污水处理工艺ABR、UASB对比对比
工业废水泛指工业生产过程排出的受污染的排水。由于工业生产的多样性、产生的排水污染性质也纷呈复杂，如有机污染、无机污染热污染、度污染等等。作为工业废水处理的设计必须建立在充分了解生产工艺过程的基础之上。
  工业废水除水质复杂水质变化大之外，排水的边界条件由于生产工艺的不同也对处理设计产生重要影响。首先生产制度各工业企业均不同，有一班生产、二班生产、三班生产。为保证处理工艺的连续性、需考虑污水的储存容积。如生产麦芽的排水，每日6000m3污水，但每天只排6次，即每次排水1小时达到1000m3，其它时间无排水。其次，排水点的高程问题。现代企业出现了高层工业厂房，有时高达100m或更高，排水时挟裹大量污染物和气体从上而下，能量巨大。污水处理前就要考虑消能问题，否则后续处理将无法正常运行。
  有相当工业企业排水尚有事故排水，这在设计时应充分考虑事故排水带来的冲击负荷和其它影响。如草浆厂、乳制品厂等，要有相应的应对措施。
  由于工业废水排水的复杂性，就要求处理工艺的设计者所选用的工艺和设备必须有针对性，要对症下药，对号入座，不能从简单的几个标准如COD、BOD、SS、PH就套用别人的工艺和设备。工业废水除上述指标外，突出影响处理的因素还很多，如高、低温度，高S0=4，高NH3－N，高、低PH，高含盐量，
高有毒物质(有机磷)，表面活性剂(发泡物质)、染料等等。目前在水处理设备的宣传上，一些用于生活污水或中水处理工艺上的组合设备，自称可以处理石化、轻工、矿山等工业废水，可能对某些设计人员产生误导，应严格界定这些设备的应用参数，避免产生不良后果。在造纸、制革等行业中已出现这样事例。
  综合上述，工业废水处理应注重预处理，注重后处理才能稳定达标排放。
  预处理的目的就是改善水质，为后续处理保证良好的处理边界条件。常采用的措施有截留有机、无机漂浮物，调整酸碱度，调正温度，消除无机盐类的影响，均匀水质改善污水的可生化性，降低产泡物质等等。后处理的目的就是对稳定达标的保障和为今后污水回用保留一定的可能性接口，常采用的措施有澄清、脱等等。目前，一些污水处理装置或工程不能稳定达标，往往在后处理的工艺或装置的选择上不合理所致。比如现在很多接触氧化处理工艺中，出水选用斜板(管)沉淀池。由于出水中仍含有DO、COD斜板(管)本身再次成为生物膜载体，尤其夏季高湿时，沉淀池堵塞严重，大块生物膜上浮严重影响出水水质，工人不
得不经常放水冲洗斜板(管)。
  目前工业企业废水处理的项目资金和运行费用基本是企业自理，即环境成本内部化。因此工业废水处理的项目上马和正常达标运行除受政府政策及管理制约外，更受到一次投资额及运行成本的制约。因此
需要环保产业的同仁们加大科技投入，努力开发质量优异、投资低廉、节约能源的处理工艺和设备，这是目前工业废水处理行业维护生命力和保证持续发展的根本，也是工业废水处理先进性的体现。
  当然，工业废水处理在体现其社会效益的同时，努力提高自身的经济效益，加大生产高附加值产品，高效使用资源和能源也是水处理工业及工业企业本身可持续发展的保证。由于我国水资源十分匮乏，一些用水大户企业从80年代就开始重视废水处理后回收利用。对于一些新建扩建项目从开始设计就确定了这一原则。如青岛啤酒厂1983年就建成了日处理2000m3的啤酒厂工业废水处理及回用的装置，采用酸化——接触氧化——气浮——消毒——无阀滤池——气压供水工艺，将处理后水卖给相邻的印染厂洗布用水。活性污泥作为农肥供给园林部门使用。目前国内以废纸为原料的造纸废水在设计招标原则中均需作到处理后废水回用率30％－80％。一般此类纸厂废水处理规模在2－6万m3/d，因此这项工作为造纸行业减轻污染和开发水资源有着重要的意义。
工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，有含无机污染物为主的无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水。按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。
中水是指污水经处理设施深度净化处理后的水，其水质介于自来水 (上水)与排入管道内污水(下水)之间，所以称为“中水”。其主要是指工业或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。
