[发明专利]一种用于高浓度有机废水处理的高效抗酸化厌氧折流板反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理高浓度有机废水的污水处理工艺，通过厌氧折流板反应器(ABR)构型及运行方式优化，提升高效厌氧反应器抗酸化能力。

背景技术

自1999年以来，我国集约化畜禽养殖业COD排放量已达7118万t/a，远超过工业废水和生活废水COD排放量之和；中小城镇和农村生活污水排放量超过全国排放总量的70％以上。然而由于经济水平普遍较低，大多数中小城镇及养殖场无力建设并维持高能耗污水处理设施的正常运转，导致上述区域和行业80％以上的污水未经任何处理直接流入河湖、农田等，加剧了环境恶化。因此，高效低耗厌氧处理工艺的效能提高及稳定化运行一直是国内环境领域的研究热点。

厌氧折流板反应器ABR是一种新型高效厌氧反应器，其构造类似多个UASB反应器的串联，反应器内微生物随流程逐级递变，完美地实现了SMPA(分相多阶段)的工艺思想，因而具有较佳的污染物去除能力。相对于传统厌氧处理工艺而言，ABR反应器具有结构简单、投资比UASB省、运行稳定、处理效率高等一系列优点，尤其适用于各类中、低浓度有机废水的处理，在0.4～28kgCOD/(m³·d)的容积负荷下均有令人满意的处理效果，特别是对各类有毒、难降解物质具有显著降解优势，极其适合在我国中小城镇及集约化养殖场推广。

然而ABR反应器流态整体表现为推流形式，进水负荷随流程逐级递减。当进水有机物负荷过高或突然增长时，系统前端水解酸化菌会快速生长，造成脂肪酸(VFA)逐渐积累，进而导致系统前端出现不同程度的酸化；随着反应器前端产甲烷菌所受抑制逐渐加强，废水中VFA浓度大量增长并呈带状逐级推进，最终导致整个ABR反应器全部酸化。目前，常用的ABR酸化遏制措施仅依靠降低有机负荷或提高进水碱度，调控手段主要凭借长期的运行经验获得。即使在比较顺利的情况下，过度酸化反应器恢复正常运行的时间也往往需要60d以上，仅略低于反应器重新接种启动时间。此外，这两种措施以牺牲ABR后端各隔室处理能力、增加药剂消耗量为基础，极大地增加了ABR运行成本。

尽管传统ABR反应器存在过度酸化问题，但目前国内外针对新型抗酸化ABR反应器的研究较少。大部分发明侧重于ABR反应器与其他污水处理工艺的耦合连接(CN201020144955.1、CN200920105432.3、CN200510020979.X)，为数不多的研究也侧重于ABR反应器折流板形式及数量的改变(CN201020229672.7、CN200920058390.2)，以提升反应器的固液分离效果；或者通过在部分隔室内增设曝气装置(CN200610012070.4)，提升反应器的脱氮除磷效能；PABR反应器通过改变反应器的外形以及阀门的开闭模式，实现反应器在UASB和ABR工艺间的转换，提升了工艺运行的灵活性，但ABR前端隔室仍要承担较高的冲击负荷，难以避免酸化问题。

发明内容

本发明针对高效ABR厌氧反应器所出现的过度酸化问题，研发出一种抗酸化能力强、操控灵活的新型ABR反应器。该ABR反应器通过第一隔室的“回”字形布置解决了ABR反应器前端隔室易酸化问题，以第二至四隔室的“品”字形布置实现了高负荷隔室的交替运行，避免了VFA的积累，保障了ABR反应器对高浓度有机废水的高效稳定去除。

本发明的技术方案如下：

一种用于高浓度有机废水处理的ABR厌氧折流板反应器，它包括柱状反应容器(1)、内筒(2)、进水装置(21)、三相分离装置(3)、前折流板(15、17、20)、后折流板(16、18、19)、分流阀门(5、8、11)、过流阀门(6、9、12)和出水阀门(7、10、13)组成；其特征在于ABR反应器由A、B、C、D四个隔室组成，其中隔室A主要由柱状反应容器(1)的同轴内筒(2)构成，内外圆柱体之间的圆环体区域被前折流板(15、17、20)和后折流板(16、18、19)分隔成三块横截面为扇形的封闭式反应区，其中隔室B、C和D由底部连通的升流区和降流区(B1、C1、D1)组成相邻的区域；隔室A位于柱状反应容器(1)中部，通过分流阀门(5、8、11)依次与隔室B、C和D的降流区(B1、C1、D1)连接；隔室B、C、D通过过流阀门(9、12、6)依次与隔室C、D、B连接。