ASBR工艺的改进探讨凡广生

34中国环保产业2005.11研究进展ResearchProgressASBR工艺的改进探讨凡广生，李多松(中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221008)摘■要:综述了厌氧序批间歇式反应器ASBR的运行机理和运行特征，分析了工艺本身存在的问题，提出了连续式ASBR工艺的改进设想，并说明了该工艺的先进性和可行性。关键词:ASBR;颗粒污泥;改进设想中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1006-5377(2005)11-0034-02StudyonImprovementofASBRTechnologyFANGuang-sheng,LIDuo-songASBR即厌氧序批间歇式反应器(AnaerobicSe-quencingBatchReactor)，是20世纪90年代由美国Jowa州大学的Dague等将SBR工艺用于厌氧生物处理过程中开发出的一种间歇供水、间歇排放、悬浮生长的废水处理系统。同其它工艺一样，该系统能够延长污泥在反应器内的停留时间(SRT)，增加污泥浓度，提高厌氧反应器的负荷和处理效率，同时还可大大缩短废水在反应器内的水力停留时间(HRT)从而减小反应器容积，有利于厌氧技术用于生产规模较大的废水处理，增强厌氧系统的稳定性和对不良因素的适应性。1ASBR的运行机理和运行特征1.1运行机理ASBR工艺是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺，由一个或几个ASBR反应器组成。运行时，从废水分批进入反应器中与厌氧污泥进行混合接触、生化反应和沉淀，到净化后的上清液排出，称为一个运行周期。ASBR工艺的一个完整的运行周期依次分为四个阶段，即进水期、反应期、沉降期和排水期。进水阶段，废水进入反应器后，利用生物气、液体再循环和机械进行搅拌混匀，进水到预设定的位置为止；反应阶段，废水中的有机物与微生物进行代谢反应转化为生物气从而得以去除；沉淀阶段，停止搅拌混匀，使生物体在静止的条件下沉降，固液分离，形成低悬浮固体含量的上清液，此时反应器变成澄清池；排水阶段，液固分离完成后，上清液排出，进入下一个循环。1.2运行特征在ASBR的进水阶段，反应器内基质浓度骤然增大，微生物获得了进行代谢活动的巨大推动力，基质转化速率高，进水水量由预期的水力停留时间、有机负荷、期待的污泥沉降性能来确定。反应阶段是有机基质转化为生物气的重要阶段，这一阶段所需要的时间由基质的性质、要求的出水水质、微生物的浓度及污水温度等多种因素决定。反应过程中可进行搅拌。沉淀阶段停止搅拌使泥水分离。反应器自身为澄清池，澄清所需时间由污泥沉降性能决定，一般需要10～30min。污泥的沉降性能取决于反应阶段终止时基质浓度与微生物量之比，即F/M值。出水阶段是在有效的泥水分离之后进行的，所需时间取决于进水量与出水流速。出水阶段结束，下一周期的进水阶段立即开始。2ASBR工艺的改进设想2.1工艺改进的总体思路实践证明一个高效厌氧反应器所具备的基本条件为：颗粒污泥的培养和选择；生物体有较长的停留时间；简化设计；有机底物和生物体的有效接触；防止短流；底物存在交替的高低状态；反应速率高，无传递的限制；存在具有高度适应性的活性污泥。而ASBR工艺已基本具备了上述要求，但其缺点是不能连续进出水；35CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2005.11研究进展ResearchProgress对大流量的废水，需要几个反应器同时并联操作，投资较大；设计时影响因素较多，操作和管理复杂。