廢水厭氧生物處理是環境工（gōng）程與能源工程中的一項重要技術（shù），是有機廢水強有力的處理方法之一，過去，它多用於城市汙水（shuǐ）廠的汙泥、有（yǒu）機廢料及其（qí）部分高濃度有機廢（fèi）水的（de）處理，在建築物形式上主要采用普通消化（huà）池，由於存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長時間限製（zhì）了它在廢水處理中的應用，20世紀70年代以來（lái），世界能源短（duǎn）缺日益突出，能生產（chǎn）能源的廢水厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深入，開發了各種新型工藝與設備，大幅度地提高了厭氧反應器內活性（xìng）汙泥（ní）的持有量，使處理時（shí）間大大縮短，效率提高。

厭氧生化（huà）法的（de）基本介紹

廢水厭氧（yǎng）生物處理是環境工程與能（néng）源工程中的（de）一項重要技術（shù），是（shì）有機廢水強有力的處理方法之（zhī）一。厭氧生化（huà）法與好氧生化法相比具有下列優缺（quē）點：

七個（gè）方麵（miàn）的優點：

● 應用範圍廣

● 能耗低

● 負荷（hé）高

● 剩餘汙泥量少

● 氮、磷營（yíng）養（yǎng）需要量較少

● 厭氧處理過（guò）程（chéng）有一定殺菌作用，可（kě）以殺死廢水與汙水中的寄生蟲（chóng）、病（bìng）毒等

● 厭氧活性汙泥可以長期儲存，厭氧反應器可以季節性或間歇性（xìng）運轉。

三個方（fāng）麵的缺點：

● 厭氧微生物增殖緩慢（màn），因而厭氧設備啟動和處理時（shí）間比（bǐ）好氧（yǎng）設備大

● 出水往往需要進一步處（chù）理，故一般（bān）在厭氧（yǎng）處理後串聯好氧處理

● 厭氧處理係統操作控製因素較為複雜

厭氧生化（huà）法的應用範（fàn）圍

●有機汙泥處理

●高（gāo）濃度有機（jī）廢水

●中、低濃度有機廢水

●城市廢水（shuǐ）處理

厭氧生化法的基本原理

基（jī）本定義：廢水厭氧生（shēng）物處理是指在無分子氧（yǎng）條件下通過厭氧生物（包括兼氧生物）的作用，將廢水中的各種複雜有（yǒu）機物分子轉化成甲烷、二氧化碳（tàn）等物質的過程，稱為厭氧消化。

汙水厭氧生物處理是在（zài）無氧的條件下（xià）利用厭氧微（wēi）生物的降解作用使汙水中有機物質達到淨化的處理方法。在無氧的條件下，汙（wū）水中的厭氧（yǎng）細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等（děng）有機物分解生成（chéng）有機酸，然後在甲烷菌的作用下，進（jìn）一（yī）步發酵形（xíng）成甲烷、二氧化碳和氫等，從（cóng）而使汙水得（dé）到淨化。是生活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢（fèi）水和糞便等良（liáng）好的處理方法之一。

厭氧（yǎng）消化處理分為三（sān）個階段：

第一（yī）階段：水（shuǐ）解酸化階段

第（dì）二階段（duàn）：產氫產乙酸階段

第三階段：產甲烷階段 

厭氧器工（gōng）作原理

概述

厭氧器實（shí）際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭（yàn）氧汙泥反應器UASB組合在一起，因此又稱為UBF反應器。厭（yàn）氧複合床反應器下（xià）部為汙泥（ní）懸浮層，而上部則裝有填料。可以看做是將升流（liú）式厭氧生物濾池的填料層厚度適當減小，在池底布水係統與填料層之間（jiān）留出一定的空間，以便懸浮狀態的（de）顆（kē）粒汙泥能在其中生（shēng）長積累，因此又構成一個UASB處理（lǐ）工藝。當汙水依此通（tōng）過懸浮汙泥層及填料層，有機物將與汙泥層（céng）顆粒汙泥及（jí）填料（liào）生（shēng）物膜（mó）上的微生物接觸（chù）並被分解掉。

