CN205710076U - 箱笼式移动床改进型abr反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种箱笼式移动床改进型ABR反应器，该ABR反应器由3～6个隔室组成，每个隔室包括上向流格室和下向流格室，上向流格室和下向流格室的容积之比为3～5：1，其中，在上向流格室中设有箱笼，在箱笼中装有填料，在隔室顶部设有传动装置，传动装置通过钢索与箱笼相连。本实用新型的ABR反应器大大缩短了ABR的启动时间，提高装置的生物处理效率。

Description

箱笼式移动床改进型 ABR 反应器

技术领域

本实用新型属于废水处理工艺技术领域，具体涉及一种箱笼式移动床改进型ABR反应器。

背景技术

厌氧折流板反应器（ABR－Anaerobic Baffled Reactor）是在反应器中沿水流方向设置一系列折流板，将反应器分隔成若干个串联的反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的升流式污泥床系统。废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过各反应室并与其中的微生物充分接触而得到去除。ABR是上世纪八十年代初由美国Stanford大学的MeCarty及其合作者开发出来的。ABR被称为第三代厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。

厌氧反应器的启动通常指对新建的系统以未经驯化的污泥（如污水厂厌氧污泥，消化池的消化污泥）接种，使反应器达到设计负荷和有机物去除效率的过程。由于厌氧微生物的世代周期长，增长速度低，因此厌氧反应器的启动过程长。根据厌氧反应器启动因素的不同，一般为30~100d，这严重制约着它在工业废水和生活污水处理系统中的广泛应用。正常运行的厌氧折流板反应器是依靠上升水流和成熟的厌氧污泥产出气泡，使污泥悬浮在上升格室中。要使反应器中污泥量达到一定数值，并成熟才能正常运行处理废水，所以ABR的启动就变得十分关键。厌氧折流板反应器常被用于处理难以生物降解的工业废水，反应器的驯化启动过程时间也会比处理生活污水延长。另外生物反应器在正常运行的过程中，一旦发生生产事故，微生物菌种大量死亡，导致生物反应器系统崩溃，那么需要生物反应器再次启动，厌氧微生物需要重新培养和驯化，又需要等待一个漫长的启动过程。

影响厌氧反应器启动的因素很多, 包括待处理废水的组成及浓度、接种污泥的数量和活性、环境条件（pH值、温度等）、微量元素的补充、操作条件（COD 容积负荷、水力停留时间等）和反应器的结构尺寸等诸多因素。

近年来，改进型的ABR反应器一般都会设置悬挂填料或添加悬浮填料。以添加悬浮填料为例，悬浮填料形成的移动床层的位置一般不受控制。在ABR反应器启动初期，接种污泥由于受到重力作用，易于聚集在反应器的下部。悬浮填料聚集在上向流格室的上部，而接种污泥则聚集在上向流格室的下部，因而悬浮填料与接种污泥的接触部分很少。如果添加的填料比重较大，接近于1或大于1，在反应器启动后期，填料上的生物膜生长得比较成熟，则填料易于聚集在反应器上向流格室的下部，相对来看，上向流格室的上部的污泥和生物膜分布就很少。一般ABR反应器中填料的位置不受控制，因而填料与接种污泥的接触也不受控制。

本实用新型拟对厌氧折流板反应器的设施结构和启动操作条件上作改进，改善ABR反应器中填料的可控性，以期缩短反应器的启动时间。

发明内容

解决的技术问题：本实用新型的目的是为克服现有技术的不足而提供一种箱笼式移动床改进型ABR反应器及其启动方法，该启动方法可缩短10%左右的启动时间。

技术方案：

一种箱笼式移动床改进型ABR反应器，由3～6个隔室组成，每个隔室包括上向流格室和下向流格室，上向流格室和下向流格室的容积之比为3～5：1，其中，在上向流格室中设有箱笼，在箱笼中装填填料，在隔室顶部设有传动装置，传动装置通过钢索与箱笼相连。

进一步地，所述箱笼由不锈钢栅条制成，为长方体形状；箱笼的长度和宽度均小于上向流格室的长度和宽度，高度为上向流格室有效高度的35～50%，箱笼与上向流格室的壁面相距小于5mm。

