廢（fèi）水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中的一項重要技（jì）術，是有機廢水強有（yǒu）力的處（chù）理方法之一，過去，它多（duō）用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料（liào）及其部分高濃度有機廢水的（de）處理，在建築物形式上主要采（cǎi）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（jiān）限製了（le）它在廢水處理中的應用，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術受到（dào）重視，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（yàn）氧反應（yīng）器內活性汙泥的（de）持有量，使處（chù）理時間大（dà）大縮短，效率提高（gāo）。
厭（yàn）氧生化法的（de）基本介紹
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。厭氧生化法與好氧生化法相（xiàng）比具有下列優缺點：
七個方麵的（de）優點：
● 應用範圍廣
● 能耗低
● 負荷高（gāo）
● 剩餘汙泥量少
● 氮、磷營養需（xū）要量較少
● 厭氧（yǎng）處理（lǐ）過程有一定殺菌作用（yòng），可以殺死廢水與汙水中的寄生蟲（chóng）、病（bìng）毒等
● 厭氧活性汙泥可以長期儲存，厭氧（yǎng）反（fǎn）應器可以季節性或間（jiān）歇性運轉。
三個方麵的缺點：
● 厭氧微（wēi）生（shēng）物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和（hé）處理時間比（bǐ）好氧設備大
● 出水往（wǎng）往需要進一（yī）步處（chù）理（lǐ），故一般在厭氧處（chù）理（lǐ）後串聯好氧處理
● 厭氧（yǎng）處理係統操作控製因素較為複雜
厭氧（yǎng）生化法的應用範圍（wéi）
●有機汙泥處理
●高濃度有（yǒu）機廢水
●中、低濃度有（yǒu）機（jī）廢水
●城市（shì）廢水處理
厭氧生化法的基本原理
基本定義：廢（fèi）水厭氧生物處理是指在無分子（zǐ）氧條件下通過厭氧生物（包括兼氧生物（wù））的作（zuò）用，將廢水（shuǐ）中的各種複雜有機物分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質（zhì）的過程，稱為厭氧（yǎng）消化。
汙水（shuǐ）厭氧生物處理是在無氧的（de）條（tiáo）件下利（lì）用厭（yàn）氧微生物的降解作用使汙水（shuǐ）中有機物質達到淨化的處理方法。在無氧（yǎng）的條件下，汙水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋（dàn）白質、脂（zhī）肪等有機物分解生成有機酸，然後在甲烷菌的作用下，進一步發酵（jiào）形成甲烷、二氧化碳和氫（qīng）等，從而使汙（wū）水（shuǐ）得到淨化。是生（shēng）活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢水和糞便等良好的處理方法（fǎ）之一。
厭氧（yǎng）消化處（chù）理分（fèn）為三個階段：
第一階段：水（shuǐ）解酸化階段
第二階段：產氫產乙酸階段（duàn）
第（dì）三階（jiē）段：產甲烷階段
厭氧器工作原理
概述（shù）
厭氧器實（shí）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（cǐ）又稱為UBF反應器。厭氧複合床反應器下部為汙泥（ní）懸浮層，而上部則裝有填（tián）料。可以看（kàn）做是將升流式厭氧生物濾（lǜ）池的填料層厚度適當減小，在池底布水係統與填料層之間留出一定的空間，以便懸浮（fú）狀態的顆粒汙泥能在其（qí）中生長積累，因此又構成（chéng）一個UASB處理工（gōng）藝。當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（liào）生物膜上的微生物接觸並被分解掉（diào）。
工作（zuò）原理
經過調節pH和溫度的廢水首先進入反應器底（dǐ）部的混合區，並與來自外循環回流的泥水（shuǐ）混合（hé）液充分混合後進入顆（kē）粒汙泥膨脹床區進（jìn）行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部（bù）分進水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產生了氣提的作用，使得沼氣、汙（wū）泥和水的混合物上（shàng）升，經過填料區的降解後，混合液至反應器頂部的三（sān）相分離器，沼（zhǎo）氣在該處與泥水分離後並被導出處理係統。泥水混（hún）合物（wù）則（zé）沿擋泥板下降至反應器底部的混合區，並於進水充分混合後再次進入汙泥膨脹（zhàng）床區，形（xíng）成所謂內循環。根（gēn）據不同的進水COD負荷和反應器（qì）的不（bú）同構（gòu）造，外循環（huán）回流量可達進水（shuǐ）流量的0.5-10倍。經膨脹床處理（lǐ）後的廢水除一部分參與循環（huán）外，其餘（yú）汙（wū）水繼續上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產（chǎn）沼（zhǎo）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負荷較低，產氣量也較（jiào）小。該處產（chǎn）生的沼氣也是由三相（xiàng）分離器收集，通過集氣管導出處理係統（tǒng）。經過填料區處理後的廢（fèi）水經三相（xiàng）分（fèn）離（lí）器作用後，上清液經出水區排走，顆粒汙泥則返回汙泥床。