工作原理

經過調（diào）節pH和溫度的（de）廢水首先進入反應器底部的混合區，並與來自外循環（huán）回流的泥水混合液充分混合後進入顆粒汙泥膨脹床區進行COD生化降（jiàng）解，此處的COD容積負荷很高，大部分（fèn）進（jìn）水COD在（zài）此處被降解，產生大量沼（zhǎo）氣。由於沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產生了氣提的作用，使得沼氣、汙（wū）泥和水（shuǐ）的混合物上升，經過填料區的降解後，混合液至反（fǎn）應器頂部的三相分（fèn）離器，沼氣在該處與（yǔ）泥水分離（lí）後並被導出處理係統。泥水混合物則沿擋（dǎng）泥板下降至反應器底部的混合區，並於進（jìn）水充分混合後再次（cì）進入（rù）汙泥膨脹床區，形（xíng）成所謂內（nèi）循環。根據不同的進水COD負荷和反應器的不同構造，外循環回流量可達進水流量的0.5-10倍。經膨脹床處理後的廢（fèi）水除一部分參與循環外，其餘汙水繼續上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產沼氣過程，提高和保證（zhèng）了出水（shuǐ）水質。由於大（dà）部分COD已經被降解，所以填料（liào）區的COD負荷較低，產氣量（liàng）也較小。該處產生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集氣管導出處理係（xì）統。經過填料區處理後的廢水（shuǐ）經三相分離器作用後，上清液經出水區排走，顆粒汙泥則返回汙泥床（chuáng）。

厭氧器部件組成及特點

UBF的組成：厭氧器器器體為玻璃鋼整體纏繞的圓筒型器體，無分段連接法蘭。具體結構由（yóu）器體、布水係統、汙泥床、生物載體區、三相（xiàng）分離器、浮渣速排（pái）裝置和回流係統等組成。

UBF反應器特點可歸納為：

(1) UBF反（fǎn）應（yīng）器結構（gòu）緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與升流式（shì）厭氧汙（wū）泥反應器（UASB），和沉澱於一體（tǐ）。

(2) UBF反應器的最大特點是能在反應器內形成顆粒汙泥（ní），使反（fǎn）應器內平均汙泥濃度達到30～40g/L,底部汙泥濃度可高達60～80g/L。

(3) UBF反應器具有很高的容積負荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時間短，通常采用中溫厭（yàn）氧消化（huà），有時可以在常溫（wēn）下運行（háng）。

(4)反應（yīng）器內設三相分離器，在沉澱區分離的汙泥能自動（dòng）回流到反應區，而切還增加了回流裝置（zhì）。並利用自身產生的沼氣和進水水流來實現攪拌混合，也（yě）不需要混合攪（jiǎo）拌設（shè）備。因此，簡化了工藝環（huán）節和減少了係統工藝設備，維（wéi）護運行較簡單。

(5) UBF反應（yīng）器內（nèi）設有（yǒu）生物載體區，是一種（zhǒng）懸浮生長型和附著生長的厭氧消化方法，厭氧複合（hé）床反應器（UBF）與厭氧生物濾（lǜ）池（chí）相比，減少（shǎo）了填料層的高度，也就減少了濾池被堵塞的（de）可能性；與UASB法相比，填料（liào）層既是厭氧微（wēi）生物的（de）載體，又可截留水流中的懸（xuán）浮厭氧活性汙泥碎片，從而能（néng）使厭氧（yǎng）反應器保持較高（gāo）的微生物量，並使出水水質（zhì）得到保證。

厭氧複（fù）合床反應器綜合（hé）了厭氧生物濾池與升流式（shì）厭（yàn）氧汙泥反應器的優點（diǎn），克服了它（tā）們的缺點，不（bú）但增加（jiā）了（le）生物量，而（ér）且（qiě）提高了反應區的容積利用率，反應器的總高度（dù）可大於10m，從而減少了占地麵積，處理能力也有較大提高。

