廢水厭氧生物（wù）處理是環境工程與能源工（gōng）程中的一項重要技術，是（shì）有機（jī）廢水強（qiáng）有力的處理方法之一，過去，它多用於城市汙水（shuǐ）廠的汙泥、有機廢料及其部分高濃度有機廢水的（de）處理，在（zài）建築物（wù）形式上主要采用普通消（xiāo）化池，由於存在水（shuǐ）力停留時間長、有（yǒu）機（jī）負荷低等缺點，較長時間限製了它在（zài）廢水處理中的（de）應用，20世紀70年代以來（lái），世界能（néng）源短缺日益突出，能生產能源的廢（fèi）水厭氧技術受（shòu）到（dào）重視，研究與實踐不斷深（shēn）入，開發了各種（zhǒng）新型工藝與設備，大幅度地提高了（le）厭氧反（fǎn）應器內活性汙泥的持有量，使處理時間大大縮短，效率提高。

厭氧生化法的基本介紹（shào）

廢水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中的一（yī）項（xiàng）重要技術，是有機廢水強有力的處理方法之（zhī）一（yī）。厭（yàn）氧（yǎng）生化法與好氧生化法相比具有下列優缺點：

七個方麵的優點（diǎn）：

● 應用範圍廣

● 能耗低（dī）

● 負荷高

● 剩餘汙泥量少

● 氮、磷（lín）營養需要量較少

● 厭（yàn）氧處理過程有一定殺菌作用，可以殺死廢水與汙水中的寄生蟲、病毒等

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

三個方麵的缺點：

● 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭（yàn）氧設備啟動和處理時間（jiān）比好氧設備大

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

● 厭氧處理係統操作控（kòng）製因（yīn）素較為複雜

厭氧（yǎng）生化（huà）法的應用範圍

●有機汙泥處理

●高濃度有機廢水

●中、低濃度有機廢水

●城市廢水處理

厭（yàn）氧生化法的基本原理

基本定義：廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過（guò）厭氧生物（包括兼氧生物）的（de）作用，將廢水中的各種複雜有機物（wù）分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質（zhì）的過程，稱為厭氧消化。

汙水厭氧生物處理是在無氧的條件下利用厭氧微（wēi）生物的降解（jiě）作用使汙水（shuǐ）中有機物質達（dá）到淨化的處理方法。在無氧的條件下（xià），汙（wū）水中的（de）厭氧細（xì）菌把碳水化合物、蛋白質、脂（zhī）肪等有機物分（fèn）解（jiě）生成（chéng）有機酸，然後在甲烷菌的作用下，進一步發酵形成甲烷、二氧化碳和氫等，從而使汙（wū）水得到淨化。是生活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢水和（hé）糞便（biàn）等良好的處理方法（fǎ）之一。

厭氧消（xiāo）化處理分為（wéi）三（sān）個階段：

第一階段：水（shuǐ）解酸化階段

第二階段：產氫產乙酸階段

第三階段：產甲烷階段 

厭氧器工作原（yuán）理（lǐ）

概（gài）述

厭氧（yǎng）器實際是（shì）將厭（yàn）氧生物濾池AF與升流式厭氧汙泥反應（yīng）器UASB組合在一起，因此（cǐ）又稱為UBF反應（yīng）器。厭氧複合床反應器下部為汙泥懸浮層，而上部則裝有填料。可以看做是將升流式厭（yàn）氧生物（wù）濾（lǜ）池的填料層厚度適當減小，在池底布水係統與（yǔ）填料層之間留出一定（dìng）的空間，以便（biàn）懸浮狀態的顆（kē）粒（lì）汙泥能在其中生（shēng）長積（jī）累，因此又構（gòu）成一個UASB處（chù）理工（gōng）藝。當（dāng）汙水依此通過懸浮汙泥層及填料層，有機物將與汙泥層顆粒汙泥及（jí）填料生物膜上的微生物接（jiē）觸並被分解掉。

