厌氧序批式反应器(ASBR)的六大优点.pdf

第２４卷第４期２００８年２月

中国给水排水

ＣＨＩＮＡＷＡＴＥＲ＆Ｗ姗ＷＡｌＥＲ

Ｖ０１．２４Ｎｏ．４

Ｅｅｂ．２００８

厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）的六大优点

李亚新，岳秀萍

（太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原０３００２４）

摘要：分析了厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）的六大优点，与连续流厌氧反应器相比，ＡＳＢＲ构造简单、投资省，生物絮凝和固液分离效果好，水头损失小、动力费用低，生化反应推动力大．可形成以甲烷八叠球菌为优势茵的颗粒污泥，处理高浓度有机废水时对碱度的需求量少，运行费用低。

关键词：厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）；甲烷八叠球茵；Ａ型颗粒污泥；碱度需求

中图分类号：Ｘ７０３．１文献标识码：Ｂ文章编号：１０００—４６０２（２００８）０４—００２７—０４

ＳｉｘＭａｉｏｒＭｅｒｉｔｓｏｆＡＳＢＲ

ＵＹａ—ｘｉｎ，ＹＵＥＸｉｕ—ｐｉｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｒｉｔｓｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂａｔｃｈｒｅａｃｔｏｒ（ＡＳＢＲ）ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ－ｆｌｏｗａｎａｅｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒ．ＡＳＢＲｐｏｓｓｅｓ曲ｓｓｉｘｍａｊｏｒｍｅｒｉｔｓ鹅ｆｏＨｏｗｓ．．ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｌｏｗｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｅｘｃｅＨｅｎｔｂｉｏ—ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓ，ｌｏｗｈｅａｄｌｏｓｓａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｓｔ，ｇｒｅａｔｅｒｂｉｏ－ｒｅａｃｔｉｏｎｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅ，ｆｏｒｍｉｎｇｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅｗｉｔｈ

Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ鹳ｄｏｍｉｎａｎｔｂａｃｔｅｒｉ?ａ，ｌｏｗａｌｋａｌｉｎｉｔｙｄｅｍａｎｄａｎｄｌｏｗｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｓｔｗｈｅｎｔｒｅａｔｉｎｇｈｉｇｈ－ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｒｇａｎｉｃｗａｓｔｅｗａｍｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎａｅｒｏｂｉｃｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂａｔｃｈｒｅａｃｔｏｒ（ＡＳＢＲ）；Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ；ｔｙｐｅＡｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ａｌｋａｌｉｎｉｔｙｄｅｍａｎｄ．、

厌氧序批式活性污泥法，即厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）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，一个完整的运行操作周期按次序分为进水期、反应期、沉降期和排水期４个阶段。与许多高效厌氧反应器一样，形成沉降性能良好、产甲烷活性高的颗粒污泥是ＡＳＢＲ的基本特征，微生物以颗粒污泥固定化的方式存在于反应器中，使反应器单位容积的微生物持有量更高，对于克服厌氧污泥流失问题是一种具有创新性的解决办法。此外，该反应器投资省、操作灵活、能够生成颗粒污泥，从而具有较高的除污效率及良好的运行稳定性，并能适应常温下低有机物浓度废水的处理…。

１ＡＳＢＲ的六大优点

．１．１构造简单。投资省

以ＵＡＳＢ、ＩＣ和ＥＧＳＢ为代表的新型高效厌氧反应器都需要设置复杂的三相分离器和配水系统，由于高效三相分离器都已申请了专利，因此ＵＡＳＢ、ＩＣ和ＥＧＳＢ的应用受到一定限制，特别是ＩＣ反应器的构造极为复杂【２】。与之相比，ＡＳＢＲ反应器无需厌氧过滤器（ＡＦ）所需的高成本滤料和ＵＡＳＢ等工艺中复杂的三相分离器，免去了出流脱气的工序；反应器内部静态沉淀，无需另设澄清设备；不需要污泥和出水回流及配水系统，仅需搅拌设备和滗水器。这就大大降低了ＡＳＢＲ的设计难度，便于其建设运

