廢水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中的一項重要技術，是有機廢水強有力的處理方法之一，過去，它多用於（yú）城市汙水廠的汙泥、有機廢料及其部分（fèn）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（shí）間限製了（le）它（tā）在廢水處理（lǐ）中的應用，20世紀70年（nián）代以來，世界能源（yuán）短缺日益突出，能生產能源的廢水厭（yàn）氧技（jì）術受到重視，研究與（yǔ）實踐（jiàn）不（bú）斷深入，開發了各種新型工藝與設備（bèi），大幅度地提（tí）高了厭氧反應器內活性汙泥的（de）持有量，使處理時間大大縮短，效率（lǜ）提高。

厭氧生化法的基本介紹

廢水厭氧生物處理是（shì）環境工程與能（néng）源工程中的一項重要技術，是有機廢水強有力的處理方法之（zhī）一（yī）。厭氧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：

● 應（yīng）用範圍廣

● 能耗低

● 負荷高

● 剩餘汙泥量少

● 氮、磷營養需要量較少（shǎo）

● 厭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（zhǎng）期儲存，厭氧反應器可以季（jì）節性（xìng）或間歇性運（yùn）轉（zhuǎn）。

三個方麵的缺點：

● 厭氧微生物（wù）增（zēng）殖緩慢（màn），因（yīn）而（ér）厭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（yī）般（bān）在厭氧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

厭氧生化法的應用範圍

●有機汙泥處理

●高濃度有（yǒu）機廢水

●中、低濃度有機廢水

●城市（shì）廢水處理（lǐ）

厭氧生化法的基本原理

基本定義：廢水厭氧生（shēng）物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧生物（包括兼氧（yǎng）生物）的（de）作用，將廢水（shuǐ）中（zhōng）的（de）各種複雜有機物分子轉（zhuǎn）化成甲烷、二氧化碳等物質的過程，稱為厭氧消化（huà）。

汙（wū）水厭氧生物處理是在無氧的條（tiáo）件下利用厭氧微生物的降解作用使汙水中有（yǒu）機（jī）物質達到淨化的處（chù）理方法（fǎ）。在無氧的條件下（xià），汙水中的厭氧細菌（jun1）把（bǎ）碳水化合物、蛋白質、脂肪等（děng）有機物分解生成有機酸，然後在（zài）甲烷菌的作用下，進一步（bù）發酵形成甲烷、二氧化碳和氫等，從而使汙水得到淨化。是生活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢水和糞便等（děng）良好的處理方法（fǎ）之一。

厭氧消化處理分為三個階段：

第一階段：水解酸化階段

第二階段（duàn）：產氫（qīng）產乙酸階段

第三階段：產甲（jiǎ）烷階段 

厭氧器工作原理

概述

厭氧器實（shí）際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭氧汙泥反應器UASB組合在一起，因此又（yòu）稱為UBF反應器。厭氧複合床反應（yīng）器下部為汙泥懸浮（fú）層，而上部則裝有填料。可以看做（zuò）是將升流式厭氧（yǎng）生物濾池的填料層厚（hòu）度適當減小，在池底布水係統與填料層（céng）之間留出一定的空間，以便懸浮狀態的顆粒汙泥能在其中（zhōng）生長積累，因此又構成一個UASB處理工（gōng）藝。當汙（wū）水（shuǐ）依（yī）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（wù）接觸並被分解掉。

工作原理

經過調節pH和溫度的廢水首先進入反應器底部的混合區（qū），並與來自外循（xún）環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生化降解，此處的COD容（róng）積負荷很高，大（dà）部分（fèn）進（jìn）水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由於沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功（gōng）產生了氣（qì）提的作用，使得沼氣、汙泥和水的混合物上升，經過填料區的降解後，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（bìng）被導出處理係統。泥（ní）水（shuǐ）混合物則沿擋泥（ní）板下降至反（fǎn）應器底部（bù）的混合區，並於（yú）進水充分（fèn）混合後再次進入汙泥（ní）膨脹床區，形成所謂內循環。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（liàng）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，其餘汙水繼（jì）續上升，汙水進入填料區進行剩（shèng）餘COD降解與產沼氣過程，提高和保證了出水（shuǐ）水質。由於大部分COD已經（jīng）被降解，所（suǒ）以填料區的COD負（fù）荷較低，產氣量也較小。該處產生的沼氣也（yě）是（shì）由三相分離器（qì）收（shōu）集，通過集氣管（guǎn）導出處理係統。經過填料區處理後的廢水經三相分離器作（zuò）用後，上清液（yè）經出水區（qū）排走（zǒu），顆粒汙（wū）泥則返回汙泥床。

