廢水厭氧生物（wù）處理是環境工程與能源工程中（zhōng）的一項（xiàng）重（chóng）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（de）汙泥、有機廢料及其部分高濃度有機廢水的處理，在建築物（wù）形式上主要采用普通消化池，由於（yú）存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長時間（jiān）限製（zhì）了它在廢水處理中（zhōng）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（chóng）視，研究與實踐不斷深入，開發了各種新型工藝與（yǔ）設備，大幅度地提高了厭氧（yǎng）反應器內活性汙泥的持有量，使處理（lǐ）時間大（dà）大縮短，效（xiào）率提（tí）高。
厭氧生（shēng）化法的基本介紹
廢水厭氧生物處理是環境工程（chéng）與（yǔ）能源（yuán）工程中的一項重（chóng）要（yào）技術，是有機廢水強有力（lì）的處理方法之一。厭（yàn）氧生化法與好氧生化（huà）法相比具有下列優缺點（diǎn）：
七個方麵的優點：
● 應用範圍廣
● 能耗低
● 負荷（hé）高
● 剩餘汙泥量少
● 氮、磷營養需要量較少
● 厭氧處理（lǐ）過程有一定殺菌作用，可以殺（shā）死廢水與汙水中的寄生蟲、病毒（dú）等
● 厭氧活性汙泥可（kě）以長期儲存（cún），厭氧反應器可以季節性或間歇性運轉。
三個方麵的缺（quē）點：
● 厭氧微生物增殖緩（huǎn）慢，因而厭氧設（shè）備啟動和處理時間（jiān）比好氧設備大
● 出水往往需要進一步處理（lǐ），故一般在厭氧處理後串聯好氧處理
● 厭氧處理係統操作控（kòng）製因素較為複雜
厭氧生化法的應用範圍
●有（yǒu）機汙泥處理
●高濃度有機廢水
●中、低濃度有機廢水（shuǐ）
●城市廢水處理
厭氧生化法（fǎ）的基本原理
基本定義：廢水厭氧生物處理是（shì）指在無分子氧條件下通（tōng）過厭氧生物（包括兼氧生（shēng）物）的作用，將廢水中的各種複雜有機物（wù）分子轉化（huà）成甲烷、二氧化（huà）碳等物質的過程，稱為厭（yàn）氧消化。
汙水厭（yàn）氧（yǎng）生物（wù）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。在無氧的條件下（xià），汙水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪（fáng）等有機物分解生成有機酸，然（rán）後在甲烷菌的作用下，進一步發酵形成甲烷、二氧化（huà）碳和氫等，從（cóng）而使汙水得到淨化。是生活汙水汙泥、高濃度有機物工業廢水和糞便等良好的處理方法之一（yī）。
厭氧（yǎng）消化處理（lǐ）分為三個階段（duàn）：
第一階段：水解酸（suān）化階段
第二階段（duàn）：產氫產乙酸階段
第三階段：產甲