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７８ｔ０２）；山西省自然科学基金资助项目（２００１１０１３）

第２４卷第４期中国给水排水ｗ叫ｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ

行。因此ＡＳＢＲ反应器具有工艺简单、造价较低的特点，并能适应间歇无规律排放废水的处理。

１．２生物絮凝和固液分离效果好

一般认为，反应器中底物／微生物量（∥Ｍ）是影响厌氧生物絮凝的重要因素，在∥膨值较低时，厌氧反应器中生物絮凝效果好且污泥沉降迅速，出水悬浮物浓度较低。ＡＳＢＲ反应器能够在沉淀期获得较低的Ｆ／Ｍ值和最小的产气量，且其沉淀阶段属于理想的静止沉淀，出水时反应器内部生物气的分压使沉淀污泥不易上浮，沉降性能良好，因此具有高效率的生物絮凝和固液分离效果，能够保证良好的出水水质＂Ｊ。岳秀萍等的研究结果表明，对于高浓度有机废水尤其是碳水化合物废水，当进水ＣＯＤ＜３０００ｍｓ／Ｌ时其出水ＣＯＤ＜１００ｍｓ／Ｌ。

１．３水头损失小，动力费用低

ＡＳＢＲ反应器中由于没有大阻力配水系统，反应器中的水头损失小，降低了废水提升的动力消耗。国内外的研究表明，ＡＳＢＲ反应器间歇搅拌优于连续搅拌，每小时搅拌１次，搅拌几分钟即可，搅拌所需动力较低【４ｊ，搅拌梯度仅需８５８～。间歇搅拌可防止过分搅拌而剪断生物絮体，保证泥水分离效果和出水水质。

１．４生化反应推动力大

与好氧ＳＢＲ反应器相同，序批间歇的进水方式使ＡＳＢＲ反应器在反应阶段其底物和微生物浓度的变化是连续的，在时间上呈现出理想的推流状态，而在空间上则属于完全混合式，不会产生断流和短流，并且有较高的污泥浓度，耐冲击负荷，能够有效控制出水水质ＨＪ。

１．５可形成Ａ型颗粒污泥

厌氧反应器产生的沼气中有７０％以上来自于乙酸的裂解，甲烷八叠球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）和甲烷丝菌（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ）是厌氧消化产甲烷作用中最重要的菌种。依据颗粒污泥上优势产甲烷菌种的不同，厌氧颗粒污泥主要有Ａ、Ｂ两种类型。Ａ型颗粒污泥是以甲烷八叠球菌为主体的球状颗粒污泥，外层常有丝状产甲烷杆菌缠绕，粒径约为０．１一Ｏ．５ｍｉｌｌ，密度小且密实。Ａ型颗粒污泥以乙酸为主要底物。反应器中需维持高水平的乙酸浓度，表面水力负荷及表面产气率产生的水力、气力分级作用相对较弱。Ｂ型颗粒污泥是以丝状产甲烷杆菌为主体的颗粒污泥，外层缠绕着各种形态的产甲烷杆菌丝状体，

粒径约为ｌ一３Ｉｌｉｉｎ。一般认为底物的种类、浓度和工艺运行条件对所形成颗粒污泥的类型和质量有重要影响。在乙酸浓度较高的消化液中和较弱的分级作用下有利于形成Ａ型颗粒污泥，而在乙酸浓度较低和较高的分级作用下则有利于形成Ｂ型颗粒污泥‘¨】。