进一步地，不锈钢栅条之间的网格尺寸小于填料的最小尺寸。

进一步地，所述填料为悬浮填料，密度在0.90～0.96 g/cm³，填料直径10～25mm，材质为聚丙烯或聚乙烯。

进一步地，所述填料为内置式悬浮球填料，由网格球形壳体与内置载体两部分组成，壳体由高分子聚合物注塑而成，球面呈网格状，内置载体材料为比重大于1的多孔材料。

进一步地，上向流格室底部设有回流反冲管，所述回流反冲管为穿孔管，设置为圆圈状。

上述箱笼式移动床改进型ABR反应器的启动方法，包括以下步骤：

步骤1，取厌氧污泥，静置后抽去上清液，得到浓度为30～45 g/L 的浓缩污泥，再在浓缩污泥中投入葡萄糖，搅拌，静置，得到接种污泥；

步骤2，将步骤1所得接种污泥接种至上述箱笼式移动床改进型ABR反应器中，泵入已加热至35℃的待处理污水，使污泥的浓度为10～15 g/L，再将箱笼装满填料，调节反应器中的水力停留时间为6～24h；系统启动初期，将箱笼置于上向流格室下部，待上向流格室下部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入中期；系统启动中期，将箱笼置于上向流格室中部，待上向流格室中部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入后期；系统启动后期，将箱笼置于上向流格室上部，直至启动完成。

进一步地，系统启动初期、系统启动中期和系统启动后期的时间分配以天计，比值为3：4：5、3：5：4、5：4：4或5：4：3。

进一步地，在系统启动期间，用水泵将部分处理出水间歇回流至上向流格室底部的回流反冲管。

进一步地，回流反冲管回流至上向流格室底部的频率为每天回流2次，每次回流5~10min。

本实用新型的原理：

在反应器的上向流格室中设置箱笼，在箱笼中装填填料，在格室旁边设置传动装置，向上或向下移动箱笼，形成有填料层的移动床，待处理废水由进水口进入反应器，依次经过隔室，经处理后由出水口出水。在传统ABR反应器的基础之上，结合移动床生物膜技术，而且为了使移动床的位置和运行可控，增加了箱笼和隔室顶上的传动装置。

在反应器的上向流格室中加入填料，目的就是要在填料上挂生物膜，形成厌氧悬浮污泥与生物膜联合作用，总体上增加反应器内污泥浓度，使反应器能承受更高的COD处理负荷，提高生物处理效率。

系统启动初期，将箱笼置于上向流格室下部，使填料与 ABR中的接种污泥充分接触，便于生物膜在填料上的稳定生长。当生物量集聚到一定程度，即进入系统启动中期，及时将箱笼向上移动，置于上向流格室中部，使得上向流格室中部的悬浮污泥与挂有生物膜的填料充分接触，在上向流格室中部也能有厌氧污泥的大量增殖，填料上生物膜在悬浮污泥中，也易于得到生长更新，保持填料上的生物膜量；系统启动后期，悬浮污泥易于聚集在上向流格室中、下部，将箱笼置于上向流格室上部，这样，即使填料比重较大，也可以使箱笼中填料层维持在上向流格室的上部，保持反应器上向流格室的厌氧污泥沿格室上下较均匀的分布，在上向流格室上部也能形成厌氧污泥的生成与培养。

箱笼的设置与控制，使得整个启动培养过程中，填料与 ABR中接种污泥充分接触，这样就起到了加速ABR的启动过程的作用，实现缩短启动时间的效果，而这一效果是建立在本实用新型的创新的基础之上。

箱笼的不锈钢栅条之间网格尺寸小于填料的最小尺寸，因此箱笼底部可以起到承托填料的作用，使得填料层完整存于箱笼，箱笼底部同时在上升水流中也有整流和均匀布水的作用。箱笼顶部的栅条网格起到截留填料的作用，不让填料流失到下一隔室；同时箱笼填料层居于向流格室上部的时候，也对悬浮厌氧污泥有截留作用，减少流失量，维持高的悬浮污泥浓度，提高生物处理效率。

系统启动期间，用水泵将部分处理出水间歇回流至上向流格室底部的回流反冲管，每天回流2 次，每次回流5-10 min。间歇的回流反冲，带来水流的剪切作用，使箱笼中的老化生物膜得以脱落，同时防止填料堵塞，防止短流，形成反应器良好的水力条件。

系统启动初期，系统启动中期，系统启动后期的时间分配以天计，比值为3：4：5（处理一般生活污水），或3：5：4（需要强化启动中期），或5：4：4，或5：4：3（处理工业废水，需要强化前期的驯化）。

