廢水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中（zhōng）的一（yī）項重要技術（shù），是有機廢水強有力的處理方（fāng）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（shuǐ）的處（chù）理，在建築（zhù）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（děng）缺點，較長時間限製（zhì）了它（tā）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（yì）突出，能生產能源的廢水厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深（shēn）入，開發（fā）了各（gè）種新（xīn）型工藝與設（shè）備，大幅度地提高（gāo）了厭氧反應（yīng）器內活性汙泥的持有量，使處（chù）理時間大大縮短，效率提高。
厭氧（yǎng）生（shēng）化法的基本介紹
廢水厭氧生物處理是環境工（gōng）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比具有下列優缺（quē）點：
七個方麵（miàn）的優點：
● 應用範圍廣
● 能耗低
● 負荷高
● 剩餘汙泥量少
● 氮、磷營養需要量較少
● 厭氧處理過（guò）程有一定殺菌作用（yòng），可以（yǐ）殺死廢水與汙水中的寄生蟲、病（bìng）毒等
● 厭氧活性汙泥可以（yǐ）長期儲（chǔ）存，厭氧反應器（qì）可以季節性或間歇性運轉。
三個方麵的缺點（diǎn）：
● 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理時間（jiān）比好氧設備（bèi）大
● 出水往往需要進一步處理，故一般（bān）在厭氧處理後串聯好氧處理（lǐ）
● 厭氧處理係統操作控製（zhì）因素較為複雜
厭氧生化法的應（yīng）用範圍
●有機汙泥處理
●高濃度有機廢水
●中（zhōng）、低濃（nóng）度有機廢（fèi）水
●城市廢水（shuǐ）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（zhǐ）在（zài）無分子氧條件下通過厭（yàn）氧（yǎng）生物（包括兼氧生物）的作用，將廢水中的各種複雜有機物分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質的過程，稱為厭（yàn）氧消化。
汙水厭氧生物處理是在無（wú）氧的條件下（xià）利（lì）用厭氧微生物（wù）的降（jiàng）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（de）厭氧細菌把碳（tàn）水化合物、蛋（dàn）白質、脂肪等有機物分解（jiě）生成有機酸，然後在甲（jiǎ）烷菌的作用（yòng）下，進一步發酵形成甲烷、二氧化碳和氫等，從而（ér）使汙水得到淨化。是生活汙（wū）水汙泥、高濃度有（yǒu）機（jī）物工（gōng）業廢水（shuǐ）和糞便等良好的處理方法之一。
厭氧消化（huà）處理分為三個階段：
第（dì）一階段：水解酸化階段
第二階段：產氫（qīng）產（chǎn）乙酸階段
第三階段：產甲烷階段
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（hé）在一起，因此又稱為UBF反應器。厭氧複合（hé）床反應器下（xià）部為汙（wū）泥懸浮層，而上部則（zé）裝有填料。可以看做是將升流（liú）式厭氧生物濾池的填料層（céng）厚度適當減小，在池底（dǐ）布水係統與填料層之間留出一定的（de）空（kōng）間，以便懸浮狀態（tài）的顆粒汙泥能在其中生長積累，因此（cǐ）又（yòu）構（gòu）成一個UASB處理（lǐ）工藝。當汙水依此通過懸浮汙泥層及填（tián）料層，有機物將（jiāng）與汙泥層顆粒汙泥及（jí）填料生物膜上的微生物接觸並被分解掉。
工作原理
經過調節pH和溫度的廢（fèi）水首先進入反應器底部的混合區，並（bìng）與來自外循環回流的泥水混合（hé）液充（chōng）分混合（hé）後進入顆粒汙泥膨脹床（chuáng）區進行COD生化降解，此處的COD容積負荷（hé）很高，大部分進水COD在此處被降解，產（chǎn）生大量沼氣。由於沼氣氣泡形成（chéng）過程中對液體做的膨脹功產生了氣（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被導出處理係統（tǒng）。泥水混合物則沿（yán）擋泥板下降至反應（yīng）器（qì）底部的混合區，並於進水充分混合後再次（cì）進入（rù）汙泥膨脹床區，形成所謂內循環。根據不同的進水COD負荷和反應器（qì）的不同構造，外循環回流量（liàng）可達進水流量（liàng）的（de）0.5-10倍。經膨脹床處理後（hòu）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（jìn）行剩餘COD降解與產沼氣過程，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（liào）區的COD負荷較低，產氣量也較小。該處產生的沼氣也是由三相（xiàng）分離器收集，通過集氣管（guǎn）導出處理係統。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（chū）水區排走，顆粒汙泥則返回汙泥床。