一般连续流厌氧反应器主要形成Ｂ型厌氧颗粒污泥，而ＡＳＢＲ则易形成Ａ型颗粒污泥。分析认为，甲烷八叠球菌密度低、粒径小，且细胞内有气泡，在表面水力负荷及表面产气率较高时极易随出水流失；由于强调选择压的分级作用，所以滞留在连续流反应器内的生物粒子多是缠绕能力很强的丝状甲烷菌，并成为优势菌种；与甲烷丝菌相比，甲烷八叠球菌对乙酸盐的亲和力较弱，只有当乙酸盐浓度＞７０ｍｓ／Ｌ时，甲烷八叠球菌才具竞争优势怕Ｊ。连续流厌氧反应器培养颗粒污泥启动阶段为避免反应器出现酸化一般均采用低负荷运行，且在ＣＯＤ去除率达到８０％一９０％后才允许提高进水负荷，由于长期维持低水平的乙酸浓度，因而更适宜甲烷丝菌的生长，易形成以甲烷丝菌为优势菌种的Ｂ型颗粒污泥＂】。由于多数厌氧连续流反应器中形成了以甲烷丝菌为主体的Ｂ型颗粒污泥，为了保持产酸菌和产甲烷菌间的平衡，需“牺牲”甲烷八叠球菌对底物利用速率高的功能。所以在甲烷化反应器中不能生成和保持以甲烷八叠球菌占主导地位的Ａ型颗粒污泥。是限制提高反应器产甲烷速率的内因。ＡＳＢＲ反应器形成Ａ型颗粒污泥的机理主要体现在以下两个方面：

①高浓度的乙酸环境

与连续流厌氧反应器不同，ＡＳＢＲ间歇进水时相当于把整个周期的进水量集中在一个短暂的进水期，其操作特点决定了进水后反应器内的挥发酸浓度很快达到最高值，因而在反应起始阶段保证了高水平的∥Ｍ值，从而能维持较高的ＶＦＡ特别是乙酸浓度，这正是甲烷八叠球菌成为产甲烷优势菌群的动力学基本条件。这种ＶＦＡ浓度高低交替的环境为最大比利用速率较高的甲烷八叠球菌提供了大量增殖的机会。

笔者对ＡＳＢＲ反应器反应阶段的ＶＦＡ进行了测试分析，在反应阶段初期的４ｈ内，反应器的乙酸浓度为２４０—４８０ｍｇ／Ｌ，此时甲烷八叠球菌对乙酸的利用速率比甲烷丝菌大，其生长速率快并占有绝对的竞争优势；反应后期反应器内的乙酸浓度为６０

李亚新，等：厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）的六大优点第２４卷第４期

一８０ｍｇ／Ｌ，此时甲烷丝菌与甲烷八叠球菌的降解速率接近。因此，在ＡＳＢＲ的整个运行周期内甲烷八叠球菌的生长占有优势，从而有利于形成Ａ型颗粒污泥。

②间歇运行方式

Ａ型颗粒污泥密度小，易在高强度的水力和气力分级作用下被洗出。ＡＳＢＲ采用间歇进、出水方式，由于在反应阶段不排水、无水力分级作用，所以反应器内已形成的Ａ型颗粒污泥不会随排水流失。另外，沉淀时间和排水口高度可以根据需要灵活设定，能有效保证启动初期所需的污泥量。随着污泥颗粒化程度的稳定发展，通过采取缩短沉淀时间、降低排水口高度的措施，可将沉降性能较差的污泥强制排出，能有效保证Ａ型颗粒污泥快速增殖。由此可知，ＡＳＢＲ灵活的操作方式是形成和发展Ａ型颗粒污泥的重要外部原因。

