廢水(shuǐ)厭氧生物(wù)處理(lǐ)是環境工程與能源工程中的(de)一項重要技術，是有機廢水(shuǐ)強有力的(de)處理(lǐ)方法之一，過去，它多(duō)用(yòng)于城(chéng)市污水(shuǐ)廠的(de)污泥、有機廢料及其部分(fēn)高(gāo)濃度有機廢水(shuǐ)的(de)處理(lǐ)，在建築物(wù)形式上主要采用(yòng)普通(tōng)消化(huà)池，由于存在水(shuǐ)力停留時(shí)間長(cháng)、有機負荷低等缺點，較長(cháng)時(shí)間限制了(le)它在廢水(shuǐ)處理(lǐ)中的(de)應用(yòng)，20世紀70年代以來(lái)，世界能源短缺日益突出，能生産能源的(de)廢水(shuǐ)厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深入，開發了(le)各種新型工藝與設備，大(dà)幅度地提高(gāo)了(le)厭氧反應器内活性污泥的(de)持有量，使處理(lǐ)時(shí)間大(dà)大(dà)縮短，效率提高(gāo)。
厭氧生化(huà)法的(de)基本介紹
廢水(shuǐ)厭氧生物(wù)處理(lǐ)是環境工程與能源工程中的(de)一項重要技術，是有機廢水(shuǐ)強有力的(de)處理(lǐ)方法之一。厭氧生化(huà)法與好氧生化(huà)法相比具有下(xià)列優缺點：
七個(gè)方面的(de)優點：
● 應用(yòng)範圍廣
● 能耗低
● 負荷高(gāo)
● 剩餘污泥量少
● 氮、磷營養需要量較少
● 厭氧處理(lǐ)過程有一定殺菌作用(yòng)，可(kě)以殺死廢水(shuǐ)與污水(shuǐ)中的(de)寄生蟲、病毒等
● 厭氧活性污泥可(kě)以長(cháng)期儲存，厭氧反應器可(kě)以季節性或間歇性運轉。
三個(gè)方面的(de)缺點：
● 厭氧微生物(wù)增殖緩慢(màn)，因而厭氧設備啓動和(hé)處理(lǐ)時(shí)間比好氧設備大(dà)
● 出水(shuǐ)往往需要進一步處理(lǐ)，故一般在厭氧處理(lǐ)後串聯好氧處理(lǐ)
● 厭氧處理(lǐ)系統操作控制因素較爲複雜(zá)
厭氧生化(huà)法的(de)應用(yòng)範圍
●有機污泥處理(lǐ)
●高(gāo)濃度有機廢水(shuǐ)
●中、低濃度有機廢水(shuǐ)
●城(chéng)市廢水(shuǐ)處理(lǐ)
厭氧生化(huà)法的(de)基本原理(lǐ)
基本定義：廢水(shuǐ)厭氧生物(wù)處理(lǐ)是指在無分(fēn)子氧條件下(xià)通(tōng)過厭氧生物(wù)（包括兼氧生物(wù)）的(de)作用(yòng)，将廢水(shuǐ)中的(de)各種複雜(zá)有機物(wù)分(fēn)子轉化(huà)成甲烷、二氧化(huà)碳等物(wù)質的(de)過程，稱爲厭氧消化(huà)。
污水(shuǐ)厭氧生物(wù)處理(lǐ)是在無氧的(de)條件下(xià)利用(yòng)厭氧微生物(wù)的(de)降解作用(yòng)使污水(shuǐ)中有機物(wù)質達到淨化(huà)的(de)處理(lǐ)方法。在無氧的(de)條件下(xià)，污水(shuǐ)中的(de)厭氧細菌把碳水(shuǐ)化(huà)合物(wù)、蛋白質、脂肪等有機物(wù)分(fēn)解生成有機酸，然後在甲烷菌的(de)作用(yòng)下(xià)，進一步發酵形成甲烷、二氧化(huà)碳和(hé)氫等，從而使污水(shuǐ)得(de)到淨化(huà)。是生活污水(shuǐ)污泥、高(gāo)濃度有機物(wù)工業廢水(shuǐ)和(hé)糞便等良好的(de)處理(lǐ)方法之一。
