一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置及啟動方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置，該ABR裝置由4～6個隔室組成，每個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積之比為3:1～5:1，其中，在上向流格室內裝有懸浮填料，在懸浮填料上、下方蓋有固定柵板。首隔下向流格室內設有攪拌裝置，末端隔室設有回流管，每個隔室上部設有導氣管，除首隔外，其它隔室底部設有排泥斗。本發明專利技術懸浮填料采用電氣石/聚氨酯復合填料，該填料具有抑制厭氧反應過程中的酸化現象，有效提高了產甲烷菌等厭氧菌代謝活性，縮短了反應器啟動時間。該裝置與傳統ABR反應裝置相比，布水均勻，不產生死區，可有效分離進水中的懸浮物，避免了懸浮物對污泥活性的影響，運行高效穩定。本發明專利技術屬于廢水處理工藝技術領域。

An Improved ABR Reactor and Its Starting Method for Inhibiting Acidification Phenomenon

The present invention provides an improved ABR reaction device for inhibiting acidification. The ABR device consists of 4 to 6 compartments, each compartment includes an upward flow compartment and a downward flow compartment. The volume ratio of the upstream flow compartment and the downstream flow compartment is 3:1 to 5:1. There are suspended fillers in the upstream flow compartment, and fixed grids on and below the suspended fillers. A stirring device is arranged in the downward flow compartment of the first compartment, and a reflux pipe is arranged in the end compartment. The upper part of each compartment is provided with a guide pipe. Besides the first compartment, the bottom of the other compartments is provided with a sludge discharge bucket. The suspension filler of the invention adopts tourmaline/polyurethane composite filler, which can inhibit acidification during anaerobic reaction, effectively improve the metabolic activity of anaerobic bacteria such as methanogens, and shorten the start-up time of the reactor. Compared with the traditional ABR reactor, the device distributes water evenly, does not produce dead zone, and can effectively separate suspended substances in the influent, avoids the influence of suspended substances on sludge activity, and operates efficiently and steadily. The invention belongs to the technical field of wastewater treatment process.

【技術實現步驟摘要】
一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置及啟動方法
本專利技術涉及一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置及啟動方法，屬于廢水處理工藝

