廢水（shuǐ）厭氧生物（wù）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（duō）用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料及其部分高濃度有機（jī）廢水的（de）處理，在建（jiàn）築物形式上主要采用普通（tōng）消化池，由於（yú）存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長時間限（xiàn）製（zhì）了它在廢水處理中的（de）應用，20世紀70年代（dài）以（yǐ）來，世界能（néng）源短缺日益突出，能生產（chǎn）能源的廢水厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深入，開發了各種新型工（gōng）藝與設（shè）備（bèi），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（suō）短，效率提高（gāo）。
厭氧生化法的基本介紹
廢水厭氧生物處理是環（huán）境工程與（yǔ）能源（yuán）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（yǎng）生化（huà）法與好氧生化法相比具有下列優缺點：
七個方麵（miàn）的（de）優點：
● 應用範（fàn）圍廣
● 能耗低
● 負荷高（gāo）
● 剩餘汙泥量少
● 氮、磷營養需要量較少
● 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性或間歇性運轉。
三（sān）個方麵的（de）缺點：
● 厭（yàn）氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動（dòng）和處理（lǐ）時間比好氧設備大
● 出水往往需要進一步處理，故一般在（zài）厭氧處理後（hòu）串聯好氧處理
● 厭氧處理（lǐ）係統操（cāo）作控製因素較為複雜
厭氧生化法的應（yīng）用範圍
●有機汙泥處理
●高濃（nóng）度有機廢水
●中（zhōng）、低濃度（dù）有機廢水（shuǐ）
●城市廢水處理
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）的作用，將廢水中的各種複（fù）雜有機物分子轉化成甲烷、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（yòng）厭氧微生物（wù）的降解作用使汙水中有機物（wù）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水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分解生成（chéng）有機酸，然後（hòu）在甲烷菌的作用下，進一（yī）步發酵形成甲（jiǎ）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（gāo）濃度有機（jī）物工業廢水（shuǐ）和糞便等良（liáng）好的處理方法之一（yī）。
厭氧消化處理分為三個階段：
第一（yī）階段：水解酸化階段
第二階段（duàn）：產氫產乙酸階（jiē）段
第（dì）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（bù）為汙泥懸浮層，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，在池底布水係統與填料層之間留出一定的空間，以便（biàn）懸浮狀態的顆粒汙泥能在（zài）其中生長（zhǎng）積累，因此又構成一個UASB處理工藝。當汙水依此（cǐ）通過懸浮（fú）汙泥層及填料層，有機物（wù）將與汙泥層顆粒汙泥及填料生物膜上的微生物接觸並被分解（jiě）掉（diào）。
工作原（yuán）理
經過調節（jiē）pH和溫度的（de）廢水（shuǐ）首先進入反應器底部的混合區，並與來自外循環回流的泥水混合液充分混合（hé）後（hòu）進入顆粒汙泥膨脹床區進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分（fèn）進水COD在此處（chù）被降（jiàng）解，產（chǎn）生（shēng）大量沼氣。由於沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹（zhàng）功產生了氣（qì）提的作用，使（shǐ）得沼（zhǎo）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（lí）器，沼氣在該（gāi）處與泥水分離後並被導出處理係統。泥水混合物則（zé）沿擋泥板下降至反（fǎn）應（yīng）器底部的混合區，並於進水充分混合後再（zài）次（cì）進入汙泥膨脹床區，形成所謂內循環。根據不同（tóng）的進水COD負荷和反應器的不同構（gòu）造，外（wài）循環回（huí）流量可達進水流量的0.5-10倍。經（jīng）膨脹床處理後的廢水除一部分參與循環外，其（qí）餘汙水繼續上升，汙水（shuǐ）進入（rù）填料區進行剩餘COD降解與產沼氣過程，提（tí）高和（hé）保證了（le）出水（shuǐ）水質（zhì）。由於大部分COD已經被降解，所（suǒ）以填料區的（de）COD負荷較低，產氣量也較小（xiǎo）。該處產生（shēng）的沼氣也是由三相分離器（qì）收集，通過集氣管導出處理（lǐ）係統。經（jīng）過填料區處理後的廢水經三相分（fèn）離器作用（yòng）後，上清液經出水（shuǐ）區排走，顆粒（lì）汙泥則返回汙泥床。
