污水处理设备
3 ABR的研究现状及应用前景
目前关于ABR反应器的研究尚处于实验室阶段。英国的一些研究机构在反应器的工艺特性方面做了较多的研究。
ABR的工艺特性与其水力特性紧密相关。对于ABR的水力学特性，A.Grobicki、D.C.Stuckey[3]和天津大学的郭静[10]研究表明：ABR反应器在没有回流和搅拌的条件下，混合效果良好，死区百分率低。反应死区可以分为生物死区和水力死区，生物死区来源于污泥所占的体积以及污泥对水力条件的改变；水力死区则可通过改善反应器构造设计而减小。在单个反应室内，水力特性接近于完全混合式，而从整体效果上看，则近似于推流式。由于ABR的水力特性较复杂，二者均未能就其流态提出一个较好的数学模型。其水力死区的计算借用了化学反应工程中反应器的流态模型，其合理性尚待进一步考证。关于ABR的工艺特性研究，最早是由A.Bachman和P.L.McCarty等人[2]所做。
据介绍，ABR反应器运行时污泥床层(常为颗粒污泥)处于流化状态，废水中基质的降解和微生物代谢产物的排除均须经由颗粒污泥表面通过扩散作用完成。试验中ABR的负荷可高达36 gCOD/L。此外W.P.Barber和D.C.Stuckey[5]研究了ABR的启动特性，结果表明，固定进水基质浓度而逐步缩短HRT的启动方式优于固定HRT而逐渐增大进水基质浓度的启动方式。另外，ABR对水力负荷冲击响应迅速但恢复却快于浓度负荷冲击。在高水力负荷条件下，反应器内的短流现象是造成污泥流失的主要原因。A.Grobicki和D.C.Stuckey[6]研究了以葡萄糖为基质的ABR在稳定状态和冲击负荷情况下的运行特性，系统分析了酸化过程以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中间产物在不同运行状态下沿流程的分布积累状况。与其它反应器在冲击负荷条件下不同的是，ABR中甲酸并非是很重要的电子受体。此外，无论是在水力或是在浓度负荷冲击下，ABR均表现出良好的稳定性能，因此有可能适用于工业废水处理。S.Nachaiyasit[7]研究了低温对ABR性能的影响，结果表明在中等负荷条件下，反应器温度由35 ℃降至25 ℃对COD去除率无明显影响，当温度进一步降至15 ℃时，反应器的效率明显下降，主要原因是低温降低了细菌的代谢速率，使VFAs的半饱和降解常数Ks增大，同时可溶性细胞代谢产物增加。此外沼气产量减少也降低了基质与微生物的接触效率，但通过合理调整工艺设计，可明显减小低温对厌氧过程的负作用。T.Setiadi等人研究了出水回流对反应器的影响，着重强调了回流比与系统中碱度及pH之间的关系。
此外，复合式(Hybrid)厌氧反应器，即在反应器内的适当部位增设填料也是目前的一个研究方向。复合式ABR(HABR)一般在反应器内各反应室的上部空间架设填料，一方面利用原有的无效容积增加生物总量，更重要的是由于填料的存在，夹带污泥的气泡在上升过程中与之发生碰撞，加速了污泥与气泡的分离，从而降低了污泥的流失。
如前所述，ABR的推流特性使其在处理对细菌有抑制或毒性的物质时具有潜在的优势，关于这方面的实验室研究目前刚刚起步。C.J.Holt等人[8]利用ABR与HABR处理含酚废水，二者都取得很好的效果，其中HABR在进水酚浓度为1 192mg/L(COD)时的去除率为95%。同济大学的雷中方等[9]试验了用ABR处理碱法草浆黑液的可能性。清华大学的戴友芝也正在进行利用ABR降解剧毒物质氯酚的可行性研究，目前实验结果已相当不错。