廢水厭（yàn）氧生（shēng）物處理是環境工程（chéng）與能源工程中（zhōng）的一項（xiàng）重要技術，是有機廢水強有力的處理方法之一，過去，它多用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料及（jí）其部分高濃度有機廢（fèi）水（shuǐ）的（de）處理，在建築物形式上主要采（cǎi）用普通（tōng）消化池，由於存在（zài）水力停留時間長、有機負荷（hé）低等缺點，較（jiào）長時間限製了（le）它在廢水處理中的應（yīng）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術受到重視，研究與實踐（jiàn）不斷深入，開發了（le）各種新型工藝與設備，大幅度地提高了厭（yàn）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

廢水厭氧生物處理是環境工程與能源（yuán）工程（chéng）中的一項重要（yào）技（jì）術，是有機（jī）廢水（shuǐ）強有力的處理方法之一（yī）。厭氧生化法與好氧生化法相比具（jù）有下列優缺點：

七個方麵的優點：

● 應用（yòng）範圍廣

● 能耗（hào）低

● 負荷高

● 剩餘汙泥量（liàng）少

● 氮、磷營養需要量較少

● 厭氧處理過程有（yǒu）一定殺菌作用，可（kě）以殺死廢水與汙水中的（de）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性或間歇性運轉。

三個方麵的（de）缺（quē）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（bèi）大

● 出水往往需要（yào）進一步處理，故一般在厭氧處理後串聯好氧處理

● 厭氧處（chù）理係統操作控製因素較為複雜

厭氧生（shēng）化法的應用範（fàn）圍

●有機汙泥（ní）處理（lǐ）

●高濃度有機廢水

●中、低濃度有機（jī）廢水

●城市（shì）廢水處理

厭（yàn）氧生化法的基本原理

基（jī）本定義：廢水厭氧生物（wù）處理是指在無分子氧條件下通過厭氧生物（包括兼氧生物）的作用，將（jiāng）廢水中的各種複雜有（yǒu）機物分子轉化成甲（jiǎ）烷、二（èr）氧化碳等物質（zhì）的過程，稱為厭氧消化。

汙水厭（yàn）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汙水中有機物質達到淨化的處理方法。在無（wú）氧的條件下，汙水中（zhōng）的厭氧細（xì）菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分解生成（chéng）有機酸（suān），然後在甲烷菌的作用下，進一步發（fā）酵形成（chéng）甲烷、二氧化（huà）碳和氫等，從而使汙水得到淨化。是生活汙（wū）水汙泥、高濃度有機物工業廢水和糞便等良好的處理方法之一。

厭氧消化（huà）處理分為三（sān）個階段：

第一階段：水解酸化階（jiē）段

第二階段：產氫產乙（yǐ）酸階段

第三階段（duàn）：產甲烷階段 

厭氧器工作原理

概述

厭氧器實際是（shì）將厭氧生物濾池（chí）AF與升流式厭氧汙泥反應器UASB組合在一起，因此又稱為UBF反應器。厭氧（yǎng）複合床反應器下部為汙泥（ní）懸浮層，而上部則裝（zhuāng）有填（tián）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）水係統與填料層之間留出一定（dìng）的空間，以便懸浮狀態的顆粒（lì）汙泥能在其中生長積累（lèi），因此又構成一個UASB處理工藝（yì）。當汙水依此通（tōng）過懸浮汙泥層及填料（liào）層，有機物將與汙泥層顆粒汙（wū）泥及填料生物膜上的微生物接觸（chù）並被分解（jiě）掉。

工作原理

經過調（diào）節（jiē）pH和溫度（dù）的廢水首先進（jìn）入反應器（qì）底部的混合區，並與（yǔ）來自（zì）外循環回流（liú）的泥水混合液充分（fèn）混合後進入（rù）顆粒汙泥膨脹床區進行COD生化降解，此（cǐ）處的COD容積負荷很高，大（dà）部分進水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由於沼氣氣（qì）泡形成過程中對液體做的膨脹功產生了氣提的作用（yòng），使得（dé）沼氣、汙泥和水的混合物上升，經（jīng）過填（tián）料區的降解後，混合液至（zhì）反（fǎn）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板（bǎn）下降至反應器（qì）底部的混合區，並於進水充（chōng）分混合後再（zài）次進入汙泥膨（péng）脹床區，形成所謂內循環。根據不同的進水COD負荷（hé）和反應器的不同（tóng）構造，外循環回流量可達進（jìn）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，其餘汙水繼續上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產沼（zhǎo）氣過程，提高和（hé）保證（zhèng）了出水水質。由於大部分（fèn）COD已經被（bèi）降解，所以填（tián）料區的COD負（fù）荷較低，產氣量也較小。該處產（chǎn）生的沼氣也是由三相分離器收（shōu）集（jí），通過集氣（qì）管導出處理係統。經過（guò）填料區處理（lǐ）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）則返回汙泥床。

