廢水（shuǐ）厭氧生物處（chù）理（lǐ）是（shì）環境工程與（yǔ）能源工程中的一項重要技（jì）術，是有機廢水強有力的處理方法之一，過去，它多用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料及（jí）其部分高濃度有機廢水的處理，在建（jiàn）築物形式上主要（yào）采用普通消化池，由於存（cún）在水力停留時（shí）間長、有機負（fù）荷（hé）低（dī）等缺點，較長時間限製了它在（zài）廢（fèi）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，能生產能源的廢水厭氧技（jì）術受到重視，研究與實踐不斷深入，開（kāi）發了各種新型（xíng）工藝（yì）與設備，大幅度地提高（gāo）了厭氧反（fǎn）應器（qì）內活性汙泥的持有量，使處理時間大大（dà）縮短，效率提高。

厭氧生化法的基（jī）本介紹

廢水厭氧生物（wù）處理是環（huán）境工程與能源（yuán）工程中的一項重要技（jì）術，是有機（jī）廢水強有力的處理方法之（zhī）一。厭（yàn）氧生化法與好氧生化法相比具有下列優缺（quē）點：

七個方麵的優點（diǎn）：

● 應用範（fàn）圍（wéi）廣

● 能耗低

● 負荷高

● 剩（shèng）餘汙泥（ní）量少

● 氮、磷營養需要量較少

● 厭（yàn）氧處理過程有一（yī）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，厭氧反應器可以季節（jiē）性或（huò）間歇性運（yùn）轉。

三（sān）個方麵（miàn）的缺點：

● 厭氧微生（shēng）物增殖緩慢，因而（ér）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（lǐ）後串聯好（hǎo）氧處理

● 厭氧（yǎng）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（yǒu）機（jī）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

厭氧生化法的基本原理

基本定義（yì）：廢水厭氧生物處理是指在（zài）無分子氧條件下通（tōng）過厭氧生物（包括兼氧生物）的作用，將廢水中（zhōng）的各種複雜有機物分子轉化成（chéng）甲烷、二氧化碳等物質的過（guò）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生物的降解作用使（shǐ）汙水中有機物質達到淨化的處理方法。在無氧的條件下，汙水中的厭氧細菌把碳（tàn）水化合物、蛋白（bái）質（zhì）、脂肪等有（yǒu）機物分解生成有機（jī）酸，然後在甲烷菌的作（zuò）用下（xià），進一（yī）步發酵形成甲烷、二氧（yǎng）化碳和氫等，從而使汙水得到淨化。是生活汙（wū）水汙泥、高濃度有機物工（gōng）業廢水和糞便等良好的處理方法之一。

厭氧消化處理（lǐ）分為三個階段：

第一階段：水解酸化階段

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

概述

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

工作原理

經過調節（jiē）pH和（hé）溫度的（de）廢水首（shǒu）先進入反應器底部的混合區，並與來（lái）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（péng）脹床區（qū）進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進（jìn）水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由於沼（zhǎo）氣氣泡形成（chéng）過程（chéng）中對液體做的膨脹功產生了氣提的作用，使得沼氣、汙泥（ní）和水的混合物上升，經過填料區的降解（jiě）後，混合液（yè）至反應器頂部的三（sān）相分離器，沼（zhǎo）氣在該處與泥水分離後並被導出處（chù）理係統。泥（ní）水混合物則沿擋泥（ní）板下降至反應器底部的混合區，並於進水充分混合（hé）後再次進入（rù）汙泥膨脹床區，形成所謂內循環（huán）。根據不同的（de）進水COD負荷和反應器（qì）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（hòu）的廢水除一部分（fèn）參與循環外，其餘汙水繼續上升，汙水進入填料（liào）區進行剩餘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已經被降解，所以填料區的COD負荷較低，產氣量也較（jiào）小。該處產生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集氣管導（dǎo）出處理係統。經過填料區處（chù）理後的廢水經三相分離器作用後，上清液經出水區排走，顆粒汙泥（ní）則返回汙泥（ní）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（yuán）筒型器體，無分段連接法（fǎ）蘭。具體結（jié）構由器（qì）體、布水係統、汙泥床、生物載體（tǐ）區（qū）、三相分離器、浮渣速排（pái）裝置和回流係統等（děng）組成。