厭氧消化(huà)處理(lǐ)分(fēn)爲三個(gè)階段：
第一階段：水(shuǐ)解酸化(huà)階段
第二階段：産氫産乙酸階段
第三階段：産甲烷階段
厭氧器工作原理(lǐ)
概述
厭氧器實際是将厭氧生物(wù)濾池AF與升流式厭氧污泥反應器UASB組合在一起，因此又稱爲UBF反應器。厭氧複合床反應器下(xià)部爲污泥懸浮層，而上部則裝有填料。可(kě)以看做(zuò)是将升流式厭氧生物(wù)濾池的(de)填料層厚度适當減小，在池底布水(shuǐ)系統與填料層之間留出一定的(de)空間，以便懸浮狀态的(de)顆粒污泥能在其中生長(cháng)積累，因此又構成一個(gè)UASB處理(lǐ)工藝。當污水(shuǐ)依此通(tōng)過懸浮污泥層及填料層，有機物(wù)将與污泥層顆粒污泥及填料生物(wù)膜上的(de)微生物(wù)接觸并被分(fēn)解掉。
工作原理(lǐ)
經過調節pH和(hé)溫度的(de)廢水(shuǐ)首先進入反應器底部的(de)混合區(qū)，并與來(lái)自外循環回流的(de)泥水(shuǐ)混合液充分(fēn)混合後進入顆粒污泥膨脹床區(qū)進行COD生化(huà)降解，此處的(de)COD容積負荷很高(gāo)，大(dà)部分(fēn)進水(shuǐ)COD在此處被降解，産生大(dà)量沼氣。由于沼氣氣泡形成過程中對(duì)液體做(zuò)的(de)膨脹功産生了(le)氣提的(de)作用(yòng)，使得(de)沼氣、污泥和(hé)水(shuǐ)的(de)混合物(wù)上升，經過填料區(qū)的(de)降解後，混合液至反應器頂部的(de)三相分(fēn)離器，沼氣在該處與泥水(shuǐ)分(fēn)離後并被導出處理(lǐ)系統。泥水(shuǐ)混合物(wù)則沿擋泥闆下(xià)降至反應器底部的(de)混合區(qū)，并于進水(shuǐ)充分(fēn)混合後再次進入污泥膨脹床區(qū)，形成所謂内循環。根據不同的(de)進水(shuǐ)COD負荷和(hé)反應器的(de)不同構造，外循環回流量可(kě)達進水(shuǐ)流量的(de)0.5-10倍。經膨脹床處理(lǐ)後的(de)廢水(shuǐ)除一部分(fēn)參與循環外，其餘污水(shuǐ)繼續上升，污水(shuǐ)進入填料區(qū)進行剩餘COD降解與産沼氣過程，提高(gāo)和(hé)保證了(le)出水(shuǐ)水(shuǐ)質。由于大(dà)部分(fēn)COD已經被降解，所以填料區(qū)的(de)COD負荷較低，産氣量也(yě)較小。該處産生的(de)沼氣也(yě)是由三相分(fēn)離器收集，通(tōng)過集氣管導出處理(lǐ)系統。經過填料區(qū)處理(lǐ)後的(de)廢水(shuǐ)經三相分(fēn)離器作用(yòng)後，上清液經出水(shuǐ)區(qū)排走，顆粒污泥則返回污泥床。
厭氧器部件組成及特點
UBF的(de)組成：厭氧器器器體爲玻璃鋼整體纏繞的(de)圓筒型器體，無分(fēn)段連接法蘭。具體結構由器體、布水(shuǐ)系統、污泥床、生物(wù)載體區(qū)、三相分(fēn)離器、浮渣速排裝置和(hé)回流系統等組成。
UBF反應器特點可(kě)歸納爲：
(1) UBF反應器結構緊湊， 集厭氧生物(wù)濾池（AF）與升流式厭氧污泥反應器（UASB），和(hé)沉澱于一體。
(2) UBF反應器的(de)最大(dà)特點是能在反應器内形成顆粒污泥，使反應器内平均污泥濃度達到30～40g/L,底部污泥濃度可(kě)高(gāo)達60～80g/L。
