分离式厌氧折流反应器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了分离式厌氧折流反应器(简称ABR-Anaerobic?Baffled?Reactor)，其包括反应器本体、若干设于反应器本体顶部的上折流板和若干设于反应器本体底部的下折流板，上下折流板均采用垂直安装，反应器本体的两端分别设有进水管和出水管，上折流板和下折流板将反应器本体沿水流方向依次分成六个隔室，在不同的隔室内进行产酸和产甲烷，使得产酸和产甲烷在物理上分隔开来。本发明专利技术结构简单、造价低、容积利用率高、不易阻塞、对生物体的沉降性能无特殊要求、污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄高、污泥无需在载体表面生长、不需后续沉淀池进行泥水分离工艺的运行，水力停留时间短、可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强，可时间长运行而无需排泥。本发明专利技术还公开了这种反应器的工作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废水处理领域，尤其涉及一种。
技术介绍
厌氧消化是一个复杂的生物学过程，在自然界内厌氧发酵过程也广泛存在着。在厌氧条件下，在有水的地方，有机物很容易发生厌氧消化，厌氧消化的代表性产物为甲烷和硫化氢。厌氧微生物，即为能在无氧条件下分解有机物的微生物。它们在地球上的分布是十分广泛的。其中包括人和动物的肠胃、植物的木质组织、海底、湖底、塘底和江湾的沉积物，以及各种污泥、沼泽、粪坑和稻田土壤中，都有不同数量的厌氧微生物存在。人们所开发的厌氧消化处理工艺，则是用人工的办法在一种反应器内创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，使设备内积累高浓度的厌氧微生物，以加速厌氧发酵 过程，使人工厌氧发酵的速度大大超过自然界中自发的厌氧发酵。在废水的厌氧处理过程中，废水中的有机物经微生物的共同作用下，最终被转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响、相互制约，形成复杂的生态系统。一般有机废水中的污染物为高分子有机物，这些有机物在废水中以溶解物、悬浮物或胶体的形式存在。如图I所示，废水中有机污染物的厌氧降解过程可划分为四个阶段I、水解阶段水解定义为复杂的非溶解性的聚合糖被转化为简单的溶解性单糖或二聚糖的过程。高分子有机物因相对分子质量较大，不能透过细胞膜，因此不可能被细菌直接利用，所以水解过程通常较缓慢，被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。多种因素可能影响水解的速度与水解的程度，一般包括水解温度；有机质在反应器内的停留时间；有机质的组成，例如木素、碳水化合物、蛋白质与脂肪的质量分数；有机质颗粒的大小；pH值；氨的浓度水解产物的浓度(例如挥发性脂肪酸)。2、发酵(或酸化)阶段发酵定义为有机化合物既是电子受体也是电子供体的生物降解过程(自身氧化还原反应)，在此过程中，溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的产物。因此这一过程也称为酸化。在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。在此阶段中，脂肪酸发酵会产生氢气，因此这一反应的顺利进行，必须依赖于消耗氢的产甲烷过程，以便使氢浓度维持在较低水平。此外，脂肪酸的降解能使PH下降，因此在反应系统中应当有足够的缓冲能力。在厌氧降解过程中，酸化细菌对酸的耐受力必须加以考虑。酸化过程在pH下降到4时仍可以进行，例如在青饲料的熟化中人们即利用了这一特性。但是产甲烷过程的最佳pH值在6. 5 7. 5间，因此pH值的下降将会减少甲烷生成和氢的消耗，并进一步引起酸化产物组成的改变。一些产物例如丙酸会大量生成。产乙酸菌没有足够的能力克服这种改变，产甲烷菌活力的下降又进一步加剧了酸的积累，使PH值进一步下降。厌氧降解过程因之恶化，严重时可使甲烷的形成完全中止。3、产乙酸阶段发酵酸化阶段的产物在产乙酸阶段被产乙酸菌转化为乙酸、氢气和二氧化碳。通常在厌氧颗粒污泥中存在着微生态系统，在此系统中，产乙酸菌靠近利用氢的细菌生长，因此氢可以很容易被消耗掉并使产乙酸过程顺利进行。