ABR反应器处理屠宰废水的污泥变化分析

关键词：厌氧折流板反应器；屠宰废水；颗粒污泥；污泥床高度

厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffle Reactor简称为ABR）作为一种新型高效的厌氧反应器[1]，是80年代初由美国Stanford 大学的McCarty以及其合作者在厌氧生物转盘反应器的基础上改进和发展的。ABR具有结构简单、生物截留能力强、处理效果好、运行管理方便等优点，主要用于处理各种中、高浓度的废水。本文在处理屠宰废水的厌氧折流板反应器中，研究了厌氧折流板反应器运行中不同隔室污泥颗粒化程度和不同水力停留时间污泥床高度的变化。
1 材料与方法
1.1实验装置
厌氧折流板反应器（ABR）由有机玻璃制成，呈长方体形，其规格为400mm×130mm×350mm，有效容积为15L，用档板将隔室分为4个主体隔室，每个隔室上部设有废水取样口，下部设有污泥取样口，装置顶部设有排气口，实验装置见图1。

本次实验在室内空气温度为20℃~30℃的范围内运行，运行时由计量蠕动泵在ABR的进水端均匀进水，处理后的出水经U型水封排放，沼气从反应器的顶部排气孔收集。
1.2 实验用水
实验用水取自重庆市某屠宰厂，整个实验的进水COD浓度在900mg/L到5000mg/L的范围内变化。
1.3 接种污泥
实验用接种污泥取自重庆某屠宰厂污水处理站污泥浓缩池污泥，经1mm孔径筛过筛除去杂质，取得污泥共7.5升，投放第一隔室的污泥相对要多一些，其余污泥均匀投入其他三个隔室。
1.4分析方法[2，3]
COD的测定用标准重铬酸钾方法测定，各隔室中pH用PH精密试纸测定，污泥用光学显微镜测量。
2 结果与讨论
2.1.污泥颗粒化变化分析
在实验运行阶段（停留时间为20h）观察了污泥的变化，具体的变化情况如下见图2.1

图2.1 各隔室颗粒污泥显微镜观察（40倍）
Fig 2.1 Granular sludge in each compartment by (40×)
在运行中，取出各隔室的污泥在40倍显微镜下观察，可以看出第一隔污泥有很多颗粒污泥，与其他隔室相比，第一隔室污泥颗粒比例最大；其次为第二、三隔室，第四隔室的颗粒污泥最少，颗粒污泥随反应器的进程呈递减趋势，观察发现颗粒污泥的内部为黑色，外部包着一层白色粘稠物质，这层粘稠物质就是颗粒污泥的重要化学组分胞外多聚物，胞外多聚物[4，5]的主要成分为多糖、蛋白质和糖醛酸等，在细胞间的聚集中起着粘连作用，从而促进了颗粒污泥的形成并对颗粒污泥的稳定做出了贡献。由此可以看出，随着反应进程的进行，污泥颗粒化是逐渐减慢的，这是由于第一隔室到第四隔室，进水负荷逐渐变小，在高负荷条件下运行的隔室更容易形成颗粒污泥。另外，ABR反应器各隔室的颗粒污泥的粒径是第一隔室的大粒径颗粒污泥比其他隔室相对较多，第四隔室散状、絮状的颗粒污泥含量比其他隔室多，颗粒污泥较细，相对含量也小，污泥沉降性比其他隔室差，这与隔室内的营养条件有很大关系，ABR特殊的推流式结构使前面隔室承受的负荷高，营养比较充分，颗粒污泥也大，后面隔室中营养已经消耗很多，第四隔室中的污泥无充分营养可供利用，使微生物的新陈代谢能力受到比较大的影响，影响了颗粒污泥的形成。

2.2.反应器污泥床高度变化分析
在运行过程中，由于上升流速和产气的共同作用，各隔室的污泥床高度不断发生着变化，下表2.1给出了在不同水力停留时间（观察的水力停留时间为27.5h、20h和15h）运行末期各隔室污泥床高度的变化数据。

备注：反应起四个隔室原来的污泥床高度分别为18.5cm、14.5cm、14.5cm和14.5cm
从表2.1中可以看出由表可以看出，当停留时间从27.5h变化到20h时，各隔室污泥床高度都有所增加，第一到四隔室的污泥床高度分别增加了0.5 cm、0.4 cm、0.3 cm和0.2 cm，第一隔室的增加幅度比后面隔室大，原因是由于第一隔室的污泥负荷相对比较大，产气量多，在升流速度和产气的共同作用下，尽管一些细小的污泥被冲洗出隔室，但污泥床明显变得更加疏松，所以污泥床高度增加的多些，而废水经过第一隔室处理后再经过后面的隔室，有机负荷变小，产气量变小，从而废水上升速度和气体上升速度比前面隔室小，这时冲洗出隔室的污泥量也较少，污泥床比原来疏松，但不及前两隔室，所以污泥床高度增加后面隔室没前面隔室大。当停留时间从20h变化到15h时，容积负荷增加，流速增加，各隔室的污泥床内污泥均有流失，流失量从第一隔室到第四隔室依次减小。由上述比较分析可得出在停留时间为20h时，污泥流失较少，为最佳停留时间。

3 结论
（1）对反应器各隔室颗粒污泥的变化进行了分析，得出颗粒污泥在第一隔室的粒径比后面隔室颗粒污泥的粒径大，污泥的颗粒化程度是随着反应进程的增加逐渐减低的，第一隔室的污泥颗粒化最好，第四隔室的相对差些。
（2）对在不同停留时间污泥床高度变化进行了分析，得出当停留时间从27.5h变化到20h时，各隔室污泥床高度都有所增加，第一隔室污泥床高度增加最大。当停留时间从20h变化到15h时，各隔室污泥床内污泥均有流失，第一隔室污泥流失量最大，第四隔室最小，得出在停留时间为20h时，污泥流失较少，为最佳停留时间。

参考文献
[1] [18] Bachmann A， Beard V.L， McCarty P L， 1985.Performance characteristics of the anaerobic baffled reactor. Water Res. 19 (1):99-106.
[2]《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法.北京:中国环境科学出版社,1989.
[3] 奚旦立，刘秀英等.环境监测[M].北京：高等教育出版社，1994.
[4] 吴唯民胡纪萃, 顾夏声.厌氧颗粒污泥的形成及特性的实验研究[J]. 中国沼气, 2001, 13（4）: 2-9
[5] 刘双江, 胡纪萃, 顾夏声.UASB反应器系统中污泥颗粒化的研究进展[J]. 中国环境科学, 2002, 10（5）: 345-346