厭氧器（qì）部件（jiàn）組成及特點（diǎn）
UBF的組成：厭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。具體結構由器體、布（bù）水係統、汙泥床（chuáng）、生物載體區、三相分離器、浮渣速排裝置（zhì）和回流係統等（děng）組成。
UBF反應器特點可歸納為：
(1) UBF反應器結（jié）構緊湊， 集厭（yàn）氧生物濾池（AF）與升（shēng）流式厭氧汙泥反應器（qì）（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（chéng）顆粒（lì）汙泥，使反應器內平均汙（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（jī）負荷，一般（bān）為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時（shí）間短，通常采用中溫厭氧（yǎng）消化，有時可以在常溫下運行。
(4)反應器內設三相分離器，在沉澱區（qū）分（fèn）離的汙（wū）泥能自（zì）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（jiǎo）拌混合，也不（bú）需要混合攪（jiǎo）拌設備。因此，簡化了工藝環節和減少了（le）係統工藝設備，維護（hù）運行較簡單。
(5) UBF反應器內設有（yǒu）生（shēng）物載體區，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（yīng）器（UBF）與（yǔ）厭氧生物濾池相比，減少了（le）填（tián）料層的高度（dù），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（wù）的載體，又可截留水流（liú）中的懸浮厭氧活性汙泥碎片，從而（ér）能使厭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（fù）合床反應器綜合了厭（yàn）氧生物濾池與升流（liú）式（shì）厭氧汙泥反應器的優點（diǎn），克服了它們的缺點，不但增加了生物量，而且提（tí）高（gāo）了反應區的容積利（lì）用率（lǜ），反應器（qì）的總高度可大（dà）於10m，從而（ér）減少了占地麵積（jī），處（chù）理能力也有較大提高。
反應器采用玻璃鋼材質（zhì），一次整體纏繞工藝成型，製（zhì）作方便、強度高、占地麵積小、處理效率（lǜ）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、差壓變（biàn）送器、壓力傳感（gǎn）器、流（liú）量傳（chuán）感器（qì）、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（zhì）係統，以上控製情（qíng）況均以數（shù）字形式顯示在顯示器界麵上，使管理人員一目了然，並（bìng）有故障報（bào）警，便於管理（lǐ）與維護。 [2]
厭氧（yǎng）器的運行管（guǎn）理
1．厭氧生物處理（lǐ）設施運行管理應該注意的問題
(1) 當被處理汙水濃度較高（CODCr值大於5000mg/L）時，必須采（cǎi）取回（huí）流的運行方（fāng）式，回流比根據（jù）具體情況確定，有效的回流，不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均勻，避免出現短流現象。回流還可以防止進水濃度和（hé）厭氧反應（yīng）器內pH值的劇烈波動，使厭氧反應（yīng）平穩進行，也就是說可以減少（shǎo）厭氧（yǎng）反應對堿度的需求量（liàng），降低運行費用。厭氧反應是產能過程，出水溫度高於進水（shuǐ）．因此冬季（jì）氣溫低時，反應器內的（de）溫度恒定，盡可能使厭氧微生（shēng）在其最適（shì）宜溫度下活動。
(2)一般的工（gōng）業廢水溫度難以達到（dào）35℃，需要加熱（rè）（尤其在冬季）。因此，為節（jiē）約加溫所需能（néng）量，一方麵要注（zhù）意保溫（包括（kuò）采取加大回流量等措施），盡可能防止反應器熱量散失，另一方而要充分發揮反應器內（nèi）汙泥濃度較大的特點，盡可能提高反應器內汙泥濃（nóng）度，減弱溫度對厭氧反應的影響。
(3)沼氣要及（jí）時有效地（dì）排出（chū）。厭氧消化過程必定伴隨著（zhe）沼氣的產生，沼氣對汙泥可以起到攪拌和作用，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，沼氣向上溢出時將部分汙泥帶到液麵，導致浮渣的產生和出（chū）水中懸浮物含（hán）量增加及水質變差。因（yīn）此，要（yào）設（shè）置氣體擋板和（hé）集氣罩，將沼氣從厭（yàn）氧消化裝置（zhì）內引出，在出水堰附近留有足夠（gòu）的沉澱區（qū），以保證（zhèng）出水（shuǐ）水（shuǐ）質。
