廢水厭氧生物處理是環境工程與（yǔ）能（néng）源工程（chéng）中的一項重要技術，是有機廢水強有力的處理方（fāng）法之一，過去，它多（duō）用於城市（shì）汙水廠的汙泥、有機廢料及其（qí）部分高濃度有機廢水的處理，在建築物形式上主要采用普通消化池，由於存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長時間限製了它在廢水處（chù）理中的應用，20世紀70年代以來，世界能源短缺日益突出，能生產能源的（de）廢水厭氧技術受到重視（shì），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

廢水厭氧（yǎng）生物處（chù）理是環境工程與能源工程中的一項重要技術，是（shì）有機廢（fèi）水強有力的處（chù）理方法之一。厭氧生化法與好氧（yǎng）生化法相比具有下列優缺點：

七個方麵的優點：

● 應用範圍廣

● 能耗低（dī）

● 負荷高

● 剩餘汙泥量少

● 氮（dàn）、磷營養（yǎng）需要量較少

● 厭氧處理過程有一定殺菌作用，可以殺死廢水與（yǔ）汙（wū）水中的寄生蟲、病毒等

● 厭氧活（huó）性汙泥可以長期儲存，厭氧反應器可以季節性或間歇（xiē）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比好氧設備大

● 出水往往需要進一步處理，故一般在厭氧處理後串聯好氧處理

● 厭氧處理係統操作控製因素（sù）較為複雜

厭氧生化法的應用範圍

●有機（jī）汙泥處理（lǐ）

●高濃度有機廢水

●中、低（dī）濃度有機廢水

●城市（shì）廢水處理

厭氧生化法的基本原理

基本定義：廢水厭氧生物處（chù）理是指（zhǐ）在無分子氧條件下通過厭氧生（shēng）物（包括兼氧生物）的作用，將廢水中的各種複雜有機物分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質的過程（chéng），稱為厭氧消化。

汙水厭氧（yǎng）生物處理是在無氧的（de）條件下利用厭氧微生物的降解作用（yòng）使汙水中有機（jī）物質達到淨化的處理方法（fǎ）。在無氧的（de）條件下，汙水中的厭（yàn）氧細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分（fèn）解生成有機酸，然後在甲烷菌的作用下，進一步發酵形成甲烷（wán）、二（èr）氧化碳和氫等，從而使汙水得到淨化。是（shì）生活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢水和糞便等良（liáng）好的處理方法之一。

厭氧消化處（chù）理分為三個階段：

第一（yī）階（jiē）段：水解（jiě）酸化階段

第二階（jiē）段：產氫產乙酸（suān）階段

第三階（jiē）段：產（chǎn）甲烷階段 

厭氧器工作原理

概述

厭氧器實際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭氧汙泥反應器UASB組合在一起，因此又稱為（wéi）UBF反（fǎn）應器。厭氧複合床反應器下部為汙（wū）泥懸浮層，而上部則裝有（yǒu）填（tián）料。可以看做是將升流式厭氧（yǎng）生物濾池的填（tián）料層厚度適（shì）當減小，在池底布水係（xì）統與填料層（céng）之間留出一定的空間，以便懸浮狀態（tài）的顆粒汙泥（ní）能在其中生長積累，因此又構成一個UASB處理工藝。當汙水依此通過懸浮汙泥層及填料層，有機物將與汙泥（ní）層顆粒汙泥及填料生物膜上的微生（shēng）物接觸並被分解掉。

工作原理

經過調節pH和溫度的（de）廢水首先進入反應器底部（bù）的混合區，並與來自外循（xún）環回流的泥水混合液充分混合（hé）後進入顆粒（lì）汙泥膨脹床區進行COD生（shēng）化降解，此（cǐ）處的COD容積負荷很高，大（dà）部分進水（shuǐ）COD在此處被降（jiàng）解，產生大量沼氣。由於沼氣氣（qì）泡形成過程中對液（yè）體做的膨脹功產生了（le）氣提的作用，使得沼氣、汙泥和水的（de）混合物上升，經過填料區的降解後（hòu），混合液至反應器頂部的三相分離器，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（ní）板下降（jiàng）至反應器底部的混合區，並於進水（shuǐ）充分混合後再（zài）次進入汙泥膨脹床（chuáng）區，形成所謂內循環。根據（jù）不同的進水COD負（fù）荷和反應器（qì）的不同構造（zào），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水除（chú）一部分參與（yǔ）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（guò）程，提高和保（bǎo）證了出水水質。由於大部分COD已經被降解，所以填料區的COD負荷較低，產氣量也較小。該處產生的沼氣也是由三相分（fèn）離器收集，通（tōng）過集氣管導出處（chù）理係統。經（jīng）過填料區處理後（hòu）的廢水經三相（xiàng）分離器作（zuò）用後，上清液（yè）經出水區排走，顆粒汙泥則返回汙泥床。

