廢水（shuǐ）厭氧生物處理是環境工程與能源工程中的一項重要技術（shù），是有機廢水（shuǐ）強有力（lì）的處（chù）理方法之一，過去，它多用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料及其部分高濃度（dù）有機廢水的處理，在建築（zhù）物形式上主要采用普通（tōng）消（xiāo）化（huà）池，由於存在水力停留時間長、有機負（fù）荷低等缺點，較長時間限製了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（shù）受到重視，研究（jiū）與實踐不斷深入，開發了各種（zhǒng）新（xīn）型工藝與設備，大幅度地提高（gāo）了厭氧反應器內活性汙泥的持有量，使處理時間大大縮短，效率（lǜ）提高。
厭氧生（shēng）化法的基本介紹（shào）
廢（fèi）水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中（zhōng）的一項重要（yào）技術（shù），是有機廢水強有力的（de）處理方法之一。厭氧（yǎng）生化法與好氧生化法相比具有（yǒu）下列優缺點：
七個方麵（miàn）的優點：
● 應用範圍廣
● 能耗低
● 負荷高
● 剩（shèng）餘汙泥量少
● 氮、磷營養（yǎng）需（xū）要量較少
● 厭氧處理（lǐ）過程有一定殺菌作用，可以殺死（sǐ）廢水與汙（wū）水中（zhōng）的寄生蟲、病毒等
● 厭氧活（huó）性汙泥（ní）可以長期儲存，厭氧反應器可以季節性或間歇性運轉。
三個方麵的缺點：
● 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理時間比（bǐ）好氧設備大
● 出水往往需要進一步處理，故一般在厭（yàn）氧處（chù）理（lǐ）後串聯好氧處理
● 厭氧處理係統操作（zuò）控製因素較為複雜
厭氧（yǎng）生化法（fǎ）的應用範圍（wéi）
●有（yǒu）機汙泥處理
●高濃度有機廢水
●中、低濃度有機廢水
●城市（shì）廢水（shuǐ）處理
厭氧生化法（fǎ）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（包括兼氧生物）的作用，將（jiāng）廢水中的各種複雜有機物分子轉化成甲烷（wán）、二氧化碳（tàn）等（děng）物質的過（guò）程，稱為厭氧消化。
汙水厭氧生物（wù）處理是在無氧的條件下利用厭氧微（wēi）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。在無氧的條（tiáo）件下，汙水中的厭氧細菌把碳水（shuǐ）化合物、蛋白質、脂肪等有（yǒu）機物分解生成有機（jī）酸，然後在甲烷菌的作用下，進（jìn）一步（bù）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、高濃度（dù）有機物（wù）工業廢水和糞便等良好的處理方法之一。
厭氧消化處理分為三個階段：
第一階段：水（shuǐ）解（jiě）酸化階段
第二階段（duàn）：產氫產乙酸階段
第三階段：產甲烷（wán）階段
厭氧（yǎng）器工作原理
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（chēng）為UBF反（fǎn）應（yīng）器。厭氧複合床反應器下部為汙泥懸浮層，而（ér）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（tián）料（liào）層之間留出一定的空間，以便懸浮狀態的（de）顆粒汙泥能在（zài）其中生（shēng）長積（jī）累，因此又構成一個UASB處理工藝。當汙（wū）水依此（cǐ）通過懸浮汙泥層及填料層，有（yǒu）機物將（jiāng）與汙泥（ní）層顆粒汙泥及填料生物膜上的微（wēi）生物接觸並被分解掉。
工作原理
經過調節pH和溫度的廢水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後進入顆粒汙泥膨（péng）脹床區進行（háng）COD生化降（jiàng）解，此處的COD容積負荷很高，大部（bù）分進水COD在此處被降（jiàng）解，產生大量（liàng）沼氣（qì）。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（de）作用，使（shǐ）得沼氣、汙泥和（hé）水的混合物上升（shēng），經過填料區的降解後，混合（hé）液至反應器頂部的三相分離（lí）器，沼氣在（zài）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下降至反應器底部的混合區（qū），並於進水充分（fèn）混合後再次進入汙泥膨脹床區，形成所謂（wèi）內循環。根據不同的進水COD負荷和反應器的不同構造，外（wài）循環回流量可達進（jìn）水流量的0.5-10倍。經膨脹床（chuáng）處理後的廢水除一部分（fèn）參與循環外，其餘汙（wū）水（shuǐ）繼續上升（shēng），汙水進入填料區進（jìn）行剩餘COD降（jiàng）解與產沼氣過程，提高（gāo）和保證了（le）出水水質。由於大部分COD已（yǐ）經（jīng）被（bèi）降解，所以（yǐ）填料區的COD負荷較低，產氣量也較小。該處產（chǎn）生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集（jí）氣管導出處理係統。經過填料區處理後的（de）廢水經三相分離器作用後，上清液經出水區排走（zǒu），顆粒汙泥則返回汙泥床。