反應器采用玻璃鋼材質，一次整體纏繞工藝成型，製作方便、強（qiáng）度高（gāo）、占地麵積（jī）小、處理效率高、效果好、耐（nài）腐蝕、抗老化、使（shǐ）用壽命長。

反應器可配備在線分析儀、PH控製計（jì）、差壓變送器、壓力傳（chuán）感器、流量傳感器、電導率儀、液位控（kòng）製計、電（diàn）磁閥、變頻器及控（kòng）製櫃等組成的控製係統（tǒng），以上控製情況均以數字形式顯示在顯示器界麵上，使管理（lǐ）人（rén）員一目了然，並有故障報警（jǐng），便於管理與維護。 [2] 

厭（yàn）氧器的運行管理

1．厭氧生（shēng）物處理設施運（yùn）行管理應該注意的問題

(1) 當被處理汙水濃度較高（CODCr值大於5000mg/L）時，必（bì）須采取回流的運行方式，回流比根（gēn）據具（jù）體情況確定，有效的回（huí）流（liú），不僅可以降低進水濃度，還可以增大進水量，保證處理設施內的水流分布均勻，避免出現短流現象。回（huí）流還可（kě）以防止進水濃（nóng）度和厭氧反應器內pH值（zhí）的（de）劇烈（liè）波（bō）動，使厭氧反應平穩進行，也就是說可以減（jiǎn）少厭氧反應（yīng）對（duì）堿度的需求量，降（jiàng）低運行費用。厭（yàn）氧（yǎng）反應是產（chǎn）能過程，出水溫度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內的（de）溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其（qí）最適宜溫度下活動。

(2)一般的工業廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節約加溫所需能量，一方麵要注意保溫（包括采取（qǔ）加大回（huí）流量等措（cuò）施），盡可（kě）能防止反應器（qì）熱量散失，另一方而要充（chōng）分發揮反應器內汙泥濃度較大的特點，盡可能（néng）提高反應器內（nèi）汙泥濃度（dù），減弱溫度對厭氧反應（yīng）的影響。

(3)沼氣要及時有效地排出。厭氧消（xiāo）化過程必定伴隨著沼（zhǎo）氣（qì）的產生，沼氣對（duì）汙泥可（kě）以起到攪拌和作用，促進汙水與汙泥的混合接觸，這是其有利的一麵。同時，沼（zhǎo）氣的存在也會起到類似浮渣的作用，沼氣向上（shàng）溢出時將部分汙泥帶到液（yè）麵，導致（zhì）浮渣的產生和出（chū）水中懸浮物含量增加及水（shuǐ）質（zhì）變差。因此，要設置（zhì）氣體擋板和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內（nèi）引出，在出（chū）水堰附近留有足（zú）夠的沉澱區，以保證出（chū）水水（shuǐ）質。

(4)汙泥（ní）負荷要適（shì）當。為保（bǎo）持厭氧消化過程三個階段的平衡，使揮發性脂肪酸（suān）等中間產物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降（jiàng），進水有機負（fù）荷不宜過（guò）高，一般不（bú）0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應器內汙（wū）泥濃度，在保持相對較低的汙泥負荷條件下（xià），獲得較高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置的容（róng）積負（fù）荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處（chù）理汙水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時，就應當對汙水進行沉澱、過濾、或（huò）浮選等適當的（de）預處理，以降低進（jìn）水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進水懸浮物不（bú）超過200mg/L，但（dàn）如果懸浮物可以生物降解（jiě）而且均勻分（fèn）散在汙水中，則懸浮物對AF幾乎不產生不利影響。

(6)要充分創造厭氧環境。無氧是厭（yàn）氧微生物正常活動的前提，甲烷菌（jun1）則必須在絕對的厭氧環境下才能高效率發揮作用。在汙水（shuǐ）提升進入厭氧消化裝置（zhì）、出水回流等（děng）環節都要盡可能避免與空氣的接（jiē）觸，盡可能減少與空氣接觸（chù）的機（jī）會。如水流過程中盡量不要出現（xiàn）跌水、攪動等現象（xiàng），調（diào）節池、回流池等要加蓋封閉，汙水（shuǐ）提（tí）升不要使（shǐ）用氣提泵。厭氧反應構築（zhù）物最好（hǎo）經過（guò）氣密試驗（yàn），確保嚴密無滲漏。