厭氧器部件組成及特點

UBF的組成：厭氧器器器體為（wéi）玻璃鋼（gāng）整體纏繞的圓筒（tǒng）型（xíng）器體，無分段連（lián）接法蘭。具體結構由（yóu）器體、布水係統、汙泥床、生物載體區（qū）、三相分離器、浮渣速排裝置和回（huí）流係統等組成。

UBF反應器特點可歸納為（wéi）：

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

(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（yīng）器內平均汙泥濃度達（dá）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荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且（qiě）水力停留時間短，通常采用中溫厭氧消化，有時可以在（zài）常溫下運行。

(4)反應（yīng）器內設（shè）三相分離器，在沉澱區分離（lí）的（de）汙泥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水流來實現攪拌混合，也不需要混合攪拌（bàn）設備。因此，簡化了（le）工（gōng）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（de）厭（yàn）氧消化方法，厭氧（yǎng）複合床反應器（UBF）與厭氧生物濾池（chí）相比，減少了填料層（céng）的高度，也就減少了濾池被堵塞的可（kě）能性；與UASB法相比，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（yǎng）活（huó）性汙泥碎（suì）片，從而能使厭氧反應器保持較高的（de）微生物量，並使出水水質得到保（bǎo）證。

厭氧複合床反應器（qì）綜合了厭氧生物濾池與升流式厭氧汙（wū）泥反應器的優點，克服了它們的缺點，不但增加了生物量，而且提高了反應區的容積利用率，反應器的總（zǒng）高度可大於10m，從而減少了占地麵積，處（chù）理能力也有較大提高。

反應器采（cǎi）用玻璃鋼材質，一次整體纏繞工藝成（chéng）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（xī）儀、PH控製計、差壓變送器、壓力傳感器、流量傳感（gǎn）器、電導率儀、液（yè）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（jiè）麵上，使管理人（rén）員一（yī）目了（le）然，並有故障報警，便於管理與維護。 [2] 

厭氧器的運行（háng）管理

1．厭（yàn）氧生物處（chù）理（lǐ）設施（shī）運行（háng）管（guǎn）理應該注（zhù）意的問題

(1) 當被處理汙（wū）水濃度較高（CODCr值大於（yú）5000mg/L）時，必須采取（qǔ）回流的（de）運行方（fāng）式，回流比根據具體情況確定，有效的回流，不僅可以降低進水濃（nóng）度，還可以增大進水量，保證處（chù）理設施內（nèi）的水流分布均勻，避免出現短流現（xiàn）象。回流還可以防（fáng）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，也就是說可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低（dī）運行（háng）費用。厭氧反應（yīng）是產（chǎn）能過（guò）程，出（chū）水溫度（dù）高於進水．因此冬季氣（qì）溫低時，反（fǎn）應器內的溫（wēn）度恒定，盡可能使厭氧微（wēi）生在其最適（shì）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（dōng）季（jì））。因此，為節約（yuē）加溫所需（xū）能量，一方（fāng）麵要注意（yì）保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能（néng）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的特點，盡可能提高反（fǎn）應器內汙（wū）泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的（de）影響。

(3)沼氣要及時有（yǒu）效地排出。厭（yàn）氧消化過程必定伴隨著沼氣（qì）的產生，沼氣對（duì）汙泥可以起到攪拌和作用，促進汙水與汙泥的混合接觸（chù），這是其有利的（de）一麵。同時，沼（zhǎo）氣的存在也會起到類（lèi）似浮渣的作（zuò）用，沼氣向（xiàng）上溢出時將部分汙泥帶到液麵，導（dǎo）致浮渣（zhā）的產生和出水中（zhōng）懸浮物含量增（zēng）加及水質變差。因此，要設置氣（qì）體擋板（bǎn）和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留有足夠的沉澱（diàn）區，以保證出（chū）水（shuǐ）水質。