技術介紹
1979年，Bryant等人在前人研究工作基礎上，進一步完善了厭氧消化理論，提出了三階段理論，即：水解發酵階段、產氫產乙酸階段、產甲烷階段。該理論認為，復雜有機物的厭氧分解在第一階段進行水解和發酵反應；第二階段，在產氫產乙酸菌的作用下，將第一階段的發酵產物丙酸、丁酸、乙醇等轉化為乙酸、H2和CO2；第三階段，在產甲烷菌的作用下，乙酸、H2和CO2進一步轉化為CH4。20世紀80年代初，美國Stanford大學McCarty等人首次提出了ABR反應器概念。作為一種新型厭氧反應器，ABR反應器的獨特構造在于反應器內部設置一系列垂直放置的折流擋板，使廢水在反應器內沿折流擋板上下折流運動，依次通過每個隔室的污泥床直至出口，在此過程中廢水中的有機物質與厭氧活性污泥充分接觸而得到去除。作為第三代厭氧反應器，ABR反應器結構簡單，整體上更接近于推流式，不需要三相分離器，而且反應器的運行更加穩定、靈活有效。ABR獨特的格式結構及推流式流態使每個隔室中都可以馴化培養出與該隔室中的污水水質、環境條件相適應的微生物群落，從而使厭氧過程的產酸相和產甲烷相沿程得到分離，有利于充分發揮厭氧菌落的活性，提高系統的處理效果。由于厭氧微生物代謝速率低，世代周期長，對環境變化敏感，因此ABR反應器的啟動時間長，高濃度有機廢水處理啟動時間一般為180～300d，成為了制約其在高濃度有機廢水處理中的應用的主要因素之一。在高負荷運行條件時，ABR反應器容易出現氧化還原電位上升，出水pH值下降，揮發性有機酸(VFA)濃度增高，且VFA含量與堿度含量比值升高，導致甲烷產量下降，出水COD去除率下降并出現異味，反應系統不具備自身調節酸化的能力，此種現象就是通常所說的酸化現象。酸化現象是目前ABR反應器運行不穩定的關鍵問題之一。目前，通過設置填料、調節進水負荷、優化反應器結構等方式來縮短ABR反應器的啟動時間，效果并不顯著；采取降低進水負荷、投加新鮮污泥、投加堿液、回流出水等措施解決酸化現象。2002年李剛等在論文《環境溫度下厭氧折流板反應器運行特性的研究》中采用從第一格室向反應器內加入一定量的新鮮污泥補充生物量，同時投加堿液調節進水pH值等方式來解決該反應器的酸化現象，經28d的調試，ABR反應器COD去除率恢復到86.9％。2014年宿程遠等在文章《ABR處理制糖廢水酸溺過程的特性及恢復調控》中采用增加進水堿度和降低負荷的聯合調控方來法解決該反應器酸化現象，ABR反應器在15d后恢復正常，出水pH值達到6.6～6.7，COD的去除率達到86.2％。這種方式需要增加新鮮污泥和堿液等運行成本。2007年劉小雷等在論文《周期厭氧折流板反應器處理中藥廢水的運行模式及效能》中改變ABR反應器的運行方式避免反應器酸化現象。在處理中藥廢水時，通過周期性切換四隔室ABR反應器的進水閥門控制模式，在有機負荷最高達到6.45kgCOD/(m3·d)時，COD去除率可達92.51％。但該運行方式較復雜，系統自動化程度要求較高，因此，投資成本較大，不適合小型廢水處理。2016年金建祥等人的專利技術專利《柵板式移動床改進型反應器及其啟動方法》(CN105776534A)將上向流格室內裝有懸浮填料，由支撐桿調節填料。柵板式移動床ABR反應器可以分時段進行污泥的培養、馴化，大大縮短了啟動時間，提高裝置的生物處理效率。相比傳統ABR反應器，啟動時間縮短了大約10d。但該專利技術不具有防止反應器酸化的功能。
技術實現思路
本專利技術擬對厭氧折流板反應器的內部結構進行改進，提供一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置。在ABR反應裝置首隔下向流格室底部設置攪拌器，除首隔外，其余隔室底部設置污泥斗，解決進水水質不均勻、反應器內懸浮固體(SS)影響污泥活性問題；在ABR反應裝置中填充電氣石/聚氨酯復合填料，解決了水解酸化段容易發生酸化現象、產甲烷菌受抑制、厭氧微生物增長緩慢、厭氧啟動時間較長等問題。本專利技術的技術方案如下：一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置，該ABR裝置由4～6個隔室組成，每個隔室包括下向流格室和上向流格室，上向流格室和下向流格室的容積之比為3：1～5：1，其中，在上向流格室內裝有懸浮填料，在懸浮填料上、下方設有固定柵板；首隔下向流格室內設有攪拌裝置，末端隔室上部設有出水回流管；每個隔室上部設有導氣管，除首隔外，其余隔室底部設有排泥斗和污泥回流管。