2．厭氧生物反應（yīng）器的控製指標

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內的多個氧化還原組分係統是否平衡狀態，雖然這種方法（fǎ）可靠性較差，但由於氧（yǎng）化還原電位測（cè）定簡單，和其他監測指標結合起來應用，有一定的指導意義。

(2)丙（bǐng）酸鹽和乙酸鹽（yán）濃度比：如果（guǒ）厭氧反應器有機（jī）負（fù）荷超過正常範圍，在其他運行參數發生變化之前，丙酸鹽和乙酸（suān）鹽濃度之比會立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙（yǐ）酸鹽濃度（dù）之比（bǐ）作為厭氧反應器超負荷（hé）引起運行異常的靈敏而可靠的警（jǐng）示指標。

(3)揮發性酸VFA：揮發性酸的異常升（shēng）高是（shì）厭氧（yǎng）反應器中產甲烷菌代謝受到抑製的最有（yǒu）效指標。

(4)苯乙酸：苯（běn）乙酸是降解芳香組（zǔ）氨基酸和木質素等大分（fèn）子有機（jī）物產生（shēng）的中間產物（wù），當處理含（hán）有這類汙染物的汙水時，厭氧處理出水中苯乙酸含量是比揮發（fā）性酸（suān）更為敏感的反映厭氧反應器運行狀態的指標。

(5)甲硫醇：甲硫醇氣味獨特（tè），即使含最很低，人們也能憑嗅（xiù）覺感覺出來。甲硫醇含量突然增（zēng）加（氣（qì）味突然出現或加大）往往（wǎng）表明進水中氯代烴類（lèi）有毒物質含量突然增加（jiā）。

(6)一氧（yǎng）化碳CO:：CO的（de）產生與甲烷的（de）產生密切相關，CO難溶於水（shuǐ），可以實現在線監測。氣相中（zhōng）CO的（de）含量和液相中乙酸鹽的（de）濃度有良（liáng）好的相關（guān）性，CO的含量變化與（yǔ）重金屬和由有機毒性所引（yǐn）起的抑（yì）製作用也（yě）有關（guān）係。

3．厭氧（yǎng）生物反應器維持高效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順（shùn）利進行，反應器中的pH值必須在（zài）6.5～8.2之間（jiān）。

(2)充足的常規營養（yǎng）：反應器內氮的濃度必須在40～70mg/L範圍（wéi）內才能滿足需要，而（ér）磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對（duì）硫化物和磷有專性需要，必須在反應器內保（bǎo）證其含量，有時需要向進水中投加磷肥和硫（liú）酸鹽。

(3)必要（yào）的微量專性營養元素（sù）：對甲烷菌有激活作用的（de）專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼（péng）等很多種（zhǒng），缺少（shǎo）其中一種就可能嚴（yán）重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下運行。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微（wēi）生物對有毒物質適應（yīng）性的馴（xùn）化。

(6)充足的代謝時間：要同時保證厭氧（yǎng）生物處理的水力停留時間HRT和固體（tǐ）停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的有機物要（yào）滿（mǎn）足異養型甲烷菌用於生（shēng）物合成所需要的碳源，同時反應器內的溶解性C02要滿足自（zì）養型甲烷菌所需（xū）要的碳源。

(8)汙染物向微生物（wù）的傳質良（liáng）好：厭（yàn）氧生物反（fǎn）應器內的顆粒汙泥在流化狀態下傳質能（néng）力較好，但生物量（liàng）過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚（hòu）都可能產生傳質問題，要定期（qī）排出剩餘生物汙泥（ní）或提高回流（liú）比減（jiǎn）少（shǎo）部分傳質阻力。