(4)汙泥負荷要適當。為保持厭氧消化過程三個階段的（de）平衡，使揮發性脂肪酸等中間產物（wù）的生成與消（xiāo）耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水有機負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應器內汙泥濃度，在保持相對較低的（de）汙泥負（fù）荷條件下，獲得較高（gāo）的容積負荷。一般來說，厭氧（yǎng）消化（huà）裝置的容（róng）積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以（yǐ）上，甚至高達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（shàng））時，就應當對汙（wū）水進行沉（chén）澱、過濾、或浮選等適當的預處理，以降（jiàng）低進水的懸浮物含量，防止填（tián）料層堵塞。一般AF的進水（shuǐ）懸浮物不超過200mg/L，但（dàn）如果懸浮物可以（yǐ）生物降解而（ér）且均勻分散在汙（wū）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（jìng）。無氧是厭氧微生物正常活動（dòng）的前提，甲烷菌則必須在絕（jué）對的（de）厭氧環境下才能（néng）高效（xiào）率（lǜ）發揮作用（yòng）。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（kě）能避免與空氣的（de）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現跌（diē）水、攪（jiǎo）動等現象，調節池、回（huí）流池等要加（jiā）蓋封閉，汙（wū）水提升不要使用氣提泵。厭氧反應（yīng）構築物（wù）最好經過氣密試驗，確保嚴密無滲漏。

2．厭（yàn）氧生物反應器的控製指標

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方（fāng）法判（pàn）定厭氧反應器內的多個氧化還（hái）原（yuán）組分係統是否平衡狀態，雖然這種方（fāng）法可靠（kào）性較差，但由於氧化（huà）還原電位測（cè）定（dìng）簡單，和其他監（jiān）測（cè）指標結合起來應用，有一定的指導意義。

(2)丙酸鹽和乙（yǐ）酸鹽濃度比：如果厭氧反應器有機負荷（hé）超過正常範圍，在其他運行（háng）參數發生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會（huì）立即升高。因此可以（yǐ）將丙（bǐng）酸（suān）鹽和（hé）乙酸（suān）鹽濃（nóng）度之比作為厭氧反應器超負荷引起運行異常的靈敏（mǐn）而可靠的警示指標。

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

(4)苯乙酸：苯乙酸是（shì）降解芳香組氨基酸和木（mù）質素等（děng）大分子有機物產生的中間產物，當處理（lǐ）含有這類汙染物的汙水時，厭氧（yǎng）處理出水（shuǐ）中苯乙酸含量是比揮（huī）發性酸更為敏感的（de）反映厭氧反應器運行狀態的指標。

(5)甲硫（liú）醇（chún）：甲硫醇（chún）氣味（wèi）獨特，即使含（hán）最很低，人（rén）們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加（氣味（wèi）突然出現或加大）往往表明進水中（zhōng）氯代烴類有毒物質（zhì）含量（liàng）突然增加。

(6)一氧化碳CO:：CO的產生與甲烷（wán）的產生密切相關，CO難溶於水，可以實現在（zài）線監測。氣相（xiàng）中CO的含量和液相中乙酸（suān）鹽的濃度有良好的相（xiàng）關性，CO的含量變化與重金屬和由有機毒性所引起（qǐ）的抑製作用也有關係。

3．厭氧（yǎng）生物反應（yīng）器維持高效率的基（jī）本條件

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

(2)充（chōng）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（mǎn）足（zú）需要，而磷和硫化物維持（chí）較低的濃度（dù）即可滿足（zú）需要。甲烷菌對硫（liú）化物和磷有專性需要，必須（xū）在反應器內保證其含量，有時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養元素：對甲烷菌有激活作用的專（zhuān）性營養（yǎng）元（yuán）素有鐵、鈷、鎳、鋅（xīn）、錳、鉬、銅甚至硒（xī）、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整（zhěng）個生（shēng）物（wù）處（chù）理過程。

(4)合適（shì）的溫度：厭氧反（fǎn）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（chéng）厭氧微生物（wù）對有毒物質適應（yīng）性的（de）馴（xùn）化。

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

(7)適量的碳（tàn）源：來自進水（shuǐ）中的有機物要（yào）滿足異養型甲烷（wán）菌用（yòng）於生（shēng）物合成所需要的碳源，同時反應（yīng）器內的溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的（de）碳源。

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