开题报告厌氧折流板反应器的启动与运行特性分析

开题报告厌氧折流板反应器的启动与运行特性分析

厌氧折流板反应器启动与运行特性研究

一、课题来源及研究的目的和意义

1.1 课题来源

本课题受国家自然科学基金“厌氧生物处理系统中产乙酸菌的生理生态学与工程调控对策研究”（50378025）和黑龙江省自然科学基金“产乙酸菌的生理生态学与高效厌氧生物处理技术（E0406）”资助。

1.2 课题研究的目的和意义

目前污水处理最大的难题有两点：一是基建投资过大；二是处理能耗过高，运行费用过大，并已成为妨碍污水处理事业的严重障碍。特别是对于我国这样一个发展中国家，一方面财政能力有限，另一方面水污染情况又越来越严重，已经到了非治不可的程度。水污染已经成为制约我国社会、经济可持续发展并危及人类生存的大事。多年来，国家非常重视对环保事业的投入，取得了一定的成果，但由于上述两大问题的困扰，环境污染问题很难在短期内得到根本性的治理。据调查，很多工业企业虽然花费巨额投资兴建了废水处理设施，由于处理费用很高，给企业带来了很大的负担。很多设施由于处理费用过高而不得不停用；相当多的工业企业根本没有废水处理设施，直接排放废水进入水体，造成极大的环境危害。因此，研究开发出高效低能耗的水处理技术与设备并把它应用到实际当中是彻底解决我国水环境污染问题的捷径[1]。

基于我国目前废水的处理现状，由于厌氧生物处理因其工艺能耗低、污泥生成量少，且可回收大量的能源气体（甲烷）等优点受到了世人的普遍关注，在有机废水治理上展现出广阔的应用前景。用厌氧生物处理技术来处理废水，是一种经济可行的方法，而研制高效的厌氧反应器是亟待解决的问题。实践表明，一个成功的厌氧反应器必须具备以下特点：（1）良好的污泥截留性能，以保证拥有足够的生物量。由于厌氧微生物的较长世代期，因此高污泥保有量是保证微生物转化总量，即厌氧生物处理效率的基础和前提。

（2）良好的水力流态。局部的完全混合使生物污泥能够与进水基质充分混合接触，以保证微生物能够充分利用其活性降解水中的基质，而整体的推流保证一定的底物浓度梯度，提高出水水质。

（3）良好的微生物功能分区，即相分离特性。具有提供不同类型微生物所适宜的不同的生长环境条件的功能，以使不同种群的厌氧微生物在最优环境条件下发挥功能、稳定运行。

对于厌氧处理系统而言，底物、中间产物、最终产物以及各微生物种群之间相互作用，形成复杂的微生态系统，而且微生物种群间通过营养供给形成共生关系（symbiotic）或互营关系（symtrophic）。因此，保持各类微生物有序生长、物质和能量高效顺畅流动，是反应器这一微生物生态系统稳定运行的必要条件，也是目前新型反应器设计的主导思路。同时，从反应器的混合流态及有机物厌氧降解途径等角度，分析提高处理效果和保持反应器运行稳定性的措施，并与反应器的工艺设计相结合，全面提高反应器的效能，是厌氧生物处理工艺的关键。

厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR）是基于lettinga[2]教授的分阶段多相厌氧反应器技术（Staged Multi-phase Anaerobic Reactor，简称SMPA）思路，美国

1

开题报告厌氧折流板反应器的启动与运行特性分析

Stanford大学的McCarty[3]教授及其合作者于1982年在厌氧生物转盘反应器的基础上改进开发而提出的一种高效厌氧处理工艺。

SMPA的理论思路是：

①在各级分隔的单体中培养出合适的厌氧细菌群落，以适应相应的底物组分及环境因子(pH,H2分压值等)；

②防止在各个单体中独立发展形成的污泥互相混合；

③各个单体内的产气互相隔开；

④工艺流程更接近于推流式，系统因而拥有更高的去除率,出水水质更好。

从上述的思路可以看出，SMPA的理论依据来源于对厌氧降解机理的最新理解。Lettinga 指出，组成SMPA的单体反应器既可是厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB），也可是升流式厌氧污泥床反应器（UASB）。他认为该工艺的适用范围更为广泛，适用于各类温度条件，从低温（小于1 0℃）到高温（大于55℃）均可运行，而且对各种含抑制性化合物的化工废水也具有较高的降解效能。应该说SMPA将是今后厌氧工艺技术研究和应用发展的主导方向。目前，根据厌氧处理过程中参与有机物降解的不同微生物种群的生理生态特点及其组成的微生态系统对环境条件要求，进行两相及多相工艺研究，以及根据反应器的混合要求进行复合流态工艺的研究，已成为开发和研制第三代新型厌氧处理工艺技术的主导。

ABR的工作原理是在反应器内设置一系列垂直的折流挡板使废水在反应器内沿折流板上下折流运动，一次通过每个格室的污泥床直至出口，在此过程中废水中的有机物与厌氧活性污泥充分接触而得到去除。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 则更接近于推流式工艺。与Lettinga提出的SMPA工艺对比，可以发现ABR几乎完美地实现了该工艺的思路要点。它具有以下优点[4-8]：1，工艺简单，投资少，运行费用较低。2，耐 …… 此处隐藏：8678字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……