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厌氧ABR反应器的生物相分离特性

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学社编辑 发表于 2019-9-12 08:51 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
ABR的最大特点在于设置上、下折流板,从而在水流方向上形成彼此串联的隔室,这样的设置使其中的微生物种群在沿反应器长度上的不同隔室中顺次实现产酸相和产甲烷相分离,从而在单个反应器中实现两相(2隔室)或多相(多隔室)分离。
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ABR具有良好的相分离特性。沈耀良等人以6隔室的ABR反应器为例,研究表明,ABR较前面的隔室(第1、2、3隔室)内,微生物主要进行产酸发酵过程,而在较后面的隔室(第4、5、6隔室)内进行产甲烷发酵和有机物无机矿化过程。同时,第6隔室因为有机物的降解、VFA的消耗和产甲烷菌活性的降低,出现COD去除率下降的趋势,但是不影响反应器最终较高的水质出水。  q% t; n* m( j2tech.cn
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ABR相分离的特性使其在运行稳定性上优于其他厌氧反应器。并且是其符合SMPA工艺要求的重要标志,但在不同的运行条件下,ABR相分离的转折点将发生前推或后移,其界限的清晰程度也将发生变化,因而针对不同的处理情况及处理要求,需要合理控制反应器的有机负荷率(OLR)、水力停留时间(HRT)或反应器分隔数,在保证处理要求的前提下,节省投资及运行费用。1 V) b' |  t5 \6 \- l4 ~2tech.cn

. M$ q6 J4 R  E/ x7 Z* q相分离同样表现在各隔室pH值、挥发性脂肪酸(VFA)的产生与积累方面。通常在相同OLR下,HRT越长,VFA含量越高,而对于相同HRT,则OLR越高,VFA含量越高。以6隔室的ABR处理葡萄糖为基质的废水为例,第一隔室经过一段时间的驯化,将形成以酸化菌为主的高效酸化反应区,葡萄糖在此转化为低级挥发性脂肪酸(VFA),而其后续隔室将先后完成各类VFA到甲烷的转化。
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根据热力学分析可知,细菌对丙酸和丁酸的乙酸化反应过程只有在环境H2分压较低的情况下才能进行,而有机物酸化阶段是H2的主要来源。与单个UASS中酸化和产甲烷过程融合进行、VFA转化必定受H2分压影响相比,ABR反应器有独立分隔的酸化反应室,酸化过程产生的H2以产气形式先行排除,因此有利于后续产甲烷阶段中丙酸和丁酸的代谢过程在较低的H2分压环境下顺利进行,避免了丙酸、丁酸过度积累所产生的抑制作用。
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# J: y" C+ L3 A. O# k. i由此可见。在ABR各个隔室中的微生物相是随流程逐级递变的,递变的规律与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代谢环境和代谢活性。ABR的推流式特性可确保系统拥有更优的出水水质,同时反应器的运行也更加稳定,对冲击负荷以及进水中的有毒物质具有更好的缓冲适应能力。1 }2 ?+ s: F+ m- b" t/ o1 @2tech.cn

+ S( V) M, l( L* ^7 V* ~从生态学角度看,由于ABR整体上的推流流态,随着有机物浓度及pH值、氧化还原电位(ORP)等环境条件沿隔室的变化,不同隔室中微生物优势种群发生了生态位的分离,体现出微生物相分离的特性。但是,由于局部存在的完全混合流态,在生态位分离的基础上,还存在着一定程度的生态位重叠。这种生态位的重叠与分离相互有机结合的状态是ABR微生物生态学的主要特征,也使ABR可以保持整体上的不同类型微生物的活性,实现较高的有机物降解效能。# ^' C2 O" u" j+ ~, x% y( {& ?2tech.cn

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