１．６对碱度的需量少，降低了运行费用

ｐＨ是影响厌氧消化过程的一个重要因素，而厌氧体系的ｐＨ实际上是由反应器内的缓冲体系所控制，因此碱度不仅是影响厌氧生物处理工艺性能的环境因素，也可以作为厌氧体系中调节ｐＨ的控制条件。在中性ｐＨ条件下的厌氧消化体系中总碱度由碳酸氢盐碱度和挥发酸盐碱度组成，其中挥发酸盐碱度虽然是碱度的主要组成部分，但是不能中和多余的挥发酸，因此系统中的有效碱度主要是指碳酸氢盐碱度。碳酸氢盐碱度反映了厌氧消化体系中和酸的能力，是液体中存在其他酸时缓冲ｐＨ能力的指标，控制着ｐＨ值（碱度增加ｌ倍可使ｐＨ值升高０．３）。在不考虑厌氧反应器出水回流的情况下，理论上ｌｇ进水ＣＯＤ转化为ＶＦＡ约需１．２ｇＣａＣＯ，碱鹿哺】。对于低碱度的高浓度有机废水，厌氧处理投加碱度可能成为系统主要的运行费用，从而直接关系到该种废水厌氧处理工艺的经济可行性。

ＡＳＢＲ反应器处理有机废水时碱度需求量低的机理主要体现在以下几点：

①ＡＳＢＲ在时间上为推流式反应器

反应器内的Ｆ／Ｍ、底物的组成与数量、微生物的组成与数量、底物降解速率等均随时间而变化，同时所有的碱度因素［包括ＶＦＡ浓度（碱度消耗对象）、碳酸氢盐碱度储备量、ＣＯ：分压及ｐＨ］也逐时变化，其高度动态的特征与连续流厌氧反应器有很大不同。．

②ＡＳＢＲ在空间上为完全混合反应器

废水进入ＡＳＢＲ反应器后立即与保留在反应器内的高ｐＨ值混合液混合，可使低碱度进水得到良好的稀释，削弱了推流式反应器进口处对碱度的需要。

③ＡＳＢＲ反应器的间歇操作方式

ＡＳＢＲ反应器的间歇操作方式使运行过程中底物浓度、降解速率、代谢产物和环境因素等都随时间而变化，ｐＨ值波动的幅度也较大，使得ＡＳＢＲ反应器中的颗粒污泥有更好的生物多样性，各种菌群随反应时间交替作用，具有适应酸碱度波动的特性。

④甲烷八叠球菌耐乙酸能力强

甲烷八叠球菌可在高乙酸浓度下生长，耐乙酸能力比甲烷丝菌大得多，因此甲烷八叠球菌能够适应更低的ｐＨ环境。由于ＡＳＢＲ反应器中形成了以甲烷八叠球菌为主体的Ａ型颗粒污泥，与连续流反应器相比，其在处理相同废水时所需碱度补充量要少得多。、

从试验结果来看，当厌氧消化反应过程进行到后期（尤其是进入排水阶段）时，ＡＳＢＲ反应器中消化液的ｐＨ已升至反应历时中的最大值。尽管反应器在反应初期的ｐＨ值曾降至６．１０（最低值），但反应结束时ｐＨ值已升到６．７８（接近进水前的数值）。ＡＳＢＲ反应器排水时，一般至少保留１／２—２／３的混合液，待与下一周期的进水相混合。因此保留在反应器中拥有较大ｐＨ值的消化液可使下一周期进入反应器内的低碱度废水得到很好的稀释。

笔者采用、ＡＳＢＲ反应器处理以葡萄糖为底物的人工配制废水，在有机负荷率为１０．０ｇＣＯＤ／（Ｌ?ｄ）、循环周期为８ｈ和反应时间为６ｈ的运行条件下，控制ＡＳＢＲ进水碱度的最小投量为０．２１ｇＣａＣ０３／ｓＣＯＤ，对ＣＯＤ的去除率≥９７％，出水ＣＯＤ＜１９８ｍｇ／Ｌ。

２结语

ＡＳＢＲ反应器无需滤料和三相分离器，将反应、沉淀集于一体，具有构造简单、投资省、易操作的优点。由于ＡＳＢＲ易形成Ａ型颗粒污泥并具有静止沉淀的特征，能获得高效的固液分离效果，出水水质良好。另外ＡＳＢＲ从进水到反应结束，在时间上呈推流式的非稳定流态，其生化反应推动力比连续流厌氧反应器大，具有碱度需求最小的特征，反应器能在ｐＨ＜６．５的环境下稳定运行。．ｊ