厭氧器部件組成及特點（diǎn）
UBF的組成：厭氧器器（qì）器體為玻璃鋼整體纏繞的（de）圓筒型器（qì）體，無（wú）分段連接法蘭。具體結構由器體、布水係統、汙泥床、生物載體區、三相分（fèn）離器、浮渣速排裝置和回流係統（tǒng）等組成（chéng）。
UBF反（fǎn）應器特點可歸納（nà）為：
(1) UBF反（fǎn）應器結（jié）構緊湊， 集（jí）厭氧（yǎng）生物濾池（AF）與升流（liú）式厭氧汙泥反應器（UASB），和沉澱於一體（tǐ）。
(2) UBF反應器的最大特點是能在反應器內形成顆粒汙泥（ní），使反應（yīng）器內（nèi）平均汙泥濃度達（dá）到30～40g/L,底部汙泥濃度可高達60～80g/L。
(3) UBF反應器具有很高的容（róng）積負荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時間短，通（tōng）常采用中溫厭氧消化，有時可以（yǐ）在常溫下運行。
(4)反（fǎn）應器（qì）內設三相分離（lí）器，在沉（chén）澱區（qū）分（fèn）離的汙泥能自動回流到反應區，而切還增加（jiā）了回流裝置。並利用自身產生（shēng）的沼氣和進水水流來實（shí）現攪拌混合，也不（bú）需要混合攪拌設備。因此，簡（jiǎn）化了工藝（yì）環節和減少了係統工藝設備，維護運行較簡單。
(5) UBF反應器（qì）內設有生物載體區，是一種懸浮生長型和附著（zhe）生長的（de）厭氧消化方法（fǎ），厭氧複合床反應（yīng）器（UBF）與厭氧生物濾池相比（bǐ），減少了填料層的高度，也就減少了濾池被（bèi）堵塞的可能性；與UASB法（fǎ）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（yàn）氧活性汙泥碎片，從而（ér）能使（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（yǔ）升流式（shì）厭氧汙泥反應器的優（yōu）點，克服了它們的缺點（diǎn），不但（dàn）增加了生物量，而且提高了反應區的容積利用率（lǜ），反應器的總高（gāo）度可大於10m，從（cóng）而減少了占（zhàn）地麵積，處（chù）理能力也有較大提高。
反（fǎn）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（gāo）、效果好、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長。
反應器可配備在（zài）線分析儀（yí）、PH控製計、差壓變送器、壓（yā）力傳（chuán）感器（qì）、流量（liàng）傳感器、電（diàn）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（qíng）況均（jun1）以數字形式顯示在顯示器界麵上，使管理人員一目（mù）了然，並有故障報警，便於管理與維（wéi）護。 [2]
厭氧器（qì）的運行管理
1．厭氧生物處理設施（shī）運行（háng）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，必須采取回流的運行方式，回流比根據具體（tǐ）情況確定，有效的回流，不僅可以降低進水濃度，還可以增（zēng）大進水量，保證處理設施內的（de）水流分布均勻，避（bì）免出現短流現象。回流還可以防止進水濃度和（hé）厭氧（yǎng）反應器（qì）內pH值（zhí）的劇烈波（bō）動，使厭氧反應平穩進行，也就是說可以減少厭氧（yǎng）反應對（duì）堿度的需求量，降低運行（háng）費（fèi）用。厭氧反應是產能過程，出水溫度高（gāo）於進（jìn）水．因此冬季氣溫低時，反應（yīng）器內的（de）溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其最適宜溫度下活動。
(2)一般的工業廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節（jiē）約加（jiā）溫所需能量（liàng），一（yī）方麵要注意（yì）保溫（包括采取加大回流量等（děng）措（cuò）施），盡可能防止反應器熱量散失，另（lìng）一（yī）方而要充分發揮反應器內汙泥濃度較（jiào）大的（de）特點，盡可能提高反應器內汙泥濃度，減弱溫度對厭（yàn）氧反應的影（yǐng）響。
(3)沼氣要及時有效地排出。厭氧消化過程必（bì）定伴隨著沼氣（qì）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（de）一麵（miàn）。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（bù）分汙泥帶到液麵，導致浮渣的產生和出水中懸浮（fú）物（wù）含量增加及水質變（biàn）差。因此，要設置氣體擋板和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留有足夠的沉（chén）澱區，以保證出水水質。
