以以颗粒化形式或以絮状形式存在。
水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。
出水图1 折流式厌氧反应器虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB反应器的简单串联，但工艺上与单个UASB还是有显著不同。
UASB 可近似地看作是一种完全混合式反应器，而ABR 则更接近于推流式反应器。
与Letinga教授提出的SMPA（分相多阶段厌氧）工艺思想参照对比，可以发现ABR几乎完美地实现了该工艺的思路要点。
首先，挡板构造在反应器内形成几个独立的反应室，在每个反应室内驯化培养出与该处的环境条件相适应的微生物群落。
例如，用ABR处理葡萄糖为基质的废水时，经过一定的驯化时间后，在第1格反应室有可能形成以酸化菌为主的高效酸化反应区，葡萄糖在此转化为低级脂肪酸，而在其后续反应室将依次完成从各类低级脂肪酸到甲烷的转化。
通过热力学分析可以知道，细菌对丙酸和丁酸的降解只有在环境H2分压较低的情况下才能进行。
厌氧降解产气中的H2主要来自有机物酸化阶段，产甲烷阶段几乎不产生H2。
与单个UASB中酸化和产甲烷过程融合进行不同，ABR反应器有独立分隔的酸化反应室，酸化过程产生的H2以产气形式先行排除，因此有利于后续产甲烷阶段中的丙酸和丁酸代谢过程在较低的H2分压环境下顺利进行，避免了丙酸、丁酸的过度积累所产生的抑制作用。
由此可以看出，在ABR各个反应室中的微生物相是随流程逐级递变的。
污水处理工艺ABR、UASB对比
工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，有含无机污染物为主的无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水。按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。
论文的主要成果有：(1)ABR的流态可近似看成是多级串联CSTRs，局部流态为完全混合式，总体上则接近于推流式。流态特性决定了ABR的分阶段多相工艺特性。(2)流态特性与反应器的分格数和分格形式相关。导流板折角有利于改善反应器的流态。污泥床的存在与产气搅拌作用使得ABR的流态与清水条件下明显不同。Levenspiel死区计算方法对ABR不适用。(3)流态数学模拟应结合实际流态分析进行。对串联CSTRs、近似推流模型G和模型D以及Levenspiel模型的数学分析显示，模型G最适合于模拟实际运行时的ABR流态。(4)与UASB相比，ABR的启动历时较长。构造上分为5格的ABR工艺性能上优于分格数为3的ABR。(5)ABR在容积负荷低于10kgCOD/(m3.d)的中低负荷下运行稳定，出水COD的去除率优于相当条件下的UASB系统，出水COD常低于100mg/L。系统的总体性能相当于多级串联的UASBs系统，抗冲击负荷能力好。(6)碱度条件是通过pH值影响系统的运行。一般要求ABR沿程最低pH值不低于6.0，最好在6.5以上。(7)填料的加入有助于提高ABR的生物量，并由此提升反应器的性能。(8)ABR的启动驯化过程是微生物相发育演递成熟的过程，也是一个沿程微生物相自动分离的实现过程。颗粒污泥的发育成熟与丝状菌在颗粒表面生长繁殖所形成的网络骨架作用密切相关。
ABR产酸-硫酸盐还原相颗粒污泥富集PHAs产生菌
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期ABR 产酸-硫酸盐还原相颗粒污泥富集PHAs 产生菌汪晨祥1，秦永丽1，蒋永荣1，葛仕佳1，郑国权1，孙振举2（1 桂林电子科技大学生命与环境科学学院，广西 桂林 541004；2 西湖大学工学院，浙江 杭州 310030）摘要：为探究硫酸盐有机废水厌氧处理合成聚羟基脂肪酸酯（PHAs ）的可行性，利用五隔室厌氧折流板反应器（ABR ）以硫酸盐有机废水为底物富集PHAs 产生菌合成PHAs ，考察不同进水COD/SO 42−比值（12.5、9.3、4.0）对ABR 产酸-硫酸盐还原相（第1、第2隔室）颗粒污泥PHAs 合成效果的影响，进而探讨该体系中PHAs 合成模式。
