简述厌氧折流板反应器的原理及发展-北极星水处理网

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摘要：着重介绍了厌氧处理技术原理及第一代反应器到第三代反应器的发展过程,分析了新型第三代工艺-ABR反应器的性能特点及发展。

随着工业的飞速发展和人口的不断增加，能源，资源和环境等问题日趋严重，近30年来，能源的短缺变的突出。采用传统的好氧生物处理方法处理废水要消耗大量能源，发达国家用于废水的能耗已占到了全国总电耗的1%左右。废水好氧生物处理方法的实质是利用电能的消耗型来达到改善废水品质使其符合水域环境质量要求的一种技术措施。所以，废水好氧生物处理是耗能型的废水处理技术。在众多的废水生物处理工艺中，人们又重新认识采用厌氧生物处理工艺处理有机废水和有机废物技术。

1、废水厌氧生物处理概述

1.1厌氧消化的基本原理

有机物厌氧消化产甲烷过程是一个非常复杂的由多种微生物共同作用的生化过程。M.P.Bryany(1979)根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，提出了三阶段理论。

第一阶段为水解发酵阶段。在该阶段，复杂的有机物在厌氧菌孢外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单的糖类;蛋白质转化成较简单的氨基酸;脂类转化成脂肪酸和甘油等。参与这个阶段的水解发酵菌重要是厌氧菌和兼性厌氧菌。

第二阶段为产氢蚕乙酸阶段。在该阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以为的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇类等转化成乙酸和兼性厌氧菌。

第三阶段为产甲烷阶段。在高阶段中，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2、和CO2等转化为甲烷。

1.2厌氧处理工艺的发展概况

废水厌氧生物处理技术发展至今，已有120多年的了。早在1860年法国人LouisMouras把简易沉淀池改进为污水污泥处理构筑物使用。

1890年，Scoot-Moncereff第一个初步的厌氧滤池建造了一个底部空，上边铺一层石子的消化池。这也是第一个初步的厌氧滤池。

1899年Harry W.Clark设计了一个分离的消化器，先把污水沉淀后在厌氧发酵。

1956年Soefer等人开发成功了厌氧接触法。标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。

1970年Wageningen农业大学的G.lettinga等人成功的开发了升流式厌氧污泥层(UASB)。该反应器具有很高的处理效能，获得广泛应用，对废水厌氧生物处理具有划时代的意义。

1982年McCarty等人认为厌氧生物转盘的转动与否对处理效果影响不大，与是开发了厌氧折流板反应器(ABR)。

这些新颖厌氧处理工艺的不断被开发出来，打破了过去认为厌氧处理工艺处理效能低，需要较高温度、较高废水浓度和较长停留时间的传统观念，厌氧处理是高效能的，可适应不同的温度和不同浓度。

本文将对McCarty等人开发的厌氧折流板反应器详细阐述。

2、ABR反应器

2.1 ABR反应器的工作原理及特点

ABR反应器是由美国Sstanford大学的McCarty等人[2,3]于80年初提出的一种高效新型厌氧反应器.如图1所示,ABR反应器内设置若干竖向导流板,将反应器分隔成串联的几个反应室,每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统(简称USB),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与微生物充分的接触而得到去除[4]。借助于废水流动和沼气上升的作用,反应室中的污泥上下运动,但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能,污泥在水平方向的流速极其缓慢,从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中[5,6]。由此可见,虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB的简单串联,但在工艺上与单个UASB有着显著的不同,ABR更接近于推流式工艺[4]。ABR反应器独特的分格式结构及推流式流态使得每个反应室中可以驯化培养出与流至该反应室中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落[4,6],从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到分离,使ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统[5]。一般认为,两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的分离,两大类厌氧菌群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群的活性,提高系统的处理效果和运行的稳定性[7]。Letting教授在预测未来厌氧反应器的发展动向时提出了一个极具潜力和挑战性的新工艺思想,即分阶段多相厌氧工艺(简称SMPA)。

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