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、生物載（zǎi）體（tǐ）區、三相分（fèn）離器、浮（fú）渣速排裝置和回流係統等（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）與升流式（shì）厭氧汙泥反應器（UASB），和沉澱於一體。
(2) UBF反（fǎn）應（yīng）器的最大特點是能在反（fǎn）應器內形成顆粒汙泥，使反應器內平均汙泥濃度達到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（gāo）的容積（jī）負荷，一（yī）般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最（zuì）高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時（shí）間短，通常采用中（zhōng）溫厭氧消化，有時可以在常溫下運（yùn）行。
(4)反應器（qì）內設三相分離器，在沉澱區分離的汙泥能自動（dòng）回流到反應區，而切還增加了回流裝置。並利用自身（shēn）產生的沼氣和進水水流來實現（xiàn）攪拌混合，也不需要混合攪拌設備。因此，簡化了工藝環節和減少了係統工藝設備（bèi），維護（hù）運（yùn）行較簡單。
(5) UBF反應（yīng）器內設有生物載體區，是一種懸浮生長型和附（fù）著生長的厭氧消化方法，厭氧複合床反應器（UBF）與厭（yàn）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（fǎ）相比，填料層（céng）既是厭氧微生物的載體，又可截留水流中的（de）懸（xuán）浮厭氧活性汙泥碎片，從而能使（shǐ）厭氧反應（yīng）器保（bǎo）持較高的微生物量，並使出水水質（zhì）得到保（bǎo）證。
厭氧複合床反應器綜合了厭氧生物濾（lǜ）池與升流式厭氧汙泥反應器的優點，克服了它們的缺（quē）點，不但增加了生物量，而且提高了反應區的容積利用率，反應器的總高度可大於10m，從而減少了占地麵積，處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（xíng），製作方便、強度（dù）高、占（zhàn）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、差壓變送器、壓力傳（chuán）感（gǎn）器、流量（liàng）傳感器、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係統，以上控製情況均以數字形式顯示在顯示器（qì）界（jiè）麵上，使管理人員一目了然，並有故障報警（jǐng），便於管理與維護。 [2]
厭氧器的運行管理
1．厭氧生（shēng）物處理（lǐ）設施運行管理應該注意（yì）的問題
(1) 當（dāng）被處理（lǐ）汙水濃度較高（CODCr值大於（yú）5000mg/L）時，必須采取（qǔ）回流的運行方式，回流比根（gēn）據具（jù）體情況確定，有效的回流（liú），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（hái）可以（yǐ）防止進水濃度和厭氧反應器（qì）內pH值的劇烈（liè）波動，使厭（yàn）氧反應（yīng）平穩進行，也（yě）就是說可以減少厭氧反應對（duì）堿度的需求量，降低運行費用。厭（yàn）氧反應是產能過程，出水溫度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內的溫（wēn）度恒定，盡可能使厭氧微生在（zài）其最適宜（yí）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，為節約加溫所需能量（liàng），一方麵要注意保溫（包括采取加（jiā）大回流量等措施），盡可能防止反應（yīng）器熱量散失，另一方而要充分發揮反（fǎn）應器內汙泥濃度較大的特（tè）點，盡可能提高反（fǎn）應器內汙泥濃度，減弱溫度對厭（yàn）氧反應（yīng）的影響。
(3)沼（zhǎo）氣要及時有效地排（pái）出。厭氧（yǎng）消化過程必定伴隨著沼氣的產生，沼氣對汙泥可以起到（dào）攪拌和作用，促進汙水（shuǐ）與汙泥的（de）混合接觸，這（zhè）是其有利的一（yī）麵。同時，沼（zhǎo）氣（qì）的（de）存在也會起到（dào）類似浮渣（zhā）的作（zuò）用，沼氣向上溢出時將部分汙泥帶到液麵，導（dǎo）致浮（fú）渣的產（chǎn）生（shēng）和出水中懸浮物含量增加及水質變差。因此，要（yào）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（chū）水堰附近留有足夠的沉澱區（qū），以保證出水水質。
(4)汙泥負荷要（yào）適當。為保持厭氧消化過程（chéng）三個階段的平（píng）衡，使揮發性脂（zhī）肪酸等中間產物（wù）的生成與（yǔ）消耗平（píng）衡，防止酸積累導（dǎo）致pH值下降（jiàng），進水有機負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過（guò）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（hé）。一般（bān）來說，厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。