(3) UBF反應器具有很高(gāo)的(de)容積負荷，一般爲10～20kgCODCr/(m3·d)，最高(gāo)可(kě)達30kgCODcr/(m3·d)。而且水(shuǐ)力停留時(shí)間短，通(tōng)常采用(yòng)中溫厭氧消化(huà)，有時(shí)可(kě)以在常溫下(xià)運行。
(4)反應器内設三相分(fēn)離器，在沉澱區(qū)分(fēn)離的(de)污泥能自動回流到反應區(qū)，而切還(hái)增加了(le)回流裝置。并利用(yòng)自身産生的(de)沼氣和(hé)進水(shuǐ)水(shuǐ)流來(lái)實現攪拌混合，也(yě)不需要混合攪拌設備。因此，簡化(huà)了(le)工藝環節和(hé)減少了(le)系統工藝設備，維護運行較簡單。
(5) UBF反應器内設有生物(wù)載體區(qū)，是一種懸浮生長(cháng)型和(hé)附著(zhe)生長(cháng)的(de)厭氧消化(huà)方法，厭氧複合床反應器（UBF）與厭氧生物(wù)濾池相比，減少了(le)填料層的(de)高(gāo)度，也(yě)就減少了(le)濾池被堵塞的(de)可(kě)能性；與UASB法相比，填料層既是厭氧微生物(wù)的(de)載體，又可(kě)截留水(shuǐ)流中的(de)懸浮厭氧活性污泥碎片，從而能使厭氧反應器保持較高(gāo)的(de)微生物(wù)量，并使出水(shuǐ)水(shuǐ)質得(de)到保證。
厭氧複合床反應器綜合了(le)厭氧生物(wù)濾池與升流式厭氧污泥反應器的(de)優點，克服了(le)它們的(de)缺點，不但增加了(le)生物(wù)量，而且提高(gāo)了(le)反應區(qū)的(de)容積利用(yòng)率，反應器的(de)總高(gāo)度可(kě)大(dà)于10m，從而減少了(le)占地面積，處理(lǐ)能力也(yě)有較大(dà)提高(gāo)。
反應器采用(yòng)玻璃鋼材質，一次整體纏繞工藝成型，制作方便、強度高(gāo)、占地面積小、處理(lǐ)效率高(gāo)、效果好、耐腐蝕、抗老化(huà)、使用(yòng)壽命長(cháng)。
反應器可(kě)配備在線分(fēn)析儀、PH控制計、差壓變送器、壓力傳感器、流量傳感器、電導率儀、液位控制計、電磁閥、變頻(pín)器及控制櫃等組成的(de)控制系統，以上控制情況均以數字形式顯示在顯示器界面上，使管理(lǐ)人(rén)員(yuán)一目了(le)然，并有故障報警，便于管理(lǐ)與維護。 [2]
厭氧器的(de)運行管理(lǐ)
1．厭氧生物(wù)處理(lǐ)設施運行管理(lǐ)應該注意的(de)問題
(1) 當被處理(lǐ)污水(shuǐ)濃度較高(gāo)（CODCr值大(dà)于5000mg/L）時(shí)，必須采取回流的(de)運行方式，回流比根據具體情況确定，有效的(de)回流，不僅可(kě)以降低進水(shuǐ)濃度，還(hái)可(kě)以增大(dà)進水(shuǐ)量，保證處理(lǐ)設施内的(de)水(shuǐ)流分(fēn)布均勻，避免出現短流現象。回流還(hái)可(kě)以防止進水(shuǐ)濃度和(hé)厭氧反應器内pH值的(de)劇烈波動，使厭氧反應平穩進行，也(yě)就是說可(kě)以減少厭氧反應對(duì)堿度的(de)需求量，降低運行費用(yòng)。厭氧反應是産能過程，出水(shuǐ)溫度高(gāo)于進水(shuǐ)．因此冬季氣溫低時(shí)，反應器内的(de)溫度恒定，盡可(kě)能使厭氧微生在其最适宜溫度下(xià)活動。
(2)一般的(de)工業廢水(shuǐ)溫度難以達到35℃，需要加熱(rè)（尤其在冬季）。因此，爲節約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大(dà)回流量等措施），盡可(kě)能防止反應器熱(rè)量散失，另一方而要充分(fēn)發揮反應器内污泥濃度較大(dà)的(de)特點，盡可(kě)能提高(gāo)反應器内污泥濃度，減弱溫度對(duì)厭氧反應的(de)影(yǐng)響。