第２４卷第４期中国给水排水

删．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．咖

参考文献：

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［３］ＳｕｎｇＳ，ＤａｇｕｅＲＲ．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂａｔｃｈｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎＲｅｓ，１９９５．

６７（３）：２９４—３０１．

［４］李亚新，田扬捷．厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）工艺特性初探［Ｊ］．给水排水，２００２，２８Ｃ７）：２３—２６．

［５］贺延龄．废水的厌氧生物处理［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９８．【６］ＳｐｅｅｃｅＲＥ．ＡｎａｅｒｏｂｉｃＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｎｇｙｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＷａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｍ］．Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ：ＡｒｃｈａｅＰｒｅｓｓ，１９９６．

［７】张希衡．废水厌氧生物处理工程［Ｍ】．北京：中国环境科学出版社。１９９６．

［８］李亚新，田扬捷．厌氧序批式反应器（ＡＳＢＲ）污泥颗粒化的工艺条件［Ｊ］．中国给水排水，２００３，１９（８）：４０一

４３．

电话：（０３５１）６０１００１４

Ｅ—ｍａｉｉ：ｙｘｌ＠ｔｙｕｔ．ｅｄｕ．ｅｎ

收稿日期．２００７—０７—２３

?技术交流?

中型立式电机的检修

ｌ导轴瓦的拆卸

①将油箱中的油排尽，移出密封盖。拆下油位信号器、测温探头、连接线和冷却器。②检查测温探头的误差是否超过允许范围；对冷却器进行水压试验。并在吊走前向管路法兰中打入水塞．防止漏水。③拆除导轴瓦的镁片，松开导轴瓦的顶靠螺栓，拆下导轴瓦。④吊开导轴瓦的支柱盘，清洗上、下两个油箱，并用面粉团粘去细小的铁末，保证上油箱的干净。

２推力头的拆卸

（Ｄ用两只１６ｔ的千斤项顶起电机转子。松开推力头与镜板的螺栓。②由于推力头内孔与主轴为过渡配合，需先加热。在主轴上套上加工过的４根丝杆，同时用两只５ｔ的千斤顶使推力头慢慢与主轴分离。完成拆卸。

３镜板的水平调试

①在镜板上将两个框式水平仪呈９０。放置，慢慢调准基准瓦使镜板的水平误差控制在２丝左右。②先锁紧３块基准瓦的调整螺柱。然后调整其他５块推力瓦。

４摆度调整

①推力头以热套的形式装入主轴，装上月牙锁片，松开千斤顶，安装上导轴瓦的支柱盘，放入３块基准导轴瓦。②将上导轴瓦和电机轴下端的联轴器相应地分成八等分，在推力头与联轴器上安放两只百分表，通过人工盘车一周。用百分表读出各点摆度。用铜片垫入镜板与推力头间的绝缘层压片中，使中心对称的两点读数差均小于８丝。

５定转子之间的气隙调整

用３块基准导轴瓦推动主轴来调整气隙，通过塞尺测量使气隙在１．８０ｍｍ左右。

６电机与水泵的同心度调整

调整时以电机联轴器法兰的圆周面为基准，用百分表测水泵联轴器法兰圆周面。然后通过人工盘车测出均分４点的数值，用电机基座的四面顶杆向相应的方向顶来调整同心度，使对应点的差值＜５丝。

７上、下导轴瓦的安蓉

上、下导轴瓦的安装基本相同。先装剩余的３块基准导轴瓦，然后将支柱螺栓锁片锁好。需注意上轴瓦与轴闻隙应控制在８丝，下轴瓦与轴间隙控制在ｌＯ丝，防止“烧瓦”。

。．８其他组件的安装‘

将冷却器安装到位并进行试压看是否有漏水点，以防冷却水进入油缸。安装温控探头及其连接线。加入４６。机油．至此中型立式电机检修完毕。

（杭州市水业集团有限公司泵站运营分公司张嘉恩）