启动方法先是形成接种污泥，然后按照箱笼式移动床ABR反应器的原理进行分时段培养、驯化。采用生物工程技术筛选、驯化并构建出能够降解特征污染物的优势菌群，并采用间歇式循环的物理吸附法将扩大培养后的降解特征污染物的优势菌群固定在填料上，再将填料置于箱笼内，形成固定化生物膜床层，这样相当于在ABR反应器正式启动前，先进行了填料上所需微生物的培养和固定，这样大部分解决了ABR反应器正式启动中的填料上生物膜生长和固定的问题，上下移动箱笼，使悬浮厌氧污泥生长，同时填料上生物膜得到驯化，可进一步缩短反应器的启动时间。

有益效果：

1、与传统ABR反应器相比，本实用新型中填料与接种污泥充分接触，在填料上挂生物膜，并及时升高箱笼的高度，在反应器中部和上部也形成生物膜，大大缩短了ABR的启动时间，一般可缩短10%左右的启动时间。

2、箱笼底部不仅起到承托填料的作用，同时在上升水流中也有整流和均匀布水的作用，可以取得更好的水力条件，箱笼顶部起到截留填料的作用，保持上向流格室中的高的生物量，因而提高生物处理效率。

3、本实用新型的反应器与方法，对填料的选用条件宽松，适用填料范围广，选材容易。

4、回流反冲管带来的水力反冲，可以促进生物膜更新和悬浮颗粒污泥生长，提高装置的生物处理效率。

附图说明

图1为实施例1的箱笼式移动床改进型ABR反应器立面结构示意图；

图2为实施例1的箱笼式移动床改进型ABR反应器俯视图；

图3为实施例1的箱笼填满填料的示意图；

图4为实施例1的箱笼式移动床改进型ABR反应器的启动方法示意图，a为箱笼处于上向流格室下部的示意图，b为箱笼处于上向流格室中部的示意图，c为箱笼处于上向流格室上部的示意图；

其中，1—进水口，2—隔室，3—下向流格室，4—上向流格室，5—箱笼，6—回流反冲管，7—传动装置，8—连接扣，9—出水堰，10—出水口，11—回流泵，12—填料。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本实用新型的内容，但不应理解为对本实用新型的限制。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本实用新型的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

某生活污水采用本实用新型的箱笼式移动床改进型ABR反应器进行处理，处理前的进水浓度COD≤500mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤100mg/L，NH₃-N≤100mg/L，TP≤1.0mg/L。生化处理出水指标COD≤150mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤50mg/L，NH₃-N≤30mg/L，TP≤1.0mg/L。

如图1所示，箱笼式移动床改进型ABR反应器，由5个隔室组成，每个隔室又分为上向流格室4和下向流格室3，上向流格室4和下向流格室3的容积之比为3：1，其中，在上向流格室4中设置箱笼5，在箱笼5中装填填料12，在上向流格室4顶部设有传动装置7，传动装置7通过钢索与箱笼5相连，可控制箱笼5向上或向下移动，形成有填料层的移动床。上向流格室4底部设有回流反冲管6，所述回流反冲管6为环状穿孔管。处理废水由进水口1进入反应器，依次经过5个隔室2，经处理后由出水堰9、出水口10出水。

箱笼5由不锈钢栅条制成，呈长方体形状，箱笼5的长度和宽度略小于上向流格室4的长度和宽度，高度为上向流格室4的有效高度的35%。所述的箱笼5内填满填料12，填料12采用Kaldnes悬浮填料，密度为0.90 g/cm³，填料直径为15mm，材质为聚丙烯。箱笼5顶部设有2个连接扣8，传动装置7通过钢索和箱笼5顶部的连接扣8与箱笼5相连，并保持箱笼在水中的固定与水平状态。为保持箱笼的水平，2根吊索应通过传动装置一同上升。

箱笼式移动床改进型ABR反应器的启动方法：

步骤1，采用污水处理厂的厌氧污泥，静置后抽去上清液，得到浓度为35g/L的浓缩污泥，在浓缩污泥中投入葡萄糖，搅拌，静置，得到呈黑色的接种污泥；

步骤2，将所得接种污泥接种至ABR反应器中，待处理污水先加温至35℃，再泵入ABR反应器中，使污泥的浓度为10g/L，将箱笼装满填料，控制反应器中的水力停留时间为6～12h；系统启动初期，系统启动中期，系统启动后期的时间分配以天计，比值为3：4：5。系统启动初期，将箱笼置于上向流格室下部，待上向流格室下部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入中期；系统启动中期，将箱笼置于上向流格室中部，待上向流格室中部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入后期；系统启动后期，将箱笼置于上向流格室上部，直至启动完成。