(3)沼氣要及時(shí)有效地排出。厭氧消化(huà)過程必定伴随著(zhe)沼氣的(de)産生，沼氣對(duì)污泥可(kě)以起到攪拌和(hé)作用(yòng)，促進污水(shuǐ)與污泥的(de)混合接觸，這(zhè)是其有利的(de)一面。同時(shí)，沼氣的(de)存在也(yě)會起到類似浮渣的(de)作用(yòng)，沼氣向上溢出時(shí)将部分(fēn)污泥帶到液面，導緻浮渣的(de)産生和(hé)出水(shuǐ)中懸浮物(wù)含量增加及水(shuǐ)質變差。因此，要設置氣體擋闆和(hé)集氣罩，将沼氣從厭氧消化(huà)裝置内引出，在出水(shuǐ)堰附近留有足夠的(de)沉澱區(qū)，以保證出水(shuǐ)水(shuǐ)質。
(4)污泥負荷要适當。爲保持厭氧消化(huà)過程三個(gè)階段的(de)平衡，使揮發性脂肪酸等中間産物(wù)的(de)生成與消耗平衡，防止酸積累導緻pH值下(xià)降，進水(shuǐ)有機負荷不宜過高(gāo)，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可(kě)以通(tōng)過提高(gāo)反應器内污泥濃度，在保持相對(duì)較低的(de)污泥負荷條件下(xià)，獲得(de)較高(gāo)的(de)容積負荷。一般來(lái)說，厭氧消化(huà)裝置的(de)容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高(gāo)達50kg CODcr/( m3·d)。
(5)當被處理(lǐ)污水(shuǐ)懸浮物(wù)濃度較大(dà)（一般指1000mg/L以上）時(shí)，就應當對(duì)污水(shuǐ)進行沉澱、過濾、或浮選等适當的(de)預處理(lǐ)，以降低進水(shuǐ)的(de)懸浮物(wù)含量，防止填料層堵塞。一般AF的(de)進水(shuǐ)懸浮物(wù)不超過200mg/L，但如果懸浮物(wù)可(kě)以生物(wù)降解而且均勻分(fēn)散在污水(shuǐ)中，則懸浮物(wù)對(duì)AF幾乎不産生不利影(yǐng)響。
(6)要充分(fēn)創造厭氧環境。無氧是厭氧微生物(wù)正常活動的(de)前提，甲烷菌則必須在絕對(duì)的(de)厭氧環境下(xià)才能高(gāo)效率發揮作用(yòng)。在污水(shuǐ)提升進入厭氧消化(huà)裝置、出水(shuǐ)回流等環節都要盡可(kě)能避免與空氣的(de)接觸，盡可(kě)能減少與空氣接觸的(de)機會。如水(shuǐ)流過程中盡量不要出現跌水(shuǐ)、攪動等現象，調節池、回流池等要加蓋封閉，污水(shuǐ)提升不要使用(yòng)氣提泵。厭氧反應構築物(wù)最好經過氣密試驗，确保嚴密無滲漏。
2．厭氧生物(wù)反應器的(de)控制指标
(1)氧化(huà)還(hái)原電位：利用(yòng)測定氧化(huà)還(hái)原電位的(de)方法判定厭氧反應器内的(de)多(duō)個(gè)氧化(huà)還(hái)原組分(fēn)系統是否平衡狀态，雖然這(zhè)種方法可(kě)靠性較差，但由于氧化(huà)還(hái)原電位測定簡單，和(hé)其他(tā)監測指标結合起來(lái)應用(yòng)，有一定的(de)指導意義。