厭氧器部件組成及特點

UBF的組成：厭（yàn）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、三相分離器、浮（fú）渣（zhā）速排裝置（zhì）和回流係統等組成。

UBF反應器特點（diǎn）可（kě）歸納為（wéi）：

(1) UBF反應器結構（gòu）緊湊（còu）， 集（jí）厭氧生（shēng）物濾池（AF）與升流式厭氧汙（wū）泥反應器（UASB），和沉澱於一體（tǐ）。

(2) UBF反應器的最大特（tè）點（diǎn）是能在反應器內形成顆粒汙泥，使反應（yīng）器內平均汙（wū）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（qì）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，通常采用中溫厭氧消化，有時可以（yǐ）在常（cháng）溫下運行。

(4)反應器內設（shè）三相分離器，在沉澱區（qū）分（fèn）離的汙泥（ní）能自動回流到反應區，而切還增加了回流裝置。並利用自身產生的沼氣和進水（shuǐ）水流來（lái）實現攪（jiǎo）拌混合，也不（bú）需要混合攪拌設備。因此，簡化了工藝環節和減（jiǎn）少了係統工藝設備，維護運行較簡單。

(5) UBF反應器內設有生物載體區（qū），是一種懸浮生長型和附著生長的厭（yàn）氧消化方法，厭氧複合床反應器（UBF）與厭氧生物濾池相比，減少了填料層的高度，也就減少了濾池被堵塞的可能性；與UASB法（fǎ）相比，填料層既是厭氧微生物的載體，又可截留水流中的懸浮厭氧活性汙泥碎片，從而能使厭氧（yǎng）反應器保持較高的微生物量，並使出水水質得到保證。

厭氧複合床反應（yīng）器綜合了厭氧（yǎng）生（shēng）物（wù）濾池與升流式厭氧汙泥（ní）反應（yīng）器的優（yōu）點，克服了它們的缺（quē）點（diǎn），不但增加（jiā）了生（shēng）物量，而且提（tí）高了反應區的容積利用率，反應器的總高度可大於10m，從而減少了占地麵積，處理能力也有（yǒu）較大提高（gāo）。

反（fǎn）應器采用玻璃鋼材質，一次整體纏繞（rào）工藝成型，製作方便、強度高、占地麵積小、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗老化（huà）、使用壽命長。

反應器可配備在線分析儀、PH控製計、差壓變送器、壓力傳感器、流量傳感（gǎn）器、電（diàn）導（dǎo）率儀、液位控製計、電磁閥、變頻器及控製櫃等組成的控製係統，以上控製情況均以數字形式顯示在顯示器界麵上，使管理人（rén）員一目了然（rán），並有（yǒu）故障（zhàng）報（bào）警，便於管理與維護。 [2] 

厭（yàn）氧器的運行管理

1．厭（yàn）氧生物處理設（shè）施運行管理應該注意的問題（tí）

(1) 當被處理汙水濃（nóng）度較高（CODCr值（zhí）大於（yú）5000mg/L）時，必須采取回流的（de）運行方式，回流比根據具體情況確定（dìng），有效的（de）回流，不（bú）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（bù）均勻，避免出現短流現象。回流還可以防止（zhǐ）進水（shuǐ）濃度（dù）和厭氧反應器內pH值的劇烈波（bō）動，使厭（yàn）氧（yǎng）反應平穩進行，也就是說可以減（jiǎn）少厭氧反應（yīng）對堿度的需求量，降低運（yùn）行費用。厭（yàn）氧反應是產能過程，出水溫度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內的溫（wēn）度恒定，盡可能使厭氧微生在其最適宜溫度下活（huó）動。

(2)一般的工業廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其（qí）在冬季）。因此，為節約加溫所需能量，一（yī）方麵要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡（jìn）可能防止反應器熱量散失，另一方而要充分發揮反應器內汙泥濃度較大（dà）的特點（diǎn），盡可能提（tí）高反應器內汙（wū）泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的影響。