厭（yàn）氧器部件組成及特點

UBF的組成：厭氧（yǎng）器器（qì）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（gòu）由器體、布水（shuǐ）係統、汙（wū）泥床、生物載（zǎi）體區、三相分離器、浮渣速（sù）排裝（zhuāng）置（zhì）和回流係統等組（zǔ）成。

UBF反應器特點可歸（guī）納為：

(1) UBF反應器結構緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與升流式厭氧汙（wū）泥反應器（UASB），和沉澱於一（yī）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（yīng）器內平均汙泥濃度達到30～40g/L,底部汙泥濃（nóng）度可高達60～80g/L。

(3) UBF反（fǎn）應器具有很高的容積（jī）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（yòng）中（zhōng）溫厭氧消化，有時可以在常溫（wēn）下（xià）運行（háng）。

(4)反應器內設三相分離器，在沉澱區分離的汙泥能自動回流到反應區，而（ér）切還增加（jiā）了回流裝置。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（xū）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，維護運行較簡（jiǎn）單。

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

厭氧複合床反應器綜合了厭氧生（shēng）物濾（lǜ）池與升流式厭氧汙泥反應器的優點，克服了它（tā）們的缺點，不但增加了生物量，而且提高了反應區的容積利用率，反（fǎn）應器的（de）總（zǒng）高度可大於10m，從而減少了占（zhàn）地麵（miàn）積，處理能力也有（yǒu）較大（dà）提高。

反應（yīng）器采用玻璃鋼材質，一（yī）次整（zhěng）體纏繞工藝成型，製（zhì）作方便、強度高、占地麵積小（xiǎo）、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗老化（huà）、使用壽命長。

反應器（qì）可配（pèi）備在（zài）線分析儀、PH控製（zhì）計、差壓變送器、壓（yā）力傳感器、流量傳（chuán）感器、電導率儀、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（xíng）式顯示在顯示器（qì）界麵上，使管理人員一目了然，並有故障報警（jǐng），便於管理與維護。 [2] 

厭氧器的運行管理

1．厭氧生物處理（lǐ）設施（shī）運行管理應該注意的問題

(1) 當被處（chù）理（lǐ）汙水濃度較高（CODCr值大於5000mg/L）時，必須采取回流的運行方式，回流比根據具體情況確定，有效的回（huí）流，不僅可以降低進水濃度，還可以增大進水量，保證處（chù）理設施內的水流分布均勻，避免出現短流現象。回流還（hái）可（kě）以防止進水濃度和厭氧反應器內pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩進（jìn）行，也就是說可以（yǐ）減少厭氧（yǎng）反應對堿度的需求量，降低運行費用。厭氧反應是產能過程，出水溫度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內的溫度（dù）恒定，盡可能使厭氧微生在其最適宜溫度下活動。

(2)一般（bān）的工業廢水溫度（dù）難以達到35℃，需要加（jiā）熱（尤其在冬季）。因此，為節約加溫（wēn）所需能量，一方麵要注意（yì）保溫（wēn）（包括采取加大回流量（liàng）等措施），盡可能防止反應器（qì）熱量（liàng）散失，另一方而要充（chōng）分發揮反應器內（nèi）汙泥濃（nóng）度較大的特（tè）點，盡可（kě）能提高（gāo）反（fǎn）應（yīng）器內汙泥濃度（dù），減弱溫度對厭氧反應的影響。

(3)沼氣要及時有效地排出。厭氧（yǎng）消化過程必定伴隨著沼氣的產生，沼氣對汙泥（ní）可以起到攪拌和作用，促進汙（wū）水（shuǐ）與汙泥的混合接觸，這（zhè）是其有利的（de）一麵。同時，沼氣的存在也會起到類似（sì）浮渣的作用，沼氣向上溢出時將部分汙泥帶到液麵，導致浮渣的產生和（hé）出水中（zhōng）懸浮物含量增加及（jí）水質變差。因此，要設置氣體擋板（bǎn）和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近（jìn）留有（yǒu）足夠的沉澱（diàn）區，以保證出水水質。