(4)汙泥負荷要適當。為保持厭氧消（xiāo）化過程（chéng）三個階段的平衡，使揮發性脂肪酸等中間產物（wù）的生成與消耗平衡，防止酸積（jī）累導致pH值下降，進（jìn）水有機負荷（hé）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，在保持相對較低的汙泥負荷條件下，獲得較高的容積負荷。一般（bān）來說，厭氧消化裝置的（de）容積負荷都在（zài）5kg CODcr/(m3·d)以上，甚（shèn）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，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（kě）以生物降解而且均勻分散在汙水中（zhōng），則懸（xuán）浮物對AF幾乎不產生不利影響（xiǎng）。
(6)要充分創造厭氧環境（jìng）。無氧是厭（yàn）氧微（wēi）生（shēng）物正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕對的厭氧環（huán）境（jìng）下才能高效率發揮作用。在汙水提升進入厭氧消（xiāo）化裝置（zhì）、出（chū）水回流等環節都要盡可（kě）能避免與空氣的接觸，盡可能減少與（yǔ）空氣接觸的（de）機會。如水流過程中盡量不要出現跌水、攪動等現象，調（diào）節池、回流池等要加蓋封閉，汙水提升（shēng）不（bú）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．厭氧生物反應器的控製指標（biāo）
(1)氧化（huà）還原電位：利用測定（dìng）氧化還原電位的方法判定厭（yàn）氧反應器內的多個氧化還原（yuán）組分係（xì）統是否平衡狀態，雖然這種方法可靠（kào）性較差，但由於氧化（huà）還原電位測定（dìng）簡單，和（hé）其（qí）他監測指標（biāo）結合起來應用，有一定（dìng）的指導意義。
(2)丙酸鹽（yán）和（hé）乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器（qì）有機負荷超過正常（cháng）範圍，在其他（tā）運行參數發生（shēng）變化之前，丙酸鹽和乙酸（suān）鹽濃度之比會（huì）立即升高。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（qì）超負荷引起運行異常的（de）靈敏而可靠（kào）的警示指標。
(3)揮發性酸VFA：揮（huī）發性酸的（de）異常升（shēng）高是厭氧反應器中產甲烷菌代謝受到抑製的最有效指標。
(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香組（zǔ）氨基酸和木質素等大分子有機物產（chǎn）生的（de）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酸含量是比揮發性酸更為敏感的反映厭氧反應器運行狀態的指標。
(5)甲硫醇：甲硫醇氣味（wèi）獨特，即使含最很低，人們也能憑嗅（xiù）覺感覺出來。甲硫醇含（hán）量（liàng）突然增加（氣味突然出現或加大）往往表明進水中（zhōng）氯代烴類有毒物質含量突然增加。
(6)一氧化碳CO:：CO的產生與甲烷的（de）產（chǎn）生密切相關，CO難溶於水，可以實現在線監測。氣相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃（nóng）度有良好（hǎo）的相關性，CO的含量變（biàn）化與重金屬和由有機毒性所引起的抑製作用也有關係。
3．厭氧生物反（fǎn）應器維持高效率的基本條件
(1)適（shì）宜的pH值：為使厭氧順利（lì）進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。
(2)充（chōng）足的常規營養：反應（yīng）器內氮的濃度必須在40～70mg/L範圍內才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷（wán）菌對硫化物和（hé）磷有專性需要，必（bì）須在反應器內保證其含量（liàng），有時需要向進水中投加（jiā）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性營養元素有（yǒu）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影響整（zhěng）個生物處理過程。
(4)合適的（de）溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下運行。
(5)對毒性適（shì）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：要同時保證厭氧生物處理的水力（lì）停留時間HRT和固體停留時間SRT。
(7)適量的碳源：來自進水（shuǐ）中的有機物要滿足異養型甲烷菌用（yòng）於生物合成所需要的（de）碳源，同時反應器內的溶解（jiě）性（xìng）C02要滿足自養型甲烷菌所需要的碳源。
(8)汙染物向微生物的傳質良好：厭氧生物反應器內的顆粒汙（wū）泥在流化狀態（tài）下傳質能力較好，但（dàn）生物量過多積（jī）累或（huò）使用厭氧生物膜法時生（shēng）物膜（mó）過厚都可能產生傳質問題（tí），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。