工作原理

經過調節pH和溫度的廢水首先進入反應（yīng）器底部的混合區，並與來自外循環回流的（de）泥水（shuǐ）混合液充分混合後進入顆粒汙泥膨脹床區進行COD生化降解，此（cǐ）處（chù）的COD容積負荷（hé）很高，大部分進水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由於沼氣氣泡（pào）形成過程中對液體（tǐ）做的膨脹功產生（shēng）了氣提的作用，使得沼氣、汙泥和（hé）水的混合（hé）物上升，經過填料區的降解後，混合（hé）液至（zhì）反應器頂部的三相（xiàng）分離器，沼氣在該處與泥水分離後並被導出處理係統。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應（yīng）器底部的混合區，並於進水充分混合後再次進入汙泥膨脹床區，形成所謂內循環。根據不（bú）同的進水COD負荷和反應器的不同構造，外循環（huán）回流量可達進水流量的0.5-10倍。經膨脹床處理後的廢水除一部分參與循環外，其餘汙水（shuǐ）繼續（xù）上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產沼氣過程，提高和保證了出水水質。由於大部分COD已經被降解，所以填料區的COD負荷（hé）較低，產氣（qì）量也較小。該處產生的（de）沼氣也是由（yóu）三相分離器收集（jí），通過集氣管導出處理係統。經過填料區處理後的（de）廢水經三相分離器作用後，上清液經出（chū）水區排走，顆粒汙泥則返（fǎn）回汙（wū）泥床。

厭氧器部件組成及特點

UBF的組成（chéng）：厭氧器器器體為玻璃鋼整體纏繞（rào）的圓（yuán）筒型（xíng）器體，無（wú）分段連接法蘭。具體結構由器體、布水係統、汙泥（ní）床、生物載體區、三（sān）相分離器、浮渣速排裝置和回流係統等組成。

UBF反應器特點可歸納為：

(1) UBF反應器結構（gòu）緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與升流式厭氧汙泥（ní）反應器（UASB），和沉（chén）澱於一體。

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

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

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

(5) UBF反應器內設（shè）有生物載體區，是一種懸浮生（shēng）長（zhǎng）型和附著生（shēng）長的厭氧消化方法，厭氧複合（hé）床反應器（UBF）與厭氧生物（wù）濾池相比，減少（shǎo）了填料層的高度，也就減少了濾（lǜ）池被堵塞的（de）可能性；與UASB法相比，填料層（céng）既是厭氧微生物的載（zǎi）體，又可（kě）截留（liú）水流中的懸浮（fú）厭氧活（huó）性汙泥碎片（piàn），從而能使厭（yàn）氧反應器保持較高的微生物（wù）量，並使出（chū）水水質得到保證。

厭氧複合床反（fǎn）應器綜合（hé）了厭氧生物濾池與升流式（shì）厭氧汙泥反應器的優點，克服了它們的缺點（diǎn），不但增加了生物量，而且（qiě）提高了反應（yīng）區的容積利用率，反應器的總高度可大於10m，從而減（jiǎn）少了占地麵積，處理（lǐ）能力也有（yǒu）較大提高。

反應器采用玻璃鋼材質（zhì），一次整體纏繞工藝成型，製作方便（biàn）、強度高、占地麵積（jī）小、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗（kàng）老化、使（shǐ）用壽命（mìng）長。

反應器可配備在線分析（xī）儀、PH控製計、差壓變送器、壓力傳感器（qì）、流量傳感器、電導率儀（yí）、液（yè）位（wèi）控製計、電磁（cí）閥（fá）、變頻器及控製櫃（guì）等組成的控製係統，以上（shàng）控製（zhì）情（qíng）況均以數字形式顯示在顯示器（qì）界麵上，使管理人員一目了然，並（bìng）有（yǒu）故障報警，便於管理與維護。 [2] 

厭氧器的運行管理

1．厭（yàn）氧（yǎng）生（shēng）物處理設（shè）施運行管理（lǐ）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，必須（xū）采（cǎi）取回流的（de）運行方式，回流比根據具體情況確定，有效的回流，不僅可以降低進（jìn）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（yún），避免出現短流現象。回流還可以防止進水（shuǐ）濃度和厭（yàn）氧反應器（qì）內pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩進行，也就是說可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低（dī）運行費用。厭氧反應（yīng）是產（chǎn）能過程，出水溫（wēn）度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內（nèi）的溫度恒定，盡可能使（shǐ）厭氧（yǎng）微生在其最適宜溫度下活動（dòng）。

(2)一般的工業廢（fèi）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（liàng），一方麵要注意保溫（wēn）（包括采取（qǔ）加大回流量等措施），盡可能防止反應器熱量散（sàn）失，另一（yī）方而要充分發揮反應器（qì）內汙泥濃度較大的特點，盡可能提高反應器內汙泥濃度，減弱溫（wēn）度對厭氧反應（yīng）的影響（xiǎng）。

(3)沼（zhǎo）氣要及時有效地排出。厭氧消化過程必（bì）定伴隨著沼氣（qì）的產生，沼氣對（duì）汙泥可以起到攪拌和作用，促進汙水（shuǐ）與汙泥的混（hún）合接觸，這（zhè）是其（qí）有利的一麵。同時，沼氣的存在（zài）也會起到類似浮渣的作用，沼氣向上溢出時將部分汙泥（ní）帶到液麵，導（dǎo）致浮渣（zhā）的產生和出（chū）水中懸（xuán）浮物含量增加及水質變差。因此，要設置氣體擋板和集氣（qì）罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留有足夠的沉澱區，以保證出（chū）水水質。