(5)當被處（chù）理汙水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時，就（jiù）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（jìn）水的懸浮物含量，防（fáng）止填料層堵塞。一（yī）般AF的（de）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，則懸浮物對AF幾乎不產生不利影響。
(6)要（yào）充分創造厭氧環境。無氧是厭氧微生物正常活動的前提，甲烷菌則必（bì）須在絕對的厭（yàn）氧環境下才能高效率發揮作用。在（zài）汙水提升進入（rù）厭氧消化裝置、出水回流等環節都要盡可能避免與空氣的接（jiē）觸，盡可能減少與空氣接觸的機會。如水流過程中盡（jìn）量不要出現跌水、攪動等現象，調節池、回流池等要加蓋封閉，汙水提升不要使用（yòng）氣提泵。厭氧反應構築物最好（hǎo）經過（guò）氣密試驗，確保嚴（yán）密無滲漏。
2．厭氧生物反應器的控製指標
(1)氧化還原電（diàn）位（wèi）：利（lì）用測定氧化還原電（diàn）位的方法（fǎ）判定厭氧（yǎng）反應器內的多個氧化還原組分（fèn）係（xì）統是否平衡狀（zhuàng）態，雖然這種方（fāng）法可靠性（xìng）較差，但由於氧化還原電位測定簡單，和其他監測指標結合起來應用，有一定的（de）指導意義。
(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃（nóng）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之（zhī）前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高。因此（cǐ）可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應器超（chāo）負荷（hé）引（yǐn）起（qǐ）運行異常的（de）靈敏而可靠的警示指標。
(3)揮（huī）發性酸VFA：揮（huī）發（fā）性酸的異常升高是厭氧反應器中產甲烷菌代謝受到抑製的最有效指標（biāo）。
(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香（xiāng）組氨基酸和木質素等大分子有機物產生的中間（jiān）產物，當處理含有這類（lèi）汙染物的汙水時，厭氧（yǎng）處理出水中苯乙酸含量是比揮發性酸更為敏感的反（fǎn）映厭氧反應器運行狀態的指標。
(5)甲硫（liú）醇：甲硫醇氣味獨特，即使（shǐ）含最很低，人（rén）們也能憑嗅覺感覺（jiào）出來。甲硫醇含量突然增加（氣（qì）味突然（rán）出現或（huò）加（jiā）大）往（wǎng）往表明進水中氯代烴類有毒物質（zhì）含量突然增加。
(6)一氧化碳（tàn）CO:：CO的產生與甲烷的產生密切相關，CO難溶於水，可以實現在（zài）線監測。氣相中（zhōng）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（suǒ）引起的抑製作用也有關係。
3．厭（yàn）氧生（shēng）物（wù）反應器維持高效率的基本條件（jiàn）
(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。
(2)充足的常規（guī）營養：反應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（huà）物維持較低的濃度即（jí）可滿足需要。甲烷菌對硫（liú）化物和磷（lín）有專性需要，必須在反（fǎn）應器內保證其含量，有時需要向進水中投加磷肥（féi）和（hé）硫酸鹽。
(3)必要的微量專性營養元（yuán）素：對甲烷菌有激活作（zuò）用的（de）專性營養元素有鐵、鈷（gǔ）、鎳、鋅、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）個生物處理過程。
(4)合適的溫（wēn）度：厭（yàn）氧反（fǎn）應一般在30～37℃的中溫條件（jiàn）下運行。
(5)對毒性適應能力：必（bì）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（jiān）：要同時保證厭氧（yǎng）生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。
(7)適量的碳源（yuán）：來自進水中（zhōng）的有機物要滿足異養型甲烷菌用於生物（wù）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（jun1）所需要的碳源。
(8)汙染物向微（wēi）生物的傳（chuán）質良好：厭氧生物反應器內的（de）顆粒汙（wū）泥在流化狀態下傳質能力較好，但生物量過多積累或使用（yòng）厭氧生物膜法時生物膜過（guò）厚都可能產生傳質問（wèn）題，要定期排出剩餘生物汙泥或提高回流（liú）比減少部分傳質阻力。