(2)丙酸鹽和(hé)乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器有機負荷超過正常範圍，在其他(tā)運行參數發生變化(huà)之前，丙酸鹽和(hé)乙酸鹽濃度之比會立即升高(gāo)。因此可(kě)以将丙酸鹽和(hé)乙酸鹽濃度之比作爲厭氧反應器超負荷引起運行異常的(de)靈敏而可(kě)靠的(de)警示指标。
(3)揮發性酸VFA：揮發性酸的(de)異常升高(gāo)是厭氧反應器中産甲烷菌代謝受到抑制的(de)最有效指标。
(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香組氨基酸和(hé)木(mù)質素等大(dà)分(fēn)子有機物(wù)産生的(de)中間産物(wù)，當處理(lǐ)含有這(zhè)類污染物(wù)的(de)污水(shuǐ)時(shí)，厭氧處理(lǐ)出水(shuǐ)中苯乙酸含量是比揮發性酸更爲敏感的(de)反映厭氧反應器運行狀态的(de)指标。
(5)甲硫醇：甲硫醇氣味獨特，即使含最很低，人(rén)們也(yě)能憑嗅覺感覺出來(lái)。甲硫醇含量突然增加（氣味突然出現或加大(dà)）往往表明(míng)進水(shuǐ)中氯代烴類有毒物(wù)質含量突然增加。
(6)一氧化(huà)碳CO:：CO的(de)産生與甲烷的(de)産生密切相關，CO難溶于水(shuǐ)，可(kě)以實現在線監測。氣相中CO的(de)含量和(hé)液相中乙酸鹽的(de)濃度有良好的(de)相關性，CO的(de)含量變化(huà)與重金屬和(hé)由有機毒性所引起的(de)抑制作用(yòng)也(yě)有關系。
3．厭氧生物(wù)反應器維持高(gāo)效率的(de)基本條件
(1)适宜的(de)pH值：爲使厭氧順利進行，反應器中的(de)pH值必須在6.5～8.2之間。
(2)充足的(de)常規營養：反應器内氮的(de)濃度必須在40～70mg/L範圍内才能滿足需要，而磷和(hé)硫化(huà)物(wù)維持較低的(de)濃度即可(kě)滿足需要。甲烷菌對(duì)硫化(huà)物(wù)和(hé)磷有專性需要，必須在反應器内保證其含量，有時(shí)需要向進水(shuǐ)中投加磷肥和(hé)硫酸鹽。
(3)必要的(de)微量專性營養元素：對(duì)甲烷菌有激活作用(yòng)的(de)專性營養元素有鐵、钴、鎳、鋅、錳、钼、銅甚至硒、硼等很多(duō)種，缺少其中一種就可(kě)能嚴重影(yǐng)響整個(gè)生物(wù)處理(lǐ)過程。
(4)合适的(de)溫度：厭氧反應一般在30～37℃的(de)中溫條件下(xià)運行。
(5)對(duì)毒性适應能力：必須完成厭氧微生物(wù)對(duì)有毒物(wù)質适應性的(de)馴化(huà)。
(6)充足的(de)代謝時(shí)間：要同時(shí)保證厭氧生物(wù)處理(lǐ)的(de)水(shuǐ)力停留時(shí)間HRT和(hé)固體停留時(shí)間SRT。
(7)适量的(de)碳源：來(lái)自進水(shuǐ)中的(de)有機物(wù)要滿足異養型甲烷菌用(yòng)于生物(wù)合成所需要的(de)碳源，同時(shí)反應器内的(de)溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的(de)碳源。
(8)污染物(wù)向微生物(wù)的(de)傳質良好：厭氧生物(wù)反應器内的(de)顆粒污泥在流化(huà)狀态下(xià)傳質能力較好，但生物(wù)量過多(duō)積累或使用(yòng)厭氧生物(wù)膜法時(shí)生物(wù)膜過厚都可(kě)能産生傳質問題，要定期排出剩餘生物(wù)污泥或提高(gāo)回流比減少部分(fēn)傳質阻力。