结果表明：随进水COD/SO 42−比值降低，产酸-硫酸盐还原相的COD 与SO 42−去除沿程后移，第1隔室呈现丁酸型代谢类型为主，第2隔室由乙酸型转为丁酸型代谢类型为主；颗粒污泥PHAs 的高含量隔室由第1隔室后移至第2隔室，其中COD/SO 42−比值为9.3时，产酸-硫酸盐还原相中颗粒污泥PHAs 产生菌大量富集、PHAs 合成效果最好；在颗粒污泥中PHAs 产生菌个体大，PHAs 颗粒密集地布满整个菌体细胞；产酸-硫酸盐还原相中存在产酸菌（APB ）、脂肪酸型硫酸盐还原菌（FSRB ）、乙酸型硫酸盐还原菌（ASRB ）生物链式协同代谢模式，并且在菌体内形成大量PHAs 。
该研究为硫酸盐有机废水的资源化利用提供理论支持。
关键词：聚羟基脂肪酸酯；厌氧折流板反应器；产酸-硫酸盐还原相；代谢类型；合成途径中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6658-08Enrichment of PHAs-producing bacteria by granular sludge in ABRacidogenic sulfate-reducing phaseWANG Chenxiang 1，QIN Yongli 1，JIANG Yongrong 1，GE Shijia 1，ZHENG Guoquan 1，SUN Zhenju 2(1 College of Life and Environmental Science, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, Guangxi, China;2School of Engineering, Westlake University, Hangzhou 310030, Zhejiang, China)Abstract: In order to investigate the feasibility of synthesizing polyhydroxyalkanoates (PHAs) from sulfate organic wastewater through anaerobic treatment, a five-compartment anaerobic baffled reactor (ABR) was utilized to enrich PHAs-producing bacteria using sulfate organic wastewater as substrate, and the effects of different influent COD/SO 42− ratios (12.5, 9.3 and 4.0) on PHAs synthesis efficiency of granular sludge in the acidogenic sulfate-reducing phase (the first and second compartments) of ABR were examined to explore the PHA synthesis pattern in this system. The results showed that as the inflow COD/SO 42− ratio decreased, the removal of COD and SO 42− in the acidogenic sulfate-reduction phase shifted downstream. In the first compartment, the dominant microbial metabolism type was the butyric acid type, while in the second compartment, it shifted