(4)汙泥負荷要適（shì）當。為保持厭氧消化過程三個階段的平衡，使（shǐ）揮發性脂肪（fáng）酸等（děng）中間（jiān）產物的生成與消（xiāo）耗平衡（héng），防止酸積累導致pH值下降，進水有機（jī）負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可（kě）以通過提（tí）高反應器內汙泥濃度，在保持相對（duì）較低的汙泥（ní）負荷條件下，獲得較高的容積（jī）負荷。一（yī）般來（lái）說（shuō），厭氧消（xiāo）化裝置的容（róng）積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處理汙水懸（xuán）浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時，就應當對汙水進行沉澱（diàn）、過（guò）濾、或浮選等適當的預處理，以降低進水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進水懸浮（fú）物不超過200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在（zài）汙（wū）水中，則懸浮物（wù）對AF幾乎不產生不利影響。

(6)要充分創造厭氧環境。無氧是厭氧微生物正（zhèng）常活動的前提，甲烷菌則必須在絕對的厭氧環境下才能高效率發揮（huī）作用。在汙水提升進入厭氧消化（huà）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（néng）減少與空氣接觸的機會。如水流過（guò）程中盡量不要出現跌水、攪動等現象，調節池、回流池等要加蓋封（fēng）閉（bì），汙水提升不要使用氣提泵。厭氧反應構築物最好經過氣密試驗，確保嚴密無滲漏。

2．厭氧生物（wù）反應器的控製指標

(1)氧化還原電位：利（lì）用（yòng）測定氧（yǎng）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（fǒu）平衡狀態，雖然這種方法可靠性較（jiào）差，但由於（yú）氧化還原電位測定簡單（dān），和其他（tā）監測指標結合起來應用，有一定的指導意義。

(2)丙酸鹽（yán）和乙（yǐ）酸鹽濃度比：如果厭氧反應器（qì）有機（jī）負荷超過正（zhèng）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升高。因（yīn）此可以將丙酸鹽和（hé）乙酸鹽（yán）濃度之比作為厭氧反應器（qì）超負荷引起運行異常的靈敏而可（kě）靠的警示指標。

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

(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香組氨基酸和（hé）木質素（sù）等大分子有機物產生的中間產（chǎn）物，當處理含有這類汙（wū）染物的汙水時，厭氧處理出水中苯乙（yǐ）酸（suān）含量是比揮發性酸更為敏感的反映厭氧（yǎng）反應器運行狀（zhuàng）態的指標。

(5)甲（jiǎ）硫醇：甲硫醇氣（qì）味獨特，即使含最很低，人們（men）也能憑嗅覺感覺出（chū）來。甲硫醇含量突然增（zēng）加（氣味突然（rán）出現或（huò）加大）往往表明進水中氯代烴（tīng）類有毒物質含量突（tū）然（rán）增加。

(6)一氧化碳CO:：CO的（de）產生與甲烷的產生密切（qiē）相關，CO難溶於（yú）水，可以實現在線監測（cè）。氣相中（zhōng）CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度有良好的相關性（xìng），CO的含量變（biàn）化與（yǔ）重金（jīn）屬和（hé）由有機毒性所引（yǐn）起的抑製作用也有關係。

3．厭氧生物反應器維持（chí）高效率的基本條件

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

(2)充足的常規營養：反應器內氮的（de）濃度必須在40～70mg/L範圍內才能滿足需要（yào），而磷和硫化物維持較低的（de）濃度即（jí）可滿足需要。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（xū）要向進水中投加（jiā）磷肥和（hé）硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養（yǎng）元素：對（duì）甲烷菌有激活作用的專（zhuān）性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重（chóng）影響整（zhěng）個（gè）生（shēng）物（wù）處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條（tiáo）件下運行。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對有（yǒu）毒物質適應（yīng）性（xìng）的馴化。

(6)充足的代（dài）謝時間：要同時保（bǎo）證厭（yàn）氧生物（wù）處理（lǐ）的水力停（tíng）留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的（de）有機（jī）物要滿足異養型甲烷菌用於生物合成所（suǒ）需要（yào）的碳源，同時反應器內的溶解性C02要滿足自養型甲（jiǎ）烷菌所需要的碳源。

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