其中，在系统启动期间，用水泵将部分处理出水间歇回流至上向流格室底部的回流反冲管，每天回流2次，每次回流5～10 min。控制参数：进水保持为COD≤500mg/L，系统启动初期，控制反应器中的水力停留时间为12h，系统启动中期，控制反应器中的水力停留时间为9h，系统启动后期，控制反应器中的水力停留时间为6h。

系统启动总时间为36天，启动初期为9天，系统启动中期维持12天，系统启动后期维持15天。

对比例1

某生活污水采用普通ABR反应器进行处理，处理前的进水浓度COD≤500mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤100mg/L，NH₃-N≤100mg/L，TP≤1.0mg/L。生化处理出水指标COD≤150mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤50mg/L，NH₃-N≤30mg/L，TP≤1.0mg/L。

ABR反应器，由5个隔室组成，每个隔室又分为上向流格室和下向流格室，上向流格室和下向流格室的容积之比为3：1，具体隔室尺寸等同实施例1中的隔室尺寸。采用的填料、填料的填充率均与实施例1中相同。

启动方法：

步骤1，采用污水处理厂的厌氧污泥，静置后抽去上清液，得到浓度为35g/L的浓缩污泥，在浓缩污泥中投入葡萄糖，搅拌，静置，得到呈黑色的接种污泥；

步骤2，将所得接种污泥接种至ABR反应器中，待处理污水先加温至35℃，再泵入ABR反应器中，使污泥的浓度为10g/L，装入填料，控制反应器中的水力停留时间为6～12h。进水保持为COD≤500mg/L，控制反应器中的水力停留时间为12h，逐步减少水力停留时间到6h。

系统启动总时间为42天。

通过实施例1和对比例1，可以明显看出本实用新型中的箱笼式移动床改进型ABR反应器在构造和启动方式上的优势，本实用新型的箱笼式移动床改进型ABR反应器与一般ABR反应器相比，在ABR隔室构造及尺寸，进出水各指标浓度，填料及填料填充率，最终停留时间等参数相同的情况下，缩短了6天（约14%）的启动时间。

实施例2

某化工企业生产综合废水，处理高浓度有机废水，处理前的进水浓度COD≤3000mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤100mg/L，NH₃-N≤300mg/L，特征污染物浓度氯苯类≤50mg/L。生化处理后出水指标COD≤500mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤50mg/L，NH₃-N≤150mg/L，特征污染物浓度氯苯类≤10mg/L。

箱笼式移动床改进型ABR反应器，由5个隔室组成，每个隔室又分为上向流格室4和下向流格室3，上向流格室4和下向流格室3的容积之比为3：1，其中，在上向流格室4中设置箱笼5，在箱笼5中装填填料，在上向流格室4顶部设有传动装置7，传动装置7通过钢索与箱笼5相连，可控制箱笼5向上或向下移动，形成有填料层的移动床。上向流格室4底部设有回流反冲管6，所述回流反冲管6为环状穿孔管。处理废水由进水口1进入反应器，依次经过5个隔室，经处理后由出水堰9、出水口10出水。

箱笼5由不锈钢栅条制成，呈长方体形状，箱笼5的长度和宽度略小于上向流格室4的长度和宽度，高度为上向流格室4的有效高度的35%。所述的箱笼5内填满填料12，填料12采用Kaldnes悬浮填料，密度为0.95 g/cm³，填料直径为10mm，材质为聚乙烯。箱笼5顶部设有连接扣8，传动装置7通过钢索和箱笼5顶部的连接扣8与箱笼5相连，并保持箱笼在水中的固定与水平状态。为保持箱笼的水平，2根吊索应通过传动装置一同上升。