from the acetic acid type to the butyric acid type. The compartment with high content of PHAs in the granular sludge shifted from the first compartment to the second compartment. The best PHAs synthesis effect was observed when the inflow COD/SO 42− ratio研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0203收稿日期：2023-02-16；修改稿日期：2023-03-17。
ABR颗粒污泥的分形结构与微生物学特征分析的开题报告
ABR颗粒污泥的分形结构与微生物学特征分析的开题报告1. 研究背景生态系统中存在大量微生物，其活动对生态系统的稳定性和可持续性具有重要影响。
在污水处理过程中，微生物在有机物质的分解和去除中发挥着关键作用。
而污泥颗粒则是微生物生长和代谢的主要载体之一。
污泥颗粒广泛存在于污水处理系统中，由于其具有高度的活性和稳定性，因此被广泛应用于污水处理技术中。
其中，ABR颗粒污泥是一种采用厌氧生物反应器（ABR）处理污水而形成的一种颗粒污泥，其具有良好的污水处理效果和处理稳定性，因此近年来备受关注。
研究ABR颗粒污泥的分形结构和微生物学特征，不仅可以深入了解其形成和演化机制，还可以为优化其处理效果和运行稳定性提供重要参考和理论依据。
因此，本研究将探究ABR颗粒污泥的分形结构和微生物学特征，以期对其性质和机制进行深入理解。
2. 研究目的2.1 研究ABR颗粒污泥的分形结构特征，确定其分形维数、表观密度等参数，探究其形成机制。
2.2 研究ABR颗粒污泥中微生物的种类、数量、功能等特征，比较其与传统颗粒污泥的差异，为进一步优化其处理效果提供基础支撑。
3. 研究方法3.1 实验设计选取不同进水负荷的ABR反应器进行采样，采集颗粒污泥样品；采用显微镜和扫描电镜等技术对颗粒污泥的形态、分形结构等特征进行观察和分析；采用PCR、生物芯片等技术对颗粒污泥中微生物群落的种类、数量、功能等信息进行综合分析。
3.2 实验方案（1）样品采集：选取不同负荷下的ABR反应器进行样品采集，将颗粒污泥样品进行初步处理、固定和嵌片。
（2）颗粒污泥形态分析：采用显微镜和扫描电镜等技术对颗粒污泥的形态、分形结构等特征进行观察和分析。
（3）颗粒污泥微生物学特征分析：采用PCR、生物芯片等技术对颗粒污泥中微生物群落的种类、数量、功能等信息进行综合分析。
4. 预期结果4.1 确定ABR颗粒污泥的分形维数、表观密度等参数，揭示其形成机制。
4.2 描述ABR颗粒污泥中微生物的种类、数量、功能等特征，比较其与传统颗粒污泥的差异。
ABR反应器中颗粒污泥的微生态特性(1)
荷的变化而变化。高负荷条件下 ( OLR> 5 kgCODcr! m d
-3 - 1
泥结构较松散、 并因大量吸附进水中的 SS 及有机基 质, 其表面粗糙、 不规则、 且呈白色或浅灰色 ( 图 1) , 中间隔室处于产甲烷阶段的旺期 , 其 颗粒污泥因强 烈的产气混合作用其外观结构紧密、 表面光滑规则, 颜色为灰黑色及黑色 ( 图 2) , 后端隔室的颗粒污泥则 为深黑色, 且结构较松散 , 已经处于或即将发生颗粒 的解体, 因而长期在低 OLR 条件下运行不利于污泥 颗粒化或可使污泥因 ∀ 饥饿# 而粒径减小甚 至解体。 同时可发现 , 颗粒污泥是由许多粒径 更细小的细颗 粒通过大量的 丝状体 ( 菌 ) 的自身固 定化而形 成的 ( 如图 3 所示 ) 。
- 3 -1