厭氧器部件組成及（jí）特點
UBF的組（zǔ）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（lián）接法蘭（lán）。具體（tǐ）結構由器體、布（bù）水係統、汙泥（ní）床、生物載體區、三（sān）相分（fèn）離器、浮渣速排裝置和回流係統等組成。
UBF反應器特點可歸納為：
(1) UBF反應器結（jié）構緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與（yǔ）升流式厭氧（yǎng）汙泥反應器（qì）（UASB），和沉澱於一體。
(2) UBF反應（yīng）器（qì）的最大特點是能在反應器內形（xíng）成顆粒汙（wū）泥，使反應器內平（píng）均汙（wū）泥濃度達到30～40g/L,底部汙泥（ní）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（zuì）高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時間短，通（tōng）常采用中溫厭氧消化，有時可以在常溫下運行。
(4)反應器（qì）內設三相（xiàng）分離（lí）器，在沉澱區分離的汙泥能自動回（huí）流到反應區，而切還增加了（le）回流裝置。並利用自身產生（shēng）的沼氣（qì）和進水水流來實現攪拌混合，也不需要混合攪拌設備。因此，簡化了工藝環節和減少了係統工藝設備，維護（hù）運行較簡單。
(5) UBF反應器內設有生（shēng）物載體（tǐ）區，是一種懸（xuán）浮生（shēng）長型和附著生長的（de）厭氧消化方法，厭氧複合（hé）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法相（xiàng）比，填料層既是厭氧微生（shēng）物的載體，又可截留水流中的懸浮厭氧活性汙（wū）泥碎片，從而能（néng）使（shǐ）厭氧反應器保持較高的微生物量，並使出水水質得到保（bǎo）證。
厭氧複合床反應器綜合了厭氧生物濾池與升流式厭氧汙泥反應器的優點，克服（fú）了它們（men）的缺點，不但增加了生物量（liàng），而且提高了反應區的容積利用率，反應器的總高度（dù）可大於10m，從而減少了占地麵積，處理（lǐ）能力也有較大提（tí）高。
反應器采用玻璃鋼材質，一次整（zhěng）體纏繞（rào）工藝成型，製作方便、強度高、占地麵（miàn）積小、處理效率高、效果好、耐腐（fǔ）蝕、抗老化、使用壽命長（zhǎng）。
反應器可配備在線分析儀、PH控製計、差壓變送器、壓力（lì）傳感（gǎn）器（qì）、流量傳感器、電導率儀、液位控製計、電磁閥、變頻器及控製（zhì）櫃（guì）等組成的控製係統，以上控製情況均以數字形式顯示在（zài）顯示器（qì）界麵（miàn）上（shàng），使管理人員一目了然，並（bìng）有（yǒu）故障報警，便於管理與維護。 [2]
厭氧器的運行管理
1．厭氧生物處理設施運行管理應該（gāi）注意的問題
(1) 當被處理汙水（shuǐ）濃度較（jiào）高（gāo）（CODCr值大於5000mg/L）時（shí），必須采取回（huí）流的運行（háng）方式，回流比根據具體（tǐ）情況確定，有效的回流，不僅可以降低進水（shuǐ）濃度，還可以增大進水量，保證（zhèng）處理設施內的水流分布均勻，避免出現短流現象。回流還（hái）可以防止進水濃度和厭氧反應器內pH值的劇烈波動，使（shǐ）厭（yàn）氧反應平穩進行，也就是說可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低運行費用。厭氧反應是產能（néng）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（yàn）氧微生在其（qí）最適宜溫度下活動。
(2)一般的工業廢水（shuǐ）溫度難以達到35℃，需（xū）要加熱（尤其（qí）在冬季）。因此，為節約加溫所需能量，一方麵要注意（yì）保溫（包括采取加大回（huí）流量等措施），盡可能防止反應器熱量（liàng）散失，另一方而要充分（fèn）發揮反應器內汙泥濃度較大的特點，盡可能提高反應器內汙泥濃度，減弱溫度對厭氧反應（yīng）的影（yǐng）響（xiǎng）。
(3)沼氣要及時有效地排出。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（jiǎo）拌和作用，促進（jìn）汙水與汙泥的混合接觸，這是其（qí）有利的一麵。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（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（shuǐ）質變差。因此，要設置氣體（tǐ）擋板和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留有足夠的（de）沉澱區，以保證出水水質。
(4)汙泥負荷要適當。為（wéi）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（héng），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（tōng）過（guò）提高反應器內汙泥濃度（dù），在保持相對較低的汙泥負荷條件下，獲得（dé）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，甚至高（gāo）達50kg CODcr/( m3·d)。