進一步地，所述柵板為網孔狀，不銹鋼材質，呈長方形或正方形，固定在池壁上。進一步地，填料填充于兩層柵板之間，上層預留填充孔，待填料裝完后封閉。進一步地，所述柵板的孔格尺寸小于懸浮填料的最小尺寸。進一步地，所述的懸浮填料為電氣石/聚氨酯泡沫復合填料：電氣石含量為100～300kg/m3，密度為0.58～0.77g/cm3，填料為邊長2～5cm的正方體，孔隙率為50～70％，孔徑為2～4mm。進一步地，電氣石/聚氨酯泡沫復合填料制備方法：1)取聚醚多元醇100份、三乙醇胺1.1份、有機硅勻泡劑1.2份、蒸餾水4.0份、二月桂酸二丁基錫13份，電氣石13.6份(電氣石質量分數為8％)。將上述藥品依次加入到500ml的燒杯，形成組分A，在恒溫20℃、800rpm條件下劇烈攪拌3min，使混合均勻。2)取38份甲苯二異氰酸酯加入到組分A中，機械攪拌1min，使其混合均勻，迅速倒入發泡箱中，進行發泡。3)發泡30min后開模，取出軟質聚氨酯泡沫，熟化48h后，得到電氣石/聚氨酯復合填料。進一步地，所述懸浮填料的投加量占上向流格室有效容積的50％～70％。進一步地，首隔下向流格室內設有攪拌裝置。進一步地，末端隔室設有回流管。進一步地，每個隔室上部設有導氣管，除首隔外，其余隔室底部設有排泥斗。上述一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置啟動方法，包括以下步驟：步驟1，取厭氧污泥，靜置后抽去上清液，得到濃度為30～45g/L的濃縮污泥，再在濃縮污泥中投入葡萄糖，攪拌，靜置，得到接種污泥；步驟2，將稀釋的高濃度有機廢水泵滿ABR反應器，停止進水。將步驟1所得接種污泥接種到改進型ABR反應器中，水溫控制在20～30℃。同時開啟污泥回流泵、污水回流泵、攪拌器，使其反應器中平均污泥的濃度為15～20g/L；污水回流泵24小時運行，水力負荷達到0.5m3/(m2·h)以上，運行15～20d(掛摸期)填料上出現生物膜，然后進入馴化期前期。馴化前期采用逐漸提高進水負荷和減少HRT的運行方法進行污泥馴化，再經過50～90d培養馴化，填料上生物膜量穩定，進入馴化后期；馴化后期仍然采用逐漸提高進水負荷和減少HRT的方式運行，大約經過60～90d運行，進水指標達到原水水質指標，出水水質穩定，反應器啟動成功。進一步地，掛膜期，污泥回流泵運行周期為5～8h，每次回流時長5～10min，污泥回流時開始攪拌器。進一步地，掛膜期，污水回流泵24h運行，水力負荷達到0.5m3/(m2·h)。進一步地，掛膜期，運行15～20d填料上生物膜達到35～50gVSS/m2填料。進一步地，馴化前期，每次進水負荷提高比例不超過10％，HRT保持在12本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置，該ABR裝置由4～6個隔室(2)組成，每個隔室包括下向流格室(3)和上向流格室(4)，上向流格室和下向流格室的容積之比為3～5:1，其中，在上向流格室內裝有懸浮填料(11)，在懸浮填料上、下方設有固定柵板(5)；首隔下向流格室內設有攪拌裝置(6)，末端隔室上部設有出水回流管(7)；每個隔室上部設有導氣管(10)，除首隔外，其他隔室底部設有排泥斗(12)和污泥回流管(8)。

【技術特征摘要】
1.一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置，該ABR裝置由4～6個隔室(2)組成，每個隔室包括下向流格室(3)和上向流格室(4)，上向流格室和下向流格室的容積之比為3～5:1，其中，在上向流格室內裝有懸浮填料(11)，在懸浮填料上、下方設有固定柵板(5)；首隔下向流格室內設有攪拌裝置(6)，末端隔室上部設有出水回流管(7)；每個隔室上部設有導氣管(10)，除首隔外，其他隔室底部設有排泥斗(12)和污泥回流管(8)。2.根據權利要求1所述一種抑制酸化現象的改進型ABR反應裝置，其特征在于：所述的懸浮填料(11)為電氣石/聚氨酯復合填料：1)電氣石含量為100～300kg/m3；2)密度為0.58～0.77g/cm3；3)填...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李俊生，譚沖，左金龍，夏至，
申請(專利權)人：哈爾濱商業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23