(4)汙（wū）泥負荷要適當。為保持（chí）厭氧消化過程三個（gè）階段的平衡，使揮發性脂肪酸（suān）等中間產物的生成與消耗平衡，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（wū）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。一般來說，厭氧消（xiāo）化裝置的（de）容積負荷（hé）都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高（gāo）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（wū）水（shuǐ）進行沉澱、過濾、或浮選等適當的預處理，以降低進水的（de）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（rú）果懸浮物可以生（shēng）物降解而且均勻分（fèn）散在汙水中，則懸浮物對AF幾乎（hū）不產生不（bú）利影響。
(6)要充分創造厭氧環境。無（wú）氧（yǎng）是厭氧微生物正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕對的厭氧環境下才能高效率發揮作用。在汙（wū）水（shuǐ）提升進入厭氧（yǎng）消化裝置（zhì）、出水回（huí）流等環節都要盡可能避免與空氣的接觸，盡（jìn）可能減少與空氣接觸的（de）機會。如水流（liú）過程中盡量不要出現（xiàn）跌水、攪動等現象，調節池、回流池等要加蓋封閉（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（què）保嚴（yán）密無滲漏。
2．厭氧生物反應器的控（kòng）製指標
(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內（nèi）的多個氧化還原組分係統是否平衡狀態，雖然這種方法可靠性較差（chà），但由於氧化還原電（diàn）位測定簡單，和其他監測指標結合起來應用，有一（yī）定的指導意義（yì）。
(2)丙（bǐng）酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器（qì）有機負（fù）荷超過正常範圍，在其他運（yùn）行參數發生變化之前，丙酸鹽和乙酸（suān）鹽濃度之比會立即升高。因（yīn）此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃（nóng）度之比作為厭氧反應器超負荷引（yǐn）起運行異常（cháng）的（de）靈敏而可靠的警示指標。
(3)揮（huī）發性酸VFA：揮發性酸的異常升高是厭氧反應器中（zhōng）產甲烷菌代謝受（shòu）到抑製的最有效指標。
(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香組氨基（jī）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（yǒu）這類汙染物的汙水時，厭氧處理出水中苯（běn）乙酸含量是比揮發性（xìng）酸（suān）更為敏感的反映厭氧反應器運行狀態的指標。
(5)甲硫（liú）醇：甲硫（liú）醇氣味獨特，即使含最很低（dī），人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量（liàng）突然增加（氣味突然出現或加大）往（wǎng）往表明進水中氯代烴類有毒物質含量突然增加。
(6)一氧化碳CO:：CO的產（chǎn）生與甲烷的產生密切相關（guān），CO難溶於水，可以實現在線監測。氣相中CO的含量和液（yè）相（xiàng）中乙酸鹽的濃度有良好的相關性，CO的含量變化（huà）與重金（jīn）屬和由有機毒性所引起的抑製作用也有關係。
3．厭氧生物反應器維持高效率的基本條件
(1)適宜的pH值：為（wéi）使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在（zài）6.5～8.2之間。
(2)充足的常規營（yíng）養：反應器（qì）內氮的濃度（dù）必須在40～70mg/L範圍內才（cái）能滿足需要，而磷和（hé）硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷（wán）菌對硫化物和磷有專性需要，必須在反應器內保證其含量，有時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。
(3)必要的微量專性營養元素：對甲烷（wán）菌有激活作用（yòng）的專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴（yán）重影響整個生物處理過程。
(4)合適的溫度：厭（yàn）氧反應一般在（zài）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有（yǒu）毒物質適（shì）應性的馴化。
(6)充足的代（dài）謝時間（jiān）：要同（tóng）時保證厭氧生物處理（lǐ）的水力停留時間HRT和固體（tǐ）停留時間SRT。
(7)適量的碳源：來自進（jìn）水中的有機物要滿（mǎn）足異養型甲烷（wán）菌用於生物合成所需要的碳源，同時反應器內的溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的碳（tàn）源。
(8)汙染物（wù）向（xiàng）微生物的傳質良好：厭氧生物反應器內的顆粒汙（wū）泥在（zài）流化狀態下傳質能力較好，但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產（chǎn）生傳質問題，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。
