ABR反应器的设计

ABR厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor)称为厌氧折流板反应器,是20世纪80年代美国McCarty专家提出的一种高效厌氧生物反应器,相当于多个UASB反应器的串联运行,每一个反应室中的污泥可以是以颗粒化形式或絮状形式存在,废水进入反应室沿导流板上下折流前进,依次通过每个反应室的污泥床,废水中的有机物通过与微生物充分接触而得到去除,借助废水流动的作用,反应室中的污泥上下运动,由于导流板的阻挡作用和污泥的自身沉降性能,大量厌氧污泥被截留在反应室内;如果设计参数取定合理,污泥的悬浮层被控制在反应室的中部位置,则每一个反应室的出水都是上清液,在工程上就可以取消沉淀池这一环节,使得工艺简化,投资造价降低。
由于ABR反应器的工作方式是上部进水向下折流,再向上流出水,完成一个反应单元,在上流区要求将污泥悬浮起来形成污泥悬浮层,污水通过悬浮层中的厌氧生物菌群,水质得到了净化,这种方式和UASB基本相同,配水系统显得尤为重要;
STOKS方程展示了物体颗粒沉降速度取决于多个因素：
4gd(ρs-ρ)
V= ___________ v=沉淀速度 mm/s
3λρ g=重力加速度 mm/s2
ρs=颗粒密度
ρ=水的密度
λ=阻力系数

在沉淀器的设计中,一般经验采用的设计表面负荷要求小于1米3/米2.时,也就是物体颗粒的沉淀速度小于0.3mm/s,高于此参数,沉淀效果不好;以上是指生物活性污泥和无机盐絮凝剂絮体;
逆向思维,可以认为,在ABR反应器的上升流设计,既要使污泥层悬浮起来,又不致使污泥随水流出,只要是上升流的断面流速大于0.3mm/s就可以了;但实际上厌氧状态运行到一定阶段时,生成厌氧污泥颗粒,ρs加大,必须大于n倍 0.3mm/s的上流速度,才可以时污泥床浮动起来,在工程上在ABR反应器的设计中,在底部设计一45º的斜板,使得平稳下流的水流速在斜板断面骤然流速加大,对底部的污泥床形成冲击,使其浮动来,达到使水流均匀通过污泥层的目的,如下图








2002年在设计湖南某精细化工颜料黄废水的工程上,对ABR反应器的设计采取了以下的设计参数：
折流区上升流速 1.0mm/s
折流口冲击流速 2.7-3.0mm/s
折流段0.7米 总计 5格区
容积负荷 2.7公斤COD/米3.天 反应时间 24小时
正常运行时达到满意的效果,由于是采用了高效微生物菌种接种,ABR反应器的COD去除率达到了80-90%,而且反应器顶部不产气,无异味,连续运行10个月,未排泥。
但是在调试过程中发现,初始进水量未达到设计值时,接种的污泥层悬浮不起来,需要强制搅拌,因此在以后的ABR装置的设计中,在底部加设穿孔曝气管,采用间歇气体推动来解决该问题。
实际上有报道提出HABR(Hybrid Anaerobic Baffled Reactor)
的概念,在每格反应器设固定床,如下图








该反应器的改进特点是,生物相被固定在填料载体上,形成生物膜,增加生物量,有利于有机物的降解;该反应器对流体流速要求不是很高;反应器的效果目前还没有工程实例验证。
可以说ABR反应器是一种发展前途很广的节能型厌氧反应器,他结合UASB的特点,具有许多反应器不具备的优点，使其成为推流式的新型厌氧反应器,在反应器的不同分格中,可以找到全部厌氧过程,水解,酸化,产气和甲烷化。
如果将高效微生物菌种引入该装置中,可以得到意想不到的效果; 不同的水质采用ABR反应器处理需要经过试验来确定,不可一概而论;因此对ABR反应器而言,正确的设计参数是工程运行成功的保证。