容积为 15 L, 均分 6 个隔室 , 其工艺系统同文献 [ 4] 。 研究过程中将反应控制在中温 ( 35 0. 5 ), 所 用废水取自苏州某城市污水处理厂 , 根据需要加入 一定量含生物生长必须微量元素的葡萄糖 , 并适当 控制营养 比。进 水 CODcr 浓度为 500~ 12 000 mg ! L- 1 , 有机容积负荷 3. 0~ 33 kgCODcr !m - 3 d- 1。根据 标准法测定了运行过程中的 CODcr , VFA, pH, 颗粒污 泥浓度等指标 , 用扫描电镜和透射电镜对颗粒污泥 的特性及其变化进行分析。 开展本研究前, ABR 反应器已完成启动, 并形成性 能良好的颗粒污泥, 其中污泥浓度为 35~ 40 g! L- 1。
0. 5
, 不同进水有机负荷
( 3 0~ 33 kgCODcr!m d ) 条件下, 对 ABR 反应器中颗 粒污泥的微生态特性进行了研究。通过扫描电镜等对 颗粒污泥的形态及微生物相的分布进行了观察分析。 1 研究装置与方法 研究所用 ABR 反应器采用玻璃加工制作, 有效
ABR反应器的简介
ABR反应器的简介[摘要]：厌氧折流反应器是一种新型高效厌氧反应器，具有结构简单、运行稳定、效果优良等特点。
本文介绍了ABR反应器的工作原理，构造特征，工艺特征及其优缺点。
[关键字]：ABR反应器；基本原理；折流板；改造Anaerobic Baffled ReactorAbstract：Anaerobic Baffled Reactor is a novel anaerobic digester and a new water treatment process with bright development prospect．It has notable advantage such as simple process，stable operation good effect，ect…And the theory of Anaerobic Baffled Reactor， the structure and technology charateristicsis，advantages or disadvantang are introduced．Key words：Anaerobic Baffled Reactor；the theory of Anaerobic Baffled Reactor ；baffled；reconstruct1、什么是ABR反应器？ABR被称为第三代厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。
随着厌氧技术的发展，其工艺的水力设计已由简单的推流式或完全混合式发展到了混合型复杂水力流态。
第三代厌氧反应器所具有的特点包括：反应器具有良好的水力流态，这些反应器通过构造上的改进，使其中的水流大多呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，因而具有高的反应器容积利用率，可获得较强的处理能力；具有良好的生物固体的截留能力，并使一个反应器内微生物在不同的区域内生长，与不同阶段的进水相接触，在一定程度上实现生物相的分离，从而可稳定和提高设施的处理效果；通过构造上改进，延长水流在反应器内的流径，从而促进废水与污水的接触。
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ABR颗粒污泥
由于ABR独有的结构，不同的微生物群落可以在每个格室内发展。
每个反应器格室内的微生态，都依赖于所出现的基质的类型和数量，就象依靠外部参数pH和温度一样。
在折板反应器前部是高浓度的甲烷八叠球菌，向反应器后部转变为甲烷毛发菌，这是因为在高乙酸浓度下甲烷八叠球菌由于更快的增长动力学(倍增时间1.5天，甲烷毛发菌倍增时间4天)比甲烷毛发菌长得快而占优势，然而在低浓度下甲烷毛发菌由于它的摄取能力(Ks=23omg几，甲烷八叠球菌Ks二40omg/L)强而占优势。
污泥的颗粒化不仅可有效地改善污泥的沉降性能，利于反应器对生物体的截留，改善微生物的生理环境加强它们对外界环境(如水质、pH、温度等)的抵抗和适应能力，利于处理系统的稳定性和高效运行。
目前的许多报告[27，42.70]中都提到了在ABR 反应器内颗粒污泥的出现，在这些研究中颗粒污泥的外观、组成颗粒污泥的微生物种类及数量、颗粒污泥粒径大小等都随废水水质、运行条件及反应器的功能(酸化和甲烷化)的不同而不同。