除了许多产甲烷菌可以利用氢以外，硫酸盐还原菌和脱氮菌也能消耗氢。此外少量的产乙酸菌也利用氢，这类产乙酸菌能使用氢作为电子供体将二氧化碳和甲醇还原为乙酸，此即同型产乙酸过程。4、产甲烷阶段 这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。在厌氧反应器中，所产甲烷的大约70%由乙酸歧化菌产生。在反应中，乙酸中的羧基从乙酸分子中分离，甲基转化为甲烷，羧基转化为二氧化碳，在中性溶液中，二氧化碳以碳酸氢盐的形式存在。这一过程是厌氧反应过程的最后一步，将前面所产生的有机酸等分解为甲烷、二氧化碳等物质。如果这一过程不能顺利进行，挥发性脂肪酸会大幅度积累，导致整个系统的酸化，最终使厌氧反应停止。厌氧消化过程是由一系列发酵反应组成的，最终能使复杂有机物稳定化并转化为CH4和CO2等气体。这些反应是由几大类群不同种类的细菌组成的微生物群落共同完成的。这些细菌可以分为四个类群，即(I)水解和发酵细菌；(2)产氢产乙酸细菌；(3)同型产乙酸细菌；(4)产甲烷细菌；其中的产甲烷细菌又可以分为氢营养型产甲烷细菌和乙酸营养型产甲烷细菌。不同类群的细菌具有不同的生理生化特性、最适PH值范围以及营养要求等。但一般来说，可以将这四类群细菌简单地分为两大类，即产酸细菌和产甲烷细菌，因此也可以将厌氧消化过程分戊两个阶段，即产酸阶段和产甲烷阶段。在这两个阶段内.负责有机物转化的细菌征组成及生理生化特性等方面均存在着很大的差异。在第一阶段中起作用的主要是水解和/或发酵细菌，它们能将复杂的含碳大分子有机物水解为简单的小分子单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等.然后再进一步发酵为各种有机酸s这一阶段细菌的种类很多，它们的主要特点是代谢能力强、繁殖速度快(倍增时间最短的仅约为几十分钟)、对环境条件的适应性很强等。在第二阶段中细菌则主要是产甲烷细菌，它们的种类相对较少，能利用的基质也非常有限，繁殖速度很慢，倍增时间一般在十几小时，最长的达4 6d。此外，产甲烷细菌受环境因素，如PH值、温度、有毒有害物质或抑制物质等的影响较大，比第一阶段的细菌要敏感得多。要维持传统的单相厌氧反应器的正常、高效的运行，就必须在一个反应器内维持上述两类特性炯异的细菌之间的平衡，即要保证出发酵和产酸细菌所产生的有机酸等产物能够及时有效地被产甲烷细菌所利用并最终转化为甲烷和二氧化碳等无机终产物，否则，就会造成反应器内有机酸的积累，严重时就会导致反应器内PH值的下降；pH值的下降，又会进一步对产甲烷细菌的活性和代谢能力产生不利影响，甚至会导致严重的抑制作用，进一步降低其转化和消耗有机酸的能力由于PH值的下降对发酵和产酸细菌产生的不利影响不如其对产甲烷细菌所产生的那样严重，这主要是由于上述的两类细菌的不同特性所决定的，因此即使在反应器内的PH值下降到一定程度而导致对产甲烷细菌较严重的抑制时，发酵和产酸细菌的活性仍有可能还未受到较大影响，它们还会继续将原废水中的有机物转化为有机酸，如此就会造成更为严重的有机酸的积累和更大程度的PH值的下降，以及更为严重的对产甲烷细菌的抑制作用；实际上，这样的一个过程就是厌氧反应器出现所谓的“酸化现象”的过程，许多实际运行的经验告诉我们，一旦厌氧反应器出现丁酸化现象，要想将其恢复正常就很困难，一方而需要很高的运行厌氧反应器的技术和经验，另一方面还需要相对较长的时间；因此在某些实际工程中，一旦厌氧反应器出现了 “酸化现象”，在条件许可的情况下，操作人员宁可将反应器内的污泥全部抛弃，重新投加接种污泥、重新培养驯化，很多事实都说明，这一方案比在原有基础上努力恢复运行所需要的时间有时还要短。由此.我们可以看出，传统的单相厌氧反应器中维持发酵和产酸细菌与产甲烷细菌之间曲平衡不是一件容易的事。另外，由于产甲烷细菌对环境条件的要求要远高于发酵和产酸细菌，而且产甲烷细菌的生长速率也远低于发酵和产酸细菌，因此我们在运行传统的单相厌氧反应器时.都是首先按照产甲烷细菌的要求来选择运行条件，而且还会采取繁杂的措施来尽量维持两者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐富，
申请(专利权)人：苏州苏水环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：