箱笼式移动床改进型ABR反应器的启动方法：

步骤1，采用污水处理厂的厌氧污泥，静置后抽去上清液，得到浓度为45g/L的浓缩污泥，在浓缩污泥中投入葡萄糖，搅拌，静置，得到呈黑色的接种污泥；

步骤2，将所得接种污泥接种至ABR反应器中，待处理污水先加温至35℃，再泵入ABR反应器中，使污泥的浓度为15g/L，将箱笼装满填料，控制反应器中的水力停留时间为12～18h；系统启动初期，系统启动中期，系统启动后期的时间分配以天计，比值为5：4：4。系统启动初期，将箱笼置于上向流格室下部，待上向流格室下部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入中期；系统启动中期，将箱笼置于上向流格室中部，待上向流格室中部悬浮厌氧污泥和生物膜的量增加后，进入后期；系统启动后期，将箱笼置于上向流格室上部，直至启动完成。

系统启动初期，控制反应器中的水力停留时间为18h，进水COD逐步升为≤2000mg/L，系统启动中期，进水COD逐步升为≤2500mg/L，控制反应器中的水力停留时间为15h，系统启动后期，进水COD逐步升为≤3000mg/L，控制反应器中的水力停留时间为12h。

系统启动总时间为52天，启动初期为20天，系统启动中期维持16天，系统启动后期维持16天。

对比例2

某化工企业生产综合废水，采用普通ABR反应器处理高浓度有机废水，处理前的进水浓度COD≤3000mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤100mg/L，NH₃-N≤300mg/L，特征污染物浓度氯苯类≤50mg/L。生化处理后出水指标COD≤500mg/L，pH 6.5～8.5，SS≤50mg/L，NH₃-N≤150mg/L，特征污染物浓度氯苯类≤10mg/L。

ABR反应器，由5个隔室组成，每个隔室又分为上向流格室和下向流格室，上向流格室和下向流格室的容积之比为3：1，具体隔室尺寸等同实施例1中的隔室尺寸。采用的填料，填料的填充率均与实施例2中相同。

启动方法：

步骤1，采用污水处理厂的厌氧污泥，静置后抽去上清液，得到浓度为45g/L的浓缩污泥，在浓缩污泥中投入葡萄糖，搅拌，静置，得到呈黑色的接种污泥；

步骤2，将所得接种污泥接种至ABR反应器中，待处理污水先加温至35℃，再泵入ABR反应器中，使污泥的浓度为15g/L，装入填料，控制反应器中的水力停留时间为12～18h；进水COD逐步升为≤3000mg/L，控制反应器中的水力停留时间为18h，逐步减少水力停留时间到12h。

系统启动总时间为60天。

通过实施例2和对比例2，可以明显看出本实用新型的箱笼式移动床改进型ABR反应器在构造和启动方式上的优势，本实用新型的箱笼式移动床改进型ABR反应器与一般ABR反应器相比，在ABR隔室构造及尺寸，进出水各指标浓度，填料及填料填充率，最终停留时间等参数相同的情况下，缩短了8天（约13%）的启动时间。

Claims (6)

1.箱笼式移动床改进型ABR反应器，由3～6个隔室（2）组成，每个隔室（2）包括上向流格室（4）和下向流格室（3），上向流格室（4）和下向流格室（3）的容积比为3～5：1，其特征在于：在上向流格室（4）中设有箱笼（5），在箱笼（5）中装填填料（12），在隔室（2）顶部设有传动装置（7），传动装置（7）通过钢索与箱笼（5）相连。

2.根据权利要求1所述的箱笼式移动床改进型ABR反应器，其特征在于：所述箱笼（5）由不锈钢栅条制成，为长方体形状；箱笼（5）的长度和宽度均小于上向流格室（4）的长度和宽度，高度为上向流格室（4）有效高度的35～50%，箱笼（5）与上向流格室（4）的壁面相距小于5mm。

3.根据权利要求2所述的箱笼式移动床改进型ABR反应器，其特征在于：不锈钢栅条之间的网格尺寸小于填料（12）的最小尺寸。

4.根据权利要求1所述的箱笼式移动床改进型ABR反应器，其特征在于：所述填料（12）为悬浮填料，密度在0.90～0.96 g/cm³，填料直径10～25mm，材质为聚丙烯或聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的箱笼式移动床改进型ABR反应器，其特征在于：所述填料（12）为内置式悬浮球填料，由网格球形壳体与内置载体两部分组成，壳体由高分子聚合物注塑而成，球面呈网格状，内置载体材料为比重大于1的多孔材料。

6.根据权利要求1所述的箱笼式移动床改进型ABR反应器，其特征在于：上向流格室（4）底部设有回流反冲管（6），所述回流反冲管（6）为环状穿孔管。