污水处理名词解释：厌氧折流板反应器

厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR）是美国Stanford大学的Bachmann和McCarty等人于1982年前后研制开发的一种高效新型废水厌氧生物处理装置 [13-14]。其原理是通过在反应器内设置一系列垂直导流板，将反应器分隔成多个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统 [14] [16]。水流由导流板引导上下折流前进，依次通过各反应室的污泥床层，使进水中的有机底物与微生物充分接触而得以降解去除 [14] [26]。ABR综合了多种第二代厌氧反应器的优点，实现了分阶段多相厌氧工艺（SMPA）的核心思想，在一个反应器内使产酸相和产甲烷相沿程得到分离，在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统，被认为具有第三代厌氧生物反应器的特征 [13] [19] [26]。

厌氧折流板反应器（ABR）由美国斯坦福大学的Bachman和McCarty等人于1982年前后开发、研制 [5] [13]。1983年，McCarty将上、下流室等宽的厌氧折流板反应器改造成上流室宽、下流室窄的新型结构，并在折流板末端设置导流折角 [15]。最初的结构由K. F. Fannin等人将竖向导流板添加到推流式反应器中得到。后续研究者提出了多种改进型，如P. Y. Yang等人提出了水平折板式厌氧反应器（HBAR）。A. Tilehe等人对ABR做了较大的改动，在反应器末端增加沉降室来循环利用污泥，并在各个格室上端附加填料以固定污泥，对每个格室产生的气体进行单独收集。1991年，R. Boopathy等人对两格室ABR结构进行了改良，将反应器一、二格室的体积比设计为2∶1。1998年，I. V. Skiadas等人设计了周期性折流式厌氧反应器（PABR）。2002年，S. Uyanik等人提出了分隔室进水厌氧折流板反应器（SFABR） [16]。

厌氧折流板反应器综合了多种第二代厌氧反应器的优点，属于分阶段多相厌氧生物处理工艺技术，被认为具有第三代厌氧生物处理反应器的特征 [13]。

ABR的结构设计对其水力条件和处理效能有决定性影响，相关研究旨在优化其几何参数。隔室数量依据废水浓度而定，处理低浓度废水时以3～4个为宜，处理高浓度废水时宜为6～8个。上流室与下流室的宽度比一般宜控制在5:1～3:1，折流板的折角通常取45°～60°。进水方式有隔室上部、中部、下部进水等，集气方式有分格集气和集中集气。在反应器上部空间架设填料形成复合式ABR（HABR），可增加生物量并加速泥水分离 [14] [16]。针对首隔室承受高负荷和末隔室污泥流失的问题，也有研究提出了增大首隔室容积、采用锯齿形挡板等改进措施 [14]。

其缺点包括首隔室易过度酸化、启动时间较长、存在水力及生物死区、进水分布需优化等 [7] [16]。

关键运行参数包括温度、pH、水力停留时间、上升流速、容积负荷和碱度等。ABR反应器主要有两种启动方式，即固定进水浓度而缩短水力停留时间与固定水力停留时间而增大进水浓度，研究表明前种启动方式要优于后者。通过在反应室上部架设填料可形成复合式厌氧折流板反应器，以提升性能 [14]。

厌氧折流板反应器适用范围广泛，适用于宾馆、学校、部队、办公楼、各类住宅生活小区、畜牧养殖、食品加工、制药、化工等高浓度有机废水的处理 [13]。

具体应用案例包括处理城市生活污水，如与厌氧膜生物反应器耦合应用 [12]；处理制药废水，如乙酰螺旋霉素生产废水 [15]；处理高盐有机废水，如榨菜废水 [19]；处理垃圾渗滤液 [21]；处理畜禽养殖废水 [20]；处理印染废水 [18] [26]；以及处理废纸造纸废水等 [22]。

厌氧折流板反应器常作为预处理单元或核心单元与其他工艺联用形成组合工艺，例如ABR-改良SBR、ABR-人工湿地、ABR-生物接触氧化、ABR-MBR（膜生物反应器）、ABR-Fenton等 [17-18] [20]。

微生物群落与相分离研究

ABR最显著的特征之一是其多隔室结构能够实现产酸相和产甲烷相的分离，前端隔室以水解产酸菌为主，后端隔室则以产甲烷菌为主 [16]。在处理印染废水时，ABR不同隔室中可培养的优势微生物种群（如芽孢杆菌属、假单胞菌属等）分布不同，脱色菌多集中于前段隔室，而苯胺降解菌则在后段隔室富集 [26]。在苯酚梯度驯化过程中，细菌群落的优势菌科会从Streptococcaceae和Enterobacteriaceae转变为Syntrophaceae，古菌群落的优势菌科则从Methanobacteriaceae转变为Woesearchaeales [25]。

反应器结构优化与设计研究

ABR反应器具有结构简单、无运动部件、耐冲击负荷、对有毒物质适应性强、固液分离效果好、运行稳定、操作灵活以及生物固体截留能力强等优点 [9-10] [13]。

运行工艺参数与效能研究

水力停留时间（HRT）是控制ABR反应器运行的主要参数，需根据废水浓度进行合理选择。温度、pH和碱度是维持微生物活性的重要环境因子。控制反应器内挥发性脂肪酸（VFA）的积累对于防止系统酸化至关重要。关于出水回流的影响存在不同观点：适当回流可稀释有毒物质、调节前端pH；但不适当的回流会破坏相分离、增加死区容积并导致污泥流失。分段进水（SFABR）作为一种优化进水方式，被证明能有效缓解首隔室负荷冲击 [14] [16]。

与其他处理技术的耦合研究

为克服ABR出水水质可能不达标的限制或进一步提升处理效能，研究常将其与其他技术耦合 [16]。ABR与膜生物反应器（MBR）耦合形成ABR-MBR（或CAMBR）工艺，能有效提高营养盐去除率 [12] [18]。ABR与微生物电解池（MEC）耦合，可用于降解高浓度有机废水 [16]。此外，ABR也常作为预处理单元与好氧工艺联用，如ABR-人工湿地、ABR-SBR、ABR-生物接触氧化等组合工艺，以形成完整的厌氧-好氧处理系统 [17] [20]。

由于废水成分和微生物作用的复杂性，ABR的设计在很大程度上依赖于实验数据。为减少实验工作量并提高设计可靠性，利用计算机模拟方法研究ABR的水力学特性以优化结构，以及结合微生物反应与传质机理建立相关数学模型，已成为重要的理论研究方向 [14] [24]。

总体而言，ABR在工程实践中不断发展，但基础理论研究相对滞后于实践 [14]。未来的研究可集中于：进一步改良反应器结构；探索更高效的启动方式以缩短启动时间；研究ABR处理各种成分复杂废水的适应性及与其他工艺的深度耦合；以及结合模拟与模型，深化对反应器内微生物代谢、传质过程等机理的认识 [16] [24]。

厌氧折流板反应器图片