(5)當（dāng）被處理汙（wū）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（guò）濾、或浮選等適當的預處（chù）理，以降低進水的懸浮物含量，防止填料層（céng）堵塞。一般AF的進水（shuǐ）懸浮物不超過200mg/L，但如果懸（xuán）浮物可以生物降解而且（qiě）均勻分散（sàn）在汙水中，則懸（xuán）浮物對AF幾乎不產生不利影響。
(6)要充分創造厭（yàn）氧環境。無氧是厭氧微生物正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕（jué）對的厭氧環境下（xià）才能高效率發揮作用。在汙水提升進入厭氧消化裝置、出水回流等環節都要盡可（kě）能避免（miǎn）與空氣的接觸，盡可能減少與空氣接觸的（de）機會。如水流過程中盡量不要（yào）出現跌水、攪動等現象，調節（jiē）池、回（huí）流池等要加蓋封閉，汙水提升不要使用氣提（tí）泵。厭氧反應構（gòu）築物最（zuì）好經過氣密試（shì）驗，確保（bǎo）嚴密無滲漏。
2．厭氧生物反應器（qì）的控製指（zhǐ）標
(1)氧（yǎng）化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器（qì）內的多個氧（yǎng）化還（hái）原組分係統是否平衡狀（zhuàng）態，雖然這種方法可靠性（xìng）較差，但由（yóu）於氧化還原電位測定簡單（dān），和其他監測指標結合起來應用（yòng），有一定（dìng）的指（zhǐ）導意義。
(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器有機負荷超過正常範圍，在其他運行參數發生變化（huà）之（zhī）前，丙酸（suān）鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高。因此可以將丙酸（suān）鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭（yàn）氧反應器超負荷引（yǐn）起運行異（yì）常的靈敏而可靠的（de）警示指標。
(3)揮發性（xìng）酸VFA：揮發性酸（suān）的異（yì）常升高是厭（yàn）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（suān）：苯乙酸是降解芳香（xiāng）組氨（ān）基酸和木質素（sù）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，厭氧處理出水（shuǐ）中苯（běn）乙酸含量是比揮（huī）發性酸更為敏感的反映厭（yàn）氧反應器運行狀態的指標。
(5)甲硫醇：甲硫醇氣味獨特，即使含最很低，人們也（yě）能憑嗅覺（jiào）感覺出來。甲硫醇含量突然增加（氣味突然出（chū）現或加大（dà））往往（wǎng）表明進（jìn）水中（zhōng）氯代烴類有毒物質含量（liàng）突然增加。
(6)一氧化碳CO:：CO的產生與甲烷的產（chǎn）生密切相關，CO難溶於水，可以實現在線監測。氣相中（zhōng）CO的含量和液相中乙（yǐ）酸鹽的濃度有良好的（de）相（xiàng）關性，CO的（de）含量變（biàn）化與重金屬和由有機毒性所引（yǐn）起的抑製作用也有關係。
3．厭氧生物反應器維持高效率的基本條件
(1)適宜的（de）pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在（zài）6.5～8.2之間（jiān）。
(2)充足的常（cháng）規營養：反應器內氮（dàn）的濃度必須（xū）在40～70mg/L範圍內才能滿足需要，而磷和硫化物維（wéi）持（chí）較低的濃（nóng）度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷有專性需要，必須（xū）在反應器內保（bǎo）證其含量，有時需要向進水中投加磷肥和硫（liú）酸鹽。
(3)必要的微量專性營養元素：對（duì）甲烷菌有激活作用的專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅（tóng）甚至硒、硼（péng）等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過（guò）程。
(4)合適的溫度（dù）：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：必（bì）須完（wán）成厭氧微生物對有（yǒu）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（chù）理的水（shuǐ）力停留時間HRT和固體停留（liú）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（wán）菌用於生物合（hé）成所（suǒ）需要的碳源，同時反應器內的溶（róng）解性C02要滿足自（zì）養（yǎng）型甲烷菌所需（xū）要的碳（tàn）源（yuán）。
(8)汙染物向微生物的傳質（zhì）良好：厭氧生物反應器內的顆粒汙泥在流（liú）化狀態下傳質（zhì）能力較好，但生物量過多積累或（huò）使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產生傳質問題，要（yào）定期排出剩餘（yú）生物汙泥或（huò）提高回流比減（jiǎn）少部分傳質阻力。