(4)汙泥負荷要適當。為保持厭（yàn）氧消化過程三個階段的平衡，使揮發性脂肪酸等中（zhōng）間產物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水有機（jī）負荷不宜過（guò）高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通（tōng）過提高反應器內汙泥濃度，在保持相對較低的汙泥負荷條件下，獲得較（jiào）高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置的容積負荷（hé）都（dōu）在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至（zhì）高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處理汙水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以（yǐ）上）時，就應當對汙水進行沉澱、過濾、或浮選等適當的預處理，以降低進水的懸浮物含量（liàng），防止（zhǐ）填料層堵塞。一般AF的進水懸（xuán）浮物不超過200mg/L，但如果懸浮物可以生物（wù）降解而且均（jun1）勻分散在（zài）汙水中，則懸浮物對（duì）AF幾乎不產生不利影響（xiǎng）。

(6)要充分創造（zào）厭氧環境。無氧是厭氧微生物（wù）正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕（jué）對的厭氧環境下才能高效率發揮作（zuò）用。在汙水（shuǐ）提升進入厭氧（yǎng）消化裝置、出水回流等環節都要盡可能避免與空氣的接觸，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（chū）現跌水、攪動等現象（xiàng），調節池（chí）、回流池等要加蓋（gài）封閉，汙水提升不要（yào）使用氣提泵。厭氧反應構築物最好經過氣密試驗（yàn），確保嚴（yán）密無滲漏。

2．厭（yàn）氧生物反應器的控製指標

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

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃（nóng）度比：如果厭氧反應器有機負荷（hé）超過正（zhèng）常範圍，在其他運行參數發生變化之（zhī）前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之（zhī）比會立即升（shēng）高。因此可以將丙（bǐng）酸鹽（yán）和乙酸鹽濃度（dù）之比作為厭（yàn）氧反應（yīng）器超負荷引起運行異常（cháng）的靈敏而可靠的（de）警示指標。

(3)揮發性酸（suān）VFA：揮發（fā）性酸的異常升高是厭氧反應器（qì）中產甲烷菌代謝（xiè）受到抑製的最有（yǒu）效指（zhǐ）標。

(4)苯乙（yǐ）酸：苯乙酸是降解芳香組氨基酸和木質素等（děng）大分子有機物產生的中間產物，當處理含有這類汙染物的汙水時，厭氧處理出（chū）水中苯乙酸含量是比揮發性酸更為（wéi）敏感（gǎn）的反（fǎn）映厭（yàn）氧反應器（qì）運行狀態的指（zhǐ）標。

(5)甲硫醇：甲硫醇氣味獨特，即（jí）使含最很低，人們也能憑嗅覺感覺出來（lái）。甲硫（liú）醇含量突然增加（氣味突（tū）然出現或加大）往往表明進水中氯（lǜ）代烴類有毒物質含（hán）量突（tū）然增加。

(6)一氧化碳CO:：CO的產生（shēng）與甲（jiǎ）烷的產生（shēng）密切相關（guān），CO難溶於水（shuǐ），可以實現在線監測。氣相中CO的含（hán）量和液相中乙酸鹽（yán）的濃（nóng）度（dù）有良好的相關性（xìng），CO的（de）含量變化與重金屬和由有機毒性所引起的抑製（zhì）作用也有關係。

3．厭氧生物反應器維持高效率（lǜ）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6.5～8.2之間。

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

(3)必要（yào）的微量（liàng）專性營（yíng）養元素：對甲烷菌（jun1）有激活作用的專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺（quē）少其中一種就可能嚴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：必須完成厭氧微生物對有毒物質適應性的馴化。

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

(7)適量的碳（tàn）源（yuán）：來自進水（shuǐ）中的有機物要滿足異養型甲烷菌用於生物合成所需要（yào）的碳源，同（tóng）時反應器內的溶解性C02要滿（mǎn）足自養型甲烷菌所（suǒ）需要的碳源。

(8)汙染物向微生物的傳質良好：厭氧生物反應器（qì）內的顆（kē）粒汙泥在流化狀態下（xià）傳質能力較好，但生物量過多積（jī）累或使用厭（yàn）氧生物膜法時生物膜過厚都可能產（chǎn）生傳質問題，要定期排出（chū）剩餘生物汙泥或提高回流比減少部分傳質阻力。