UBF反應器（qì）特點可歸納為：

(1) UBF反應器結構緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與升（shēng）流式厭氧汙泥反應器（qì）（UASB），和沉澱於（yú）一體。

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

(3) UBF反應器具（jù）有很高的（de）容積負荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達（dá）30kgCODcr/(m3·d)。而且水力（lì）停留時間短，通常采用中溫厭氧消化，有時可以在常溫（wēn）下運（yùn）行。

(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，而切（qiē）還增加了回流裝置。並利用自身產生的沼氣和進水水流來實現（xiàn）攪拌混合，也不需要混合攪拌（bàn）設備。因此，簡化（huà）了工（gōng）藝環節和減少了係統工藝設備，維護運行（háng）較簡（jiǎn）單。

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

厭氧（yǎng）複合（hé）床反（fǎn）應器綜合了厭氧（yǎng）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，不但增加了（le）生（shēng）物量，而且提高了反應區的容積利用率，反應器的總高度可大（dà）於10m，從而減少（shǎo）了占（zhàn）地麵積（jī），處（chù）理能力也（yě）有（yǒu）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、強度高、占地麵積小、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長。

反應器可配備在線分析儀、PH控製計、差（chà）壓變送（sòng）器、壓力傳感器、流量傳感器、電（diàn）導率（lǜ）儀、液位控製計、電磁閥、變頻器（qì）及控（kòng）製櫃等組（zǔ）成的控製係統，以上控製情況均以數字形式顯示（shì）在顯示器（qì）界（jiè）麵（miàn）上，使管理人員一目了然，並有故障報警，便於管理（lǐ）與維護（hù）。 [2] 

厭氧器（qì）的運行管理

1．厭氧生物處理設施運行管理應該注意的問題

(1) 當被處理汙水濃度（dù）較高（CODCr值大於5000mg/L）時，必須采取（qǔ）回流的運行方式，回流比根據具體情況確定，有效的回流，不僅可以（yǐ）降低進水濃度，還（hái）可以增大進水量，保證處理設施（shī）內的水流分布均勻，避免出現短流現象。回流還可以防止進水濃度和厭氧反（fǎn）應器內pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩（wěn）進行，也就是說可以減少（shǎo）厭氧反應對（duì）堿度的需求量，降低運行費用。厭氧反（fǎn）應（yīng）是產能過程，出水溫度高於進水．因此（cǐ）冬季氣溫低時，反應器內的溫度恒定（dìng），盡可能使厭氧微生在其最適宜溫度下活動（dòng）。

(2)一般的工業廢水溫度難以達到（dào）35℃，需要加熱（尤（yóu）其在冬季（jì））。因此，為節約加溫所需能量，一方麵要注意保溫（包（bāo）括采取加大回流量等措施），盡可（kě）能防止反應器熱量（liàng）散失，另一方而要充分發揮反應器內汙泥濃度較大的（de）特點，盡可能提高（gāo）反應器內汙泥濃度，減弱溫度對厭（yàn）氧（yǎng）反應的影響。

(3)沼氣（qì）要及時有（yǒu）效地排出。厭氧消化過程必定伴隨著沼氣的產生，沼氣對汙泥可以起到攪拌和（hé）作用，促進汙水與汙泥的混合接觸，這是其有利的一麵。同時，沼氣的存在也會起到類似浮渣的作用，沼氣向上溢出時（shí）將部分汙泥帶到液麵，導致浮渣的產（chǎn）生和出水中懸浮物含量增加及水質變差。因（yīn）此，要設置氣體擋板和集氣罩，將沼氣從（cóng）厭氧消化裝置內引出，在出水（shuǐ）堰附近留有足夠的沉澱區，以保證出水水質。