为实现在连续流中截留大量生物体，提高反应器的活性生物量和传质效果，进一步缩短HRT，延长SRT，提高反应器的负荷和处理效率，我们从厌氧底物生物降解途径和动力学方面着手，优化反应器的设计，提出了ASBR工艺的改进设想，如下图所示。2.2改进工艺的特点及优势改进后的ASBR工艺和原来的ASBR工艺相比具有以下特点：(1)通过在工艺结构上增加一个单独的沉淀区，实现连续式的进出水，进一步缩短废水在反应器内的停留时间。在沉淀区前侧增设一个导流板，可阻挡水表面漂浮物，同时还可使沉淀区免受进水水流的干扰，避免短流和异重流的出现。在沉淀区内部应用斜板沉淀理论，获得理想的静止沉淀，进一步提高了固液分离效果。(2)在反应区挂软性纤维填料以提高反应器的去除率，填料上聚集生长着一层活性污泥，增加了悬浮层活性污泥的浓度，阻止了下层污泥的流失，随水流气泡上升的污泥在填料的阻止下回到污泥层；填料有助于初期颗粒污泥的形成，初期的污泥层活性污泥少、颗粒小，填料上易生成体积较大的活性污泥，在水流剪切力作用下，形成较密实的颗粒，颗粒在重力作用下沉入污泥层，为防止长时间运行填料层间可能出现的污泥堵塞现象，可适当增加填料间距。(3)为增强反应器内的活性污泥浓度，延长污泥在反应器内的停留时间，保证足够的生物量，使生物污泥能够与进水有机物充分接触，因此在沉淀区增设内侧污泥回流，同时通过气阀控制生物气间歇搅拌的方式，改善污泥的沉降性能，增加产气量，提高反应区的污泥负荷，强化其有机污染物的去除能力。(4)应用厌氧反应器处理高浓度有机废水时，容易产生泡沫，为解决这一问题，在本改进方案中增设了真空脱气装置，通过控制气流量进行轻柔搅拌，保证真空度在101.325kPa时没有泡沫产生。同时，应用真空脱气装置不但能减少污泥流失，还能大大提高污泥的沉降性能，延长SRT，增强处理能力。(5)改进后的反应器本身就是典型的完全混合式反应器，加之反应器内有较高的MLSS浓度，进而使F/M值降低，因此反应器推动力大、耐冲击负荷及适应性增强，对有毒或高浓度有机废水的处理能力较强，处理效果稳定。(6)改进后的反应器受温度影响小，能在5℃～65℃范围内处理各种高浓度和低浓度的有机废水，打破了厌氧法只能在18℃以上处理高浓度有机废水(COD1000mg/L)的局限，扩大了厌氧法的处理范围，为低温和常温下处理工业废水和城市生活污水提供了可能。(7)厌氧反应器在调试过程中运行比较困难，形成颗粒污泥时间长，而颗粒污泥的形成对提高反应器的处理效果和提高表面负荷很重要。目前厌氧反应器形成颗粒污泥的时间约需6个月，有时长达1年，因而在改进方案中通过在启动时投加颗粒活性炭(PAV)以加速污泥颗粒化的进程，缩短启动时间，培养出良好沉降性能和较高活性的颗粒污泥，提高其污染物的去除能力。(8)改进后的工艺简单，只需一个反应器就能完成厌氧操作，而且该反应器具有很高的有机容积负荷，占地面积省，基建费用低，系统可操作性灵活，处理效果稳定。3结语随着我国经济建设的发展，废水排放量逐年增加，水环境受到严重污染，急需建设大量水处理设施，但却面临着资金不足的问题。因此，寻求适合我国国情、价廉易行的水污染控制技术是环境工程工作者的目标，改进后的ASBR反应器与原有的ASBR相比，连续式的进出水缩短了废水在反应器内的水力停留时间，扩大了其废水处理应用范围；悬挂悬浮性填料提高了有机物的去除率；增设沉淀区和内侧污泥回流，最大限度地减少了活性污泥的流失，延长了污泥在反应器内的停留时间；同时通过投加PAV缩短了启动时间，加速了颗粒污泥的形成；辅以真空脱气装置及PLC自动化控制，增强了系统的稳定性。与其它厌氧反应器相比，改进后的ASBR反应器具有操作简易、系统灵活高效、节能等优点。参考文献：（略）改进后的ASBR工艺流程