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文献综述
1.前言
污水生物处理过程中会产生大量的剩余污泥，剩余污泥处理处置不当会造成严重的二次污染。现有的污泥处理处置所需资金较高，使得污泥问题成为人们关注的热点。目前剩余污泥的减量方式可以分为物理方式、化学方式和生物方式。
活性污泥法是当前应用最广泛的污水处理工艺，但处理过程中产生的大量剩余污泥通常含有许多病源微生物和有毒有害物质及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对生态环境造成直接或潜在的危害。大量的污泥已成为污水处理厂的沉重负担和对环境的极大威胁，而目前对剩余污泥的处理与处置，存在经济性和有效性两方面的问题：首先，各种污泥处理与处置方法需要的资金巨大，如在欧美各国，污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的比例高达60%-70%[1]；其次，随着污水处理设施的进一步普及，处理量的增加，处理标准的提高和处理功能的拓展，污泥产生量也将急速增加。显而易见，污泥的处理与处置将成为环境领域的一大难题。污泥减量技术也是在这一背景下于20世纪90年代应运而生的。
2．污泥特性的研究
2.1微生物组成
ABR反应器的独特结构使不同种群的厌氧微生物在不同的格室内生长,并呈现出良好的种群分布。通常在反应器前端的格室中主要以水解和产酸菌为主，S.Nachaiyasit等[6]的研究表明，在ABR的第一个格室中以产丁酸菌为主,而在较后的格室中则以甲烷菌为主,不少学者认为,ABR内主要存在两种乙酸分解菌,即甲烷八叠球菌和甲烷丝状菌,甲烷八叠球菌要比甲烷丝状菌生长得快,前者的世代期为15d，后者的世代期为4d[7]。在乙酸浓度较高时，主要以甲烷八叠球菌为主,在乙酸浓度较低时，则主要以甲烷丝状菌为主。
2.2生物活性
在ABR反应器中,由于每个格室污泥与废水之间的良好混合接触,使得颗粒污泥的形成比较容易,生长速度较快。同时ABR反应器的挡板构造使得在反应器的不同格室内会形成与流入该格室的废水水质相适应的优势微生物种群，并形成良好的沿程分布，避免不同种群间生态幅的过多重复，从而确保了相应的微生物相拥有最适宜的生存环境，提高了其活性，最终强化了反应器的处理效果[14]。
3.污泥减量化技术
污泥的减量化技术是指在保证污水处理效果的前提下通过适当的措施减少污水处理系统向外排放生物固体的质量，是从实质上减少污泥量[2]。污泥减量方法的分类方式有很多[5]，可分为污水处理之后的污泥减量(后置污泥处理)和污水处理过程中的污泥减量(也叫原位污泥减量或污泥的前置减量)，各种污泥减量技术可实现不同程度的污泥减量，但还存在若干问题需进一步研究加以解决[4]。城市污水生物处理过程中会产生大量的剩余污泥,剩余污泥处理处置不当会造成严重的二次污染,现有污泥处理处置所需资金较高,使得污泥问题成为人们关注的热点[8]。对污泥处理与处置而言，从剩余污泥产生的源头上做文章以预防为主要手段对污泥进行减量化处理是污泥处理的必然发展趋势，也是污水厂降低运行成本，彻底解决污泥处置难的必然发展方向。剩余污泥的不同原位减量技术有：基于微型动物捕食作用的污泥减量化技术；基于解偶联代谢的污泥减量技术；基于解偶联代谢的污泥减量技术；强化污泥龄法。
4.厌氧折流板反应器(ABR)工艺
厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReactor,简称ABR)是MaCarty[1]等人于1982年前后提出的一种新型高效、极具应用前景的废水处理设备[3]。反应器内设一系列垂直安装的折流板，将ABR分隔成几个串联的隔室，每个隔室都可以看作一个相对独立的UASB系统。废水进入反应器后沿折流板作上下流动，污水通过反应室内的微生物时，进水中的营养物质与细菌接触充分从而被降解去除。借助于水流的上升和产生沼气的搅拌作用，反应室中的厌氧污泥可以与污水充分混合，有利于污泥的颗粒化作用[11]。但是由于导流板的阻挡和污泥的沉降作用，污泥在水平方向的流速很缓慢，所以绝大部分的厌氧污泥都能被截留在单一隔室中。虽然ABR各个隔室中水流呈完全混合态，但是在反应器的整个流程方向上它更趋于推流态[9]。ABR反应器独特的分格式结构及推流式流态可以培养出与这个隔室环境条件相适应细菌种类[9]，能够保证各阶段的微生物相互不受干扰，各自具有最佳的处理环境[2]，这样就可以使厌氧反应产酸相和产甲烷相互相分离开，产酸菌和产甲烷菌可以生长在各自最适宜的环境条件中，这样可以更有效的发挥厌氧菌群的活性，提高系统对废水的处理效果。
近些年来ABR得到了高度的重视和大量的研究。目前这些研究主要集中在ABR对各种废水的处理效果方面,而对反应器的流场分布与水力特性方面的理论研究还较少。ABR反应器内的流体动力学特性，决定着基质和微生物的接触程度，控制着反应器内物质的传输，因而水力特性是影响其处理效率的重要因素。ABR反应器的水力特性主要表现在反应器中流体的流动方式、厌氧污泥与基质的混合程度、反应器的容积利用率以及废水在反应器内的实际停留时间等方面[16]。
4.1厌氧折流板反应器(ABR)工艺的基本原理
（1）微生态系统理论
厌氧微生物处理技术主要通过多种微生物种群之间的共生作用，依次进行水解酸化和产甲烷等过程而将有机物基质降解为甲烷、二氧化碳和水等物质。从微生物生态学的角度看，厌氧消化的过程就是不同种类的微生物通过对不同底物的利用而形成类食物链的微生态系统，其中各种不同的微生物对基质环境条件的要求均不同。为了利于类食物链微生态系统的运行，人们在探求一种技术，使得其中各种微生物均能处在各自最佳的生长环境条件下，以促进类食物链中物质的转化和能量的流动。多相厌氧反应器则正是基于这一理论而被开发出来。厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReactor,ABR)是一种新型高效厌氧反应器,其结构相当于几个串联的升流式污泥床反应器(UpflowSludgeBed,USB),这种结构为产酸菌群和产甲烷菌群分别在不同格室生长创造了条件,从而使ABR反应器在对高浓度有机废水和有毒难降解废水的处理中具有特殊的优势。这一理论奠定了开发新型高效厌氧生物反应器的微生物生态学基础。
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