王宝贞、沈耀良等125，701用四格室ABR反应器处理垃圾渗滤液和生活污水的混合废水，较全面地观察了容积负荷为4.71kgcoD/m3.d时ABR反应器内的颗粒污泥，见表1一4。
颗粒污泥的形成机理
厌氧生物处理的关键是通过微生物的成颗粒(或成膜)在厌氧生物反应器中形成高浓度、高效能的污泥，才能大幅度提高厌氧生物处理的效率。
曾经有报道指出，ABR 的优点就在于ABR内不需要难于培养的颗粒污泥，也能达到很好的去除效果。
但有很多的研究者已经证明，ABR内能够培养出高效的颗粒污泥，在本文的试验研究中也培养出了颗粒污泥。
目前，对于厌氧颗粒污泥进行了很多研究l”9一，23]，但污泥的成颗粒机理还不是十分清楚，因而还没有成熟的颗粒污泥培养技术。
颗粒污泥最初出现在UASB反应器中，在UASB反应器内的厌氧污泥可以以污泥絮体存在，也可以以直径约0.5一6.omm的球形或者椭球形的颗粒污泥存在，并将反应器内污泥颗粒的形成过程称为污泥颗粒化。
因为颗粒污泥具有很好的沉降性能，能够在高产气量和高上流速度的作用下仍持留在反应器内，从而使反应器内能够保持高浓度的厌氧污泥。
污泥颗粒化还具有如下的一些优点：
1.由厌氧微生物形成的颗粒污泥是一个微型生态系统，其中不同类型的种群组成了共生或者互生体系，为微生物提供了有利的生理生化条件，有利于废水中有机物的降解;
2.颗粒的形成有利于其中的微生物对营养的吸收;
3.在颗粒污泥内，发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短，这对复杂有
机物的降解是重要的;
4.在废水的性质突然变化时(例如pH、毒性物质的浓度等)，颗粒污泥
能够维持一个相对稳定的微环境，使代谢过程继续进行。
目前，众多的研究者对于颗粒污泥的形成机理有多种说法，归纳起来主要有1124无机物作用说、粘液说、包埋说、选择压说、分段形成说和二次核说。
这是由于不同的研究者针对不同的研究对象，在不同的条件下培养出了形态特性、微生物组成、污泥结构等都有很大不同的颗粒污泥，因而提出了不同的颗粒污泥的形成机制，这也说明了颗粒污泥形成的复杂性，不可能提出一个适应多变条件下的完全的理论。
污泥的颗粒化过程与很多因素有关，但水流和产气选择性地洗出了较小的颗粒和絮状污泥无疑是其中的关键因素之一。
在高的负荷下，颗粒污泥平均直径较大的原因之一就是高有机负荷时会产生大量的气体，洗出了细小的颗粒污泥。
HRI，和反应器断面上升流速完成了对细小的污泥的清洗工作。
HRT长，上流速度低，就意味着细小分散的细胞可以在反应器内生长，无益于颗粒化的进程。
HRT短，上流速度高，对细小的、沉降性差的污泥的洗出作用加强，有利于污泥颗粒化的完成。
以往关于颗粒污泥的形成机理及条件的研究中考虑了许多因素的影响，但并没有考虑到污泥床状态的影响。
在本试验研究中，8格ABR反应器内的污泥持有量少，在水流和产气的作用下污泥床经常有翻腾现象发生，对颗粒污泥的形成起到了促进作用。
而在7格ABR反应器的污泥持有量高，水流和产气的作用不足以将污泥床经常翻动，水流更多的时候是以渗流的方式通过污泥床，因此不具备颗粒污泥形成所需要的水流剪切作用，所以7格反应器内很长时间内都没有形成颗粒污泥，直到将反应器内的污泥取出一部分之后，同时水力负荷提高，才慢慢地形成了颗粒污泥。
通过本试验研究中的运行条件的分析并结合对试验过程中发生的一些试验现象的观察，作者认为:
1.只要措施得当，能够在ABR反应器内保持高的污泥量，这是反应器稳定高效运行的基本保证。
但反应器内污泥量过高会形成很高的污泥床，使水流和产气对污泥的
搅动作用减弱，这种不利之处在实验室规模的反应器内表现在:①污泥床内容易形成比较严重的沟流现象，空隙、洞穴多;②影响颗粒污泥的形成。
本试验的结果是，反应器内的污泥床高度不宜超过反应器有效水深的2/3。
2.在ABR反应器内，只要反应器运行正常，同样能够培养出性能优良的颗粒污泥，使反应器拥有良好的运行效果;对于象8格ABR反应器这样的各个格室结构完全相同的反应器，前面格室由于有机负荷高、产气作用强而先形成颗粒污泥。
