折流板厌氧反应器处理印染废水中试研究

折流板厌氧反应器的最大特点是在反应器中设置了上下折流板，每个格室都是一个相对独立的上流式污泥床系统，水流由导流板引导上下折流前进，在水流方向上形成依次串联的反应室，形成了整体为推流而每个格室为完全混合的复合型水力流态，使反应器具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点。

某工业污水处理厂原水平均COD约为1 400 mg/L，B/C 在0.35～0.40，进厂原水中约85%为印染废水。该污水厂原设计二沉池出水COD 为160 mg/L，正常运行时能达到设计要求。现为提高排放标准，拟对原设计中基本未发挥作用的厌氧工艺段进行挖潜改造。结合既有的厌氧池，通过对不同的厌氧反应器进行生产应用改造的可行性详细分析论证后，确定现有实际构筑物比较符合折流板反应器的水力条件，大规模生产应用时改造的工作量不大。由此决定开展中试研究，以评价ABR 处理该污水厂废水的效果。ABR 中试的进水采用污水厂目前的预处理出水，后续用模拟该污水厂实际生产工艺的中试装置处理后要求二沉池出水COD≤100 mg/L。

1 设计参数

1.1 工艺流程

工艺流程为预处理出水→ABR→好氧装置。

ABR 中试设计规模为36 m3/d，尺寸为3.5 m×1.5 m×3.6 m，设计水力停留时间11 h。通过设置挡板，使每格分成一个下向导流室和一个上向流反应室，通往上向流室的挡板下部设置45°的导流板，将水送入上向流室的中心，与污泥充分混合。ABR 平均分为6 格，每格上、下向流室宽度比为7∶1。在每格的底部及离底部30 cm处各安装DN=25 mm 的闸阀2 只，分别用于污泥取样和剩余污泥排放，同时设置pH、ORP 等在线仪表。为防止反应器长时间运行后厌氧污泥在ABR 每格室的底部沉积，在每格室的底部安装小型搅拌机，间隙式运行，每3 d 运行1 次，每次运行1 h。ABR 出水全部接入模拟现有实际工艺流程的推流式好氧曝气装置。

1.2 ABR 进水水质

ABR 进水水质见表1。

表1 ABR 进水水质

2 ABR 中试结果分析

2.1 对COD 的去除效果

经启动调试约3 个月后，ABR 实现稳定运行。在设计HRT=11 h 的情况下，从启动调试的第95天—第120 天对ABR 进出水水质进行连续监测分析。ABR 对COD 的去除效果如图1 所示。

图1 ABR 对COD 的去除效果

从图1 可以看出，ABR 进水COD 为820 ～1 342 mg/L，平均为1 089 mg/L；出水COD 为523～734 mg/L，平均为635 mg/L；COD 去除率为19.5%～57.9%，平均为40.9%。

可以看出ABR 进水COD 波动幅度较大，出水COD 较为稳定，说明ABR 不仅削减COD 效果明显，有效减轻了后续好氧系统的进水负荷，可节约大量电能，同时可减轻对后续好氧系统的负荷冲击。

2.2 B/C 变化情况

B/C 的变化情况如图2 所示。

图2 ABR 进出水B/C 变化情况

从图2 可以看出，ABR 进水B/C 为0.35～0.57，平均为0.45；出水B/C 为0.49～0.70，平均为0.58。

与一般化工、制药等工业污水相比，该污水原水可生化性较好，经预处理后B/C 又有一定的提高，但预处理出水，即ABR 进水还存在较多的难降解物质。据对ABR 进出水的水质成分分析，经过ABR 处理后，进水中的难降解物质的化学结构基本都发生了很大的变化，许多大分子物质转化为小分子物质，如环烷烃、喹啉类、酚类等，在ABR 的进出水前后的分子质量都不一样，出水与进水相比分子质量得到有效减小，有利于后续好氧工艺的进一步降解。

2.3 色度变化情况

监测结果显示，总体上经ABR 处理后，出水色度变化不明显。进水的色度平均在260 倍左右，出水平均在250 倍左右。

2.4 SS 变化情况

SS 变化情况如图3 所示。

图3 ABR 进出水SS 变化情况

从图3 可以看出，ABR 进水SS 为230～689 mg/L，平均为432 mg/L；出水SS 为114～328 mg/L，平均为206 mg/L；SS 去除率为22.0% ～79.6% ，平均为47.9%。

通过厌氧微生物的吸附及颗粒自身的重力作用，进水中近50%的SS 被截留，有效减轻了对后续好氧系统的冲击，有利于好氧系统的稳定运行。同时由于ABR 对SS 的截留，减少了物化污泥对好氧系统的影响，有利于提高好氧系统的污泥活性。在ABR 中试的实际运行中，考虑进水SS 较高，为防止物化污泥长期累积而降低厌氧污泥的活性，对ABR第一格室定期进行排泥。。

2.5 氨氮含量的变化情况

氨氮监测结果显示，ABR 出水中氨氮含量略有提高，由进水的平均34 mg/L提高到出水的39 mg/L 。

说明废水中部分有机物如偶氮染料等被部分降解，生成了苯胺、NH4+等，增加了水中氨氮含量。ABR 处理后COD 得到有效削减，而作为好氧处理所必需的氮源NH4+-N 略有增加，有益于后续好氧微生物的正常生长。

2.6 pH 变化情况

该污水厂原水pH 最低＜5.0，且波动较大，为使预处理药剂硫酸亚铁有较好的效果，在预处理前端通过投加石灰调节pH，然而这样做却导致ABR 进水pH 有时较高，最高达9.50。ABR 启动调试期间一直用硫酸人为调节进水pH，正常运行后不再调节。

正常运行后的进出水pH 变化情况如图4 所示。

图4 ABR 进出水pH 变化情况

从图4 可以看出，ABR 进水pH 为6.73～9.50，平均为7.45；出水pH 为7.37～8.92，平均为7.69。在进水pH 最高为9.50 时，ABR 仍正常运行，说明ABR 对pH 的冲击能力较强。

3 后续好氧中试结果分析

ABR出水全部接入模拟该污水厂实际生产工艺的推流式好氧中试装置，好氧中试装置对COD 的去除效果如图5 所示。

图5 后续好氧装置对COD 的去除效果

好氧中试结果表明，在HRT=18 h 时，好氧中试装置COD 去除率为80.0%～88.9%，平均为85.1%。好氧出水COD 为66～107 mg/L，平均为95 mg/L，达到预期目标。

4 结语

根据对ABR 及后续好氧的全流程工艺中试研究，增设ABR 工艺段后，中试结果基本能满足该污水厂的水质处理要求。下步需结合该污水厂的生产实际，进一步深化中试研究：（1）冬天该污水厂进水温度较低（20℃左右）、夏天温度较高（最高约45℃），温度对反应器运行效果的影响；（2）在ABR 内投加适量粉末活性炭对去除效果及系统稳定性的影响；（3）适当增加ABR 上向流室的流速对处理效果的影响。（）