中水回用，一方面为城镇供水开辟了第二水源，可大幅度降低“上水”（自来水）的消耗量；另一方面在一定程度上解决了“下水”（污水）对水源的污染问题，起到既经济又环保的作用。
厌氧ABR与UASB
实践表明，一个成功的反应器必须是：①具备良好的截留污泥的性能，以保证拥
有足够的生物量；②生物污泥能够与进水基质充分混合接触，以保证微生物能够充分利用其活性降解水中的基质。
同时，研究人员基于对各类化合物厌氧降解机理研究的进展，从厌氧底物降解途径和动力学两方面入手，分析提高和保持反应器内微生物活性的可能措施，并与反应器的设计相结合，全面提高反应器的性能。
  厌氧过程实质是一系列复杂的生化反应，其中的底物、各类中间产物、最终产物以及各种的微生物之间相互作用，形成一个复杂的微生态系统，类似于宏观生态中的食物链关系，各类微生物间通过营养
底物和代谢产物形成共生关系(symbiotic)或共营养关系(symtrophic)。因此，反应器作为提供微生物生长繁殖的微型生态系统，各类微生物的平稳生长、物质和能量流动的高效顺畅是保持该系统持续稳定的必要条件。如何培养和保持相关类微生物的平衡生长已经成为新型反应器的设计思路。
  Lettinga教授在展望未来厌氧反应器发展动向时指出，现有的各类高效厌氧反应器中，上流式污泥床(USB)系统是最受欢迎的，也是最有发展前途的，上流式厌氧污泥床(UASB)系统在全球范围的风行可以作为例证。USB系统的一个优点是反应器内水流方向与产气上升方向相一致，一方面减少堵塞的机会，另一方面加强了对污泥床层的搅拌作用，有利于微生物与进水基质的充分接触，也有助于形成颗粒污泥。关于新型高效反应器，Lettinga在推荐膨胀颗粒污泥床反应器EGSB(Expanded Granular Sludge Bed)的同时，提出了另一个极有前途，同时也是极富挑战性的新工艺，即分阶段多相厌氧反应器技术SMPA(Staged Multi-Phase Anaerobic Reactor)。reactor 性能
折流式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachman和McCarty等人于1982年前后提出的一种新型高效厌氧反应器。
ABR简介
厌氧折流板反应器（Anaerobic BaffLted Reactor简称ABR）工艺首先由美国stanford大学的McCarty等于1981年在总结了各种第二代厌氧反应器处理工艺特点性能的基础上开发和研制的一种高效新型的厌氧
污水生物技术[10]。清华大学的黄永恒认真比较分析了SMPA工艺和ABR反应器的性能特点，认为ABR反应器完美的实现了SMPA工艺的思想要点，是一种很有发展前途的高效厌氧反应器。
从图2-1可以看出，由于在反应器中使用一系列垂直安装的折流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统（up-flow sLudge bed，简称USB）。被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物接触而得到去除。借助于处理过程中反应器内产生的气
体使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流经的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在反应器内。因此ABR反应器的水力流态更接近推流式。其次由于折流板在反应器中形成各自独立的隔室，因此每个隔室可以根据进入底物的不同而培养出与之系统的处理效果和运行的稳定性相适应的微生物落，从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到了分离，使ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧系统，实现了相的分离。最后，ABR反应器可以将每个隔室产生的沼气单独排放，从而避免了厌氧过程不同阶段产生的气体相互混合，尤其是酸化过程中产生的H2可先行排放，利于产甲烷阶段中丙酸、丁酸等中间代谢产物可以在较低的H2分压下能顺利的转化。
图2-1 ABR的构造
ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统。一般认为，两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的分离，两大类厌氧菌可以各自生长在最适宜的环境条件下，有利于充分发挥厌氧菌的活性，提高系统的处理效果和运行的稳定性。Lettinga教授在预测未来厌氧反应器的发展动向是提出了极具潜力和挑战性的新工艺思想，即分阶段多相厌氧工艺（Staged multi phase anaerobic reactor，简称SMPA）。
ABR反应器与单个UASB有显著不同。
1)UASB可近似看作是一种复杂混合型反应器，而ABR是一种复杂混合型水力流态。
2)UASB中酸化和产甲烷两类不同的微生物相交织在一起，各自不能很好的利用自身优势。ABR就不同了，它在各个反应室中的微生物相是逐级递变的，两大类厌氧菌可以各自生长在最适宜的环境条件下。且递变的规律和底物降解过程协调一致，从而确保相应的微生物相拥有最佳的活性，提高系统的处理效果和运行的稳定性。
清华大学的黄永恒认真比较分析了SMPA工艺和ABR反应器的性能特点，认为ABR反应器完美的实现了SMPA工艺的思想要点，是一种很有发展前途的高效厌氧反应器。总的来说，ABR反应器具有构造简单、能耗低、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点。当然，ABR反应器也有其不利的方面。首先，为了保证一定的水流和产气上升速度，ABR反应器不能太深。其次，进水如何均匀分布也是一个问
题。再有，与单级UASB反应器相比，ABR反应器的第一格不得不承受远大于平均负荷的局部负荷，这可能会导致处理效率的下降。
折流式厌氧反应器(ABR)工艺是一种新型高效厌氧处理技术
，其流态的特殊性决定了其工艺与一般厌氧反应器有较大的区别。本论文内容包括流态分析和工艺特性两大部分。流态试验用示踪响应法研究折流式厌氧反应器的流态特性，探讨流态数学模拟的可行方法，结合实际流态情况提出了多个适合于ABR的流态模型，并编制程序确定了流态模型参数。工艺特性试验以工业葡萄糖配制的人工废水为基质，较系统地研究了折流式厌氧反应器的工艺特性，内容包括反应器的启动特性，不同负荷条件下的运行特性，反应器对碱度条件控制的试验，改进型——复合式ABR的工艺特性等。论文对颗粒污泥的结构和形成过程做了探讨。结合本次试验结果，论文还对Lettinga的分阶段多相厌氧工艺新思想进行了理论上的分析和实际操作可行性的评价。
  论文的主要成果有：(1)ABR的流态可近似看成是多级串联CSTRs，局部流态为完全混合式，总体上则接近于推流式。流态特性决定了ABR的分阶段多相工艺特性。(2)流态特性与反应器的分格数和分格形式相关。导流板折角有利于改善反应器的流态。污泥床的存在与产气搅拌作用使得ABR的流态与清水条件下明显不同。Levenspiel死区计算方法对ABR不适用。(3)流态数学模拟应结合实际流态分析进行。对串联CSTRs、近似推流模型G和模型D以及Levenspiel模型的数学分析显示，模型G最适合于模拟实际运行
时的ABR流态。(4)与UASB相比，ABR的启动历时较长。构造上分为5格的ABR工艺性能上优于分格数为3的ABR。(5)ABR在容积负荷低于10kgCOD/(m3.d)的中低负荷下运行稳定，出水COD的去除率优于相当条件下的UASB系统，出水COD常低于100mg/L。系统的总体性能相当于多级串联的UASBs系统，抗冲击负荷能力好。(6)碱度条件是通过pH值影响系统的运行。一般要求ABR沿程最低pH值不低于6.0，最好在6.5以上。(7)填料的加入有助于提高ABR的生物量，并由此提升反应器的性能。(8)ABR的启动驯化过程是微生物相发育演递成熟的过程，也是一个沿程微生物相自动分离的实现过程。颗粒污泥的发育成熟与丝状菌在颗粒表面生长繁殖所形成的网络骨架作用密切相关。
  反应器特点是：内置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床(USB)系统，其中的污泥可以是以颗粒化形式或以絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。
虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB反应器的简单串联，但工艺上与单个UASB有显著不同。UASB可近似地看作是一种完全混合式反应器，而ABR则更接近于推流式工艺。与Lettinga提

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