污水处理设备
2 折流式厌氧反应器
折流式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachman和McCarty等人[2]于1982年前后提出的一种新型高效厌氧反应器,其构造如图1。
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提出的SMPA[3]工艺对比,可以发现ABR几乎完美地实现了该工艺的思路要点。首先,挡板构造在反应器内形成几个独立的反应室,在每个反应室内驯化培养出与该处的环境条件相适应的微生物群落。例如ABR用以处理葡萄糖为基质的废水时,第一格反应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脂肪酸(VFA),而其后续反应室将先后完成各类VFA到甲烷的转化。通过热力学分析可知,细菌对丙酸和丁酸降解只有在环境H2分压较低的情况下才能进行[4],而有机物酸化阶段是H2的主要来源,产甲烷阶段几乎不产生H2。与单个UASB中酸化和产甲烷过程融合进行不同,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。由此可以看出,在ABR各个反应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工作活性。其次,同传统好氧工艺相比,厌氧反应器的一个不足之处是系统出水水质较差,通常需要经过后续处理才能达标排放。而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。值得指出的是,ABR推流式特点也有其不利的一面,在同等的总负荷条件下与单级的UASB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。以拥有5格反应室的ABR为例,其第一格的局部负荷为其系统平均负荷的5倍。如何降低局部负荷过载的不利影响还有待于深入探讨。