3.如何实现整个反应器内的污泥完全颗粒化还需要进一步研究，由于反应器后面格室的有机负荷越来越低，产气作用越来越弱，因此在保证处理效率的前提下减少后面格室内的污泥量应该是一种可行的办法。
ABR污泥的颗粒化
StUCkey认为在ABR中即使不形成颗粒污泥也能获得良好的处理效果，但是许多研究结果还是说明在ABR中只要条件合适是可以培养出来颗粒污泥的。
Boop刘妙和毛山el24!研究了HABR处理高浓度糖浆废水时污泥的颗粒化现象。
研究中发现在启动coD容积负荷从0.97’kgCoD/(时.d)逐步上升到4.33kgCoo代m3.d)的过程中，仅过了30d左右，HABR的三格反应室中均出现了灰色的球形颗粒污泥，它们的平均粒径约为0.55Inln，并且随着实验的进行，这些颗粒污泥也不断长大，在第90天粒径最大可达3一3.smm。
进一步的研究还发现，在前两格反应室中，主要有两种不同形态的颗粒污泥，一种表面带有白色，主要由长丝状菌构成，结构相对松散一些，另一种表面呈深绿色，也主要由丝状菌构成，但密实程度比前一种好。
在第三格反应室中只发现了第二种形态的颗粒污泥。
大多数颗粒污泥的粒径在0.5一1mm之间，并且颗粒污泥的表面粗糙不平，有很多气孔。
电镜观察发现各格颗粒污泥中占优势的菌种并不一样。
第一格反应室中占优势的是甲烷八叠球菌属洲ethanosarcina)，第三格反应室及后面的沉淀室中占优势的是甲烷丝菌属(Methano伽欣)，中间一格反应室中没有明显占优势的菌属，由甲烷球菌属洲e血anococcus)、甲烷短杆菌属例eth歇lobrevibacter)、还原硫细菌(S uLPhate Reducing Bacteria)等多种菌属组成。
Boopathy等人认为，在高选择压的作用下，甲烷丝菌属容易附着沉积在一些微小颗粒物质的表面从而形成结构松散的颗粒污泥，而自身就容易聚集成团形成颗粒污泥，与选择压无关。
这种由甲烷八叠球菌自身凝聚成的颗粒污泥密度小，容易流失，只有甲烷八叠球菌属被甲烷丝菌属形成的颗粒污泥捕捉、缠绕，才会形成沉降性能良好的颗粒污泥。
王建龙[25]等人对ABR中污泥的颗粒化问题进行了深入的研究。
启动完成后各格室均形成了颗粒污泥，前端(l屯格室)颗粒污泥从形态及数量上都优于后端(3巧格室);污泥成熟后污泥形态发生了较大变化，1格污泥已接近完全酸化，污泥呈淡黄
色絮体，2格污泥除部分来自1格的污泥外以颗粒污泥为主，3格颗粒污泥粒度最大，4格室颗粒污泥粒度接近于3格室，5格室颗粒污泥粒度较小。
王建太洲寸各格室污泥生物相也做了一定的研究，结果类同于StLlckey、HoLt等人的研究结果。
总的来说，对ABR中污泥的颗粒化问题研究远不如UASB颗粒污泥那样广泛和深入。
并且受基质的影响很大，也许借鉴UASB颗粒污泥的研究会对这一问题的研究有帮助。
颗粒污泥
高效厌氧反应器的最大特点就是形成沉降性能良好、产甲烷活性高的颗粒污泥，厌氧颗粒污泥的形成使反应器中有较丰富的生物相，从而确保厌氧生化过程稳定高效运行。
Boopathy和Tilchell“1启动HABR时，各隔室大约在一个月以后出现0.5mm 的颗粒污泥，三个月后长到3.5mm。
颗粒污泥的粒径和形状主要取决于基质的类型，在处理高浓度的糖浆废水时，沿反应器方向颗粒污泥的粒径逐渐减小，第一隔室污泥的粒径是5.4rnm，最后一个隔室污泥的粒径是1.5mm。
在处理低浓度废水时发现中间隔室的污泥的粒径最大，往后逐渐减小。
通过显微镜观察颗粒污泥基本上是由利用乙酸的甲烷菌组成，Tilche和Yong[l01发现在基质浓度较高的前面隔室中主要是光滑的甲烷八叠球菌絮体形成的颗粒污泥，颗粒污泥的体积较大，密度较小，而且里面充满了空腔，因此在高负荷条件下由于产气强度较大，使得颗粒污泥会浮在反应器上方。
在后面隔室中甲烷毛发菌的纤维状菌絮体连在一起，体积较小。
主要原因是:ABR反应器中的折流板阻挡作用，污泥有效地被截留在反应器中，污泥流失减少，同时水流和气流的作用，促进了颗粒污泥的形成和成长。