(3)沼氣（qì）要及時有（yǒu）效（xiào）地排（pái）出。厭氧消化（huà）過程必定伴隨著沼氣的產（chǎn）生，沼氣對汙泥可以起（qǐ）到攪拌（bàn）和作用，促進汙水與汙泥的混合接觸，這是其有利的一麵。同（tóng）時，沼氣的（de）存在也會起到類似（sì）浮渣（zhā）的作（zuò）用，沼氣向上溢出時將部分汙泥帶（dài）到液麵，導致浮渣的產生和出水中懸浮物含量增加及水（shuǐ）質（zhì）變差。因此（cǐ），要設置氣體擋板和集（jí）氣罩，將沼氣（qì）從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近（jìn）留有足夠的沉澱區，以保證出水（shuǐ）水（shuǐ）質。

(4)汙（wū）泥負荷要適當。為保持厭氧消化過程三個階段（duàn）的平衡，使揮發性脂肪酸等中間產物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水（shuǐ）有機負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過（guò）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，獲得較高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上（shàng），甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當（dāng）被處理汙水懸浮物濃（nóng）度較大（一般指1000mg/L以上）時，就（jiù）應當對汙（wū）水進行沉澱、過濾（lǜ）、或浮選等適當的預處理，以降低進水的懸浮物（wù）含量，防止填料層堵塞。一般AF的進水懸浮物不超過200mg/L，但如果懸浮物可以生物（wù）降解而且均（jun1）勻分散在汙水中，則懸浮物（wù）對AF幾乎不產生不利影（yǐng）響。

(6)要充分創造厭氧環境。無氧是厭氧微生物正常活動的前提（tí），甲烷菌則必須在絕對（duì）的厭氧環境下才能高效率（lǜ）發揮作用。在汙水提升進入（rù）厭氧消化裝置、出水回流等環節都要（yào）盡可能避免與空氣的接觸，盡可能減少與空氣接觸的機會。如水流過程中盡量不要出（chū）現跌水、攪動（dòng）等現象，調節池、回流池等要加蓋封閉，汙（wū）水提升不要使用氣提泵。厭氧反應構築（zhù）物最好（hǎo）經過氣密試驗（yàn），確保嚴密無滲（shèn）漏。

2．厭氧生物反應器的控（kòng）製（zhì）指標

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

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應（yīng）器有機負荷（hé）超過正常範圍，在其他運行參數發生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即（jí）升（shēng）高。因（yīn）此可以（yǐ）將丙酸鹽和乙（yǐ）酸鹽濃度之比作為厭氧反應器超負荷引起運（yùn）行異常的靈敏而（ér）可靠的警示指標（biāo）。

(3)揮發性酸VFA：揮發性酸的異常升高是厭氧反應器中產甲烷菌代謝受到（dào）抑製的最有效指標。

(4)苯乙酸：苯乙酸是（shì）降解芳香組氨基（jī）酸和（hé）木質素等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（lǐ）出水中（zhōng）苯（běn）乙酸含量是（shì）比揮發性酸更為（wéi）敏感的反映厭氧反應器運行狀（zhuàng）態的（de）指標。

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

(6)一氧化碳CO:：CO的產（chǎn）生與甲（jiǎ）烷的產生密切相關，CO難溶於水，可以實（shí）現在線監測。氣相中CO的含（hán）量和液相（xiàng）中乙酸鹽的（de）濃（nóng）度有良好的相關性，CO的含量變化與重金屬和由有機毒性所引起的抑製作用也有關係。

3．厭氧生（shēng）物反應器維持（chí）高效率的基（jī）本條件

(1)適宜的pH值（zhí）：為使厭氧順利進行，反應器中（zhōng）的（de）pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規營養（yǎng）：反應器內（nèi）氮的濃度必須在40～70mg/L範圍內才能滿足需要，而磷和硫化物維持較（jiào）低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物（wù）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)必要的微量專性營養（yǎng）元素：對甲烷菌有激活作用的（de）專性營養元（yuán）素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚（shèn）至硒、硼等很多（duō）種，缺少（shǎo）其中一種就可能嚴（yán）重影響（xiǎng）整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一（yī）般在30～37℃的中溫條（tiáo）件下（xià）運行。

(5)對毒性適（shì）應（yīng）能力：必須（xū）完成厭氧微生（shēng）物對有毒物質適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間：要（yào）同時保證（zhèng）厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

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

(8)汙（wū）染物（wù）向微（wēi）生物的傳質良好：厭氧生物反應器內（nèi）的顆（kē）粒汙泥在流化狀態下傳質能力較好，但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜（mó）過厚都可能產生傳質問題，要定（dìng）期排出剩餘（yú）生物汙泥或提（tí）高回（huí）流比減少部分傳質阻（zǔ）力。