(4)汙泥負荷要適當。為保持厭氧消化過程三個階段的平衡，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（dǎo）致pH值下降，進水有機負荷不宜過高，一般（bān）不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應器內（nèi）汙（wū）泥濃度，在保持相對（duì）較低的汙泥負荷（hé）條件下，獲得較高的容（róng）積負荷。一（yī）般來說（shuō），厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚（shèn）至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處（chù）理汙水懸浮物濃度（dù）較大（一般指1000mg/L以上）時，就應當對汙（wū）水進行沉澱、過濾、或（huò）浮選等適（shì）當的預處理，以降低進水（shuǐ）的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一（yī）般AF的進水懸（xuán）浮物（wù）不超過200mg/L，但如果懸浮物可以生（shēng）物降解而且均勻分散在汙水中，則懸浮物對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，甲烷菌（jun1）則必須在（zài）絕對的厭氧環境下才能高效率發（fā）揮作用。在汙（wū）水提升進入厭氧消化裝置、出水回流等環（huán）節都要盡（jìn）可能（néng）避免與空氣的接（jiē）觸，盡可（kě）能（néng）減少與（yǔ）空氣接觸的機（jī）會。如水流過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（gài）封（fēng）閉，汙水提（tí）升不要使用氣提泵。厭氧（yǎng）反應構築物最好經過氣密試驗，確保嚴密無滲漏。

2．厭氧生物反應器的控製（zhì）指標

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

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧（yǎng）反應器有機負荷超（chāo）過正常範圍，在其（qí）他運行參數發生變化之前，丙酸鹽（yán）和乙酸鹽濃度之比會立即升（shēng）高。因（yīn）此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧（yǎng）反應器超負荷引（yǐn）起運行異常的靈敏而可（kě）靠（kào）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甲烷菌代謝（xiè）受（shòu）到抑製的最有效指標（biāo）。

(4)苯乙酸：苯乙酸是降解（jiě）芳香組氨基酸和木質素等大分子有機物產（chǎn）生的中間產物，當處理含有這類汙染物的汙水時，厭氧處理出水中苯乙酸含量是比揮發性酸更為敏感的（de）反（fǎn）映厭氧反應器運行狀態的指標（biāo）。

(5)甲硫醇：甲（jiǎ）硫醇氣味獨特，即使含最很低，人們也能憑嗅覺感覺出來。甲（jiǎ）硫（liú）醇含量（liàng）突（tū）然增加（氣味突然出現或加大）往往表明進（jìn）水中氯代烴（tīng）類有毒物質含（hán）量突（tū）然增加。

(6)一氧化碳CO:：CO的產生與甲烷的產（chǎn）生密切相關，CO難溶（róng）於水，可以（yǐ）實現在線監測。氣（qì）相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度有良好的相關性，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（zhí）必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規營養（yǎng）：反應器（qì）內氮（dàn）的濃度必須在40～70mg/L範圍內才能滿足需要，而磷和硫化物（wù）維持較低的濃度即（jí）可滿足需要。甲烷菌對硫（liú）化（huà）物和磷有專性（xìng）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（lín）肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性（xìng）營養元素：對甲烷菌有激活作用的專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚（shèn）至硒（xī）、硼等很多種，缺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（lì）：必須完成厭氧微生物對（duì）有毒（dú）物質適應性的馴化。

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

(7)適量（liàng）的碳源：來（lái）自進水（shuǐ）中的有機物要滿足異養型甲烷菌用於生物合（hé）成所需（xū）要的碳（tàn）源，同時反應器內的溶（róng）解性C02要（yào）滿足（zú）自養（yǎng）型甲烷菌所需要的碳源。

(8)汙染物向微生物的傳質良好（hǎo）：厭氧生物反應（yīng）器內的顆粒汙（wū）泥在流（liú）化狀態下傳質能力較（jiào）好，但生物量過多積累或使用厭（yàn）氧生物膜法（fǎ）時生物膜過（guò）厚都可能產生傳質問（wèn）題（tí），要（yào）定期（qī）排出剩餘生物汙泥或提高回流比減（jiǎn）少部分傳質（zhì）阻力。