厌氧折流板的工艺特征及研究应用

厌氧折流板的工艺特征及研究应用

摘要:在能源的日趋紧张及新的工艺理念层出不穷的今天，厌氧折流板反应器(ABR)作为新型高效厌氧反应器是一种极具开发应用前景的废水生物处理新术。本文对ABR的工艺特性和研究应用及存在的不足,进行了详细地分析,并指出了该工艺今后的研究、发展方向。

关键词：厌氧折流板；工艺特征；研究应用

Characteristics of the aerobic baffled reactor(ABR)and research and applicability

DING Shao-Lan, QIN Ning

(College of Resource & Environment, Shaanxi University of Science&TechnoLogy,

Xi’an, 710021, China)

Abstract: With the growing tension in the energy and the new concept of an endless stream of today's technology,Reactor (ABR) is a novel anaerobic digester and a new waste water treatment process with bright development prospect and a new biological wastewater treatment technique.The paper states and analyzes its technical characteristics and research and applicability ,as well as its disadvantages existed. Finally the development direction of ABR has been pointed out .

Keywords:anaerobic baffled reactor；technology characteristics；research and applicability

随着世界能源的日益短缺和废水污染负荷的提高, 及废水中污染物种类的日趋复杂化,废水厌氧生物处理技术以其投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点, 而再次受到环保界人士的重视。同时, 随着对厌氧消化机理及厌氧处理工艺研究的不断深入, 厌氧生物处理技术的应

用前景十分光明。荷兰Wageningen 农业大学的Lettinga教授认为, 厌氧处理技术是资源与环境保护技术的一项核技术。

1 厌氧折流板反应器的特征

1.1结构特征

厌氧折流板反应器(ABR) 是美国著名教授McCarty于1982年开发出来的一

种高效节能厌氧装置。反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应

室，其上流室的功能相当于一个上流式污泥床(UASB)，运行时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，就像若干个UASB反应器的串联,每个反应室都是一个相对独立的UASB系统，这种整体上为推流式（PF），局部区域为完全混合式（CSTR）的多个反应器串联的工艺对有机物的降解速率和处理效果无疑是高于单个CSTR 反应器的[1]。ABR反应器在处理高浓度有机废水方面有着良好的应用前景，正成为厌氧反应器的一个研究热点。

1.2水力特征

ABR反应器内的流体动力学特性和混合程度,强烈地影响着基质和微生物的接触程度,控制着物质传输,因而水力特性是反应器性能的一个重要方面,它影响着该工艺处理效果的好坏。有关对ABR反应器水力流态的研究表明,在不同污泥浓度和不同水力停留时间(HRT)且稳定运行的条件下,ABR反应器中的死区容积分数(Vd/V)与HRT无明显的相关性,即清洁反应器中的水力停留时间分布(RTD)状况, 与接触污泥的反应器中的RTD是基本一致的,污泥浓度对反应器的RTD没有太多的影响。研究还表明, ABR反应器中的死区容积分数,要比其它类型的厌氧反应器低得多,说明ABR反应器的容积利用率很高。

1.3工艺特征

(1)良好的水力条件

反应器的水力条件是影响处理效果的主要因素。ABR中的死区容积分数要比其他类型的厌氧反应器低得多，D.C.Stuckey等[2]的研究表明，ABR反应器死区体积较低，在空反应器中小于8%，在运行过程中小于37%，而厌氧滤池死区体积高达50～93％；另外这种流态有利于颗粒污泥的形成．亦即ABR的容积利用率是很高的。原因在于ABR相当于把一个反应器内的污泥分配到了多个隔室的反应小区内，倘若反应器的分隔数为n，则每个隔室内的污泥量为反应器内污泥总量的

1/n，因此，强化了污泥与被处理污水的接触和混合程度，从而提高了反应器的容积利用率。

(2)稳定的生物固体截留能力

ABR 能在高负荷条件下有效的截留活性微生物固体，这主要表现在它对水中高浓度的SS具有很强的适应性和处理效能。反应器内折流板的阻挡作用及折流板间距的合理设置，有利于活性污泥与被处理废水间的良好混合接触，也为污

泥的截留和沉降创造了一个良好的条件。郭静等人对人工合成葡萄糖废水的处理研究结果表明，由于反应器内折流板良好的阻滞作用，污泥浓度可达79g/L以上。

(3)易于形成颗粒污泥

颗粒污泥的形成与废水水质、运行条件及ABR的构造等因素有关。Boopathy[3]的研究发现，在初始负荷为0.97kg/(m3·d)，上升流速小于0.46m/h的条件下启动ABR，一个月后，每一反应器都出现了粒径为0.5mm的颗粒污泥，三个月后，颗粒污泥长大至3.5mm左右。ABR处理豆制品废水试验，采用低负荷高去除率启动方式，驯化和培养颗粒化活性污泥，CODcr负荷范围在0.72~1.9kg/(m3·d)，经过50多天，反应器内形成大量密实、亮黑色的颗粒污泥，CODcr去除率和废水产气率都很高[4]。

(4)微生物种群的分布

在位于反应器前端的隔室中，主要以水解和产酸菌为主，而在较后的隔室中以产甲烷菌为主。随隔室的推移，由甲烷八叠球菌为优势种群逐渐向甲烷丝状菌属、异养甲烷菌属和脱硫弧菌属等转变。这种微生物的逐室递变，使优势种群得以良好的生长，这与有机底物在各司其职的微生物种群作用下的逐步降解和转化过程相一致。

2 工艺的研究应用

2.1 ABR的研究现状

2.1.1 ABR的国内研究状况

我国有关ABR反应器的研究还处于起步阶段，研究重点主要集中在ABR反应器的应用处理方面，1991年周鉴良在上海交通大学学报发表《连续流隔板式反应器对高浓度有机废水处理研究》一文，标志着我国已开始涉足厌氧折流板反应器这一研究领域，但在很长一段时间内并未引起人们的注意，雷方中等(1994)对ABR反应器处理草浆黑液进行了试验研究;沈耀良(1999)等用ABR反应器处理垃圾渗滤液，将ABR反应器控制在水解酸化阶段，明显改善和提高垃圾渗滤液的可生化性;陈洪斌(1999)等对厌氧折流板反应器处理豆制品废水进行了研究，试验结果表明ABR反应器的容积负荷与去除负荷呈正相关，有较高的去除效果;戴友芝等(2000)采用ABR处理无氯酚钠有毒废水的过程中，得出ABR反应器对无氯酚钠有毒废水有很强的适应性，各隔室形成沉降性良好的颗粒污泥，并在颗