簡述厭氧折流板反應器的原理及發展

北極星水處理網訊:摘要：著重介紹了厭氧處理技術原理及第一代反應器到第三代反應器的發展過程,分析了新型第三代工藝-ABR反應器的性能特點及發展。

隨著工業的飛速發展和人口的不斷增加，能源，資源和環境等問題日趨嚴重，近30年來，能源的短缺變的突出。採用傳統的好氧生物處理方法處理廢水要消耗大量能源，發達國家用於廢水的能耗已佔到了全國總電耗的1%左右。廢水好氧生物處理方法的實質是利用電能的消耗型來達到改善廢水品質使其符合水域環境質量要求的一種技術措施。所以，廢水好氧生物處理是耗能型的廢水處理技術。在眾多的廢水生物處理工藝中，人們又重新認識採用厭氧生物處理工藝處理有機廢水和有機廢物技術。

1、廢水厭氧生物處理概述

1.1厭氧消化的基本原理

有機物厭氧消化產甲烷過程是一個非常複雜的由多種微生物共同作用的生化過程。M.P.Bryany(1979)根據對產甲烷菌和產氫產乙酸菌的研究結果，提出了三階段理論。

第一階段為水解發酵階段。在該階段，複雜的有機物在厭氧菌孢外酶的作用下，首先被分解成簡單的有機物，如纖維素經水解轉化成較簡單的糖類;蛋白質轉化成較簡單的胺基酸;脂類轉化成脂肪酸和甘油等。參與這個階段的水解發酵菌重要是厭氧菌和兼性厭氧菌。

第二階段為產氫蠶乙酸階段。在該階段，產氫產乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以為的第一階段產生的中間產物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇類等轉化成乙酸和兼性厭氧菌。

第三階段為產甲烷階段。在高階段中，產甲烷菌把第一階段和第二階段產生的乙酸、H2、和CO2等轉化為甲烷。

1.2厭氧處理工藝的發展概況

廢水厭氧生物處理技術發展至今，已有120多年的了。早在1860年法國人LouisMouras把簡易沉澱池改進為汙水汙泥處理構築物使用。

1890年，Scoot-Moncereff第一個初步的厭氧濾池建造了一個底部空，上邊鋪一層石子的消化池。這也是第一個初步的厭氧濾池。

1899年Harry W.Clark設計了一個分離的消化器，先把汙水沉澱後在厭氧發酵。

1956年Soefer等人開發成功了厭氧接觸法。標誌著現代廢水厭氧生物工藝的誕生。

1970年Wageningen農業大學的G.lettinga等人成功的開發了升流式厭氧汙泥層(UASB)。該反應器具有很高的處理效能，獲得廣泛應用，對廢水厭氧生物處理具有劃時代的意義。

1982年McCarty等人認為厭氧生物轉盤的轉動與否對處理效果影響不大，與是開發了厭氧折流板反應器(ABR)。

這些新穎厭氧處理工藝的不斷被開發出來，打破了過去認為厭氧處理工藝處理效能低，需要較高溫度、較高廢水濃度和較長停留時間的傳統觀念，厭氧處理是高效能的，可適應不同的溫度和不同濃度。

本文將對McCarty等人開發的厭氧折流板反應器詳細闡述。

2、ABR反應器

2.1 ABR反應器的工作原理及特點

ABR反應器是由美國Sstanford大學的McCarty等人[2,3]於80年初提出的一種高效新型厭氧反應器.如圖1所示,ABR反應器內設置若干豎嚮導流板,將反應器分隔成串聯的幾個反應室,每個反應室都可以看作一個相對獨立的上流式汙泥床系統(簡稱USB),廢水進入反應器後沿導流板上下折流前進,依次通過每個反應室的汙泥床,廢水中的有機基質通過與微生物充分的接觸而得到去除[4]。藉助於廢水流動和沼氣上升的作用,反應室中的汙泥上下運動,但是由於導流板的阻擋和汙泥自身的沉降性能,汙泥在水平方向的流速極其緩慢,從而大量的厭氧汙泥被截留在反應室中[5,6]。由此可見,雖然在構造上ABR可以看作是多個UASB的簡單串聯,但在工藝上與單個UASB有著顯著的不同,ABR更接近於推流式工藝[4]。ABR反應器獨特的分格式結構及推流式流態使得每個反應室中可以馴化培養出與流至該反應室中的汙水水質、環境條件相適應的微生物群落[4,6],從而導致厭氧反應產酸相和產甲烷相沿程得到分離,使ABR反應器在整體性能上相當於一個兩相厭氧處理系統[5]。一般認為,兩相厭氧工藝通過產酸相和產甲烷相的分離,兩大類厭氧菌群可以各自生長在最適宜的環境條件下,有利於充分發揮厭氧菌群的活性,提高系統的處理效果和運行的穩定性[7]。Letting教授在預測未來厭氧反應器的發展動向時提出了一個極具潛力和挑戰性的新工藝思想,即分階段多相厭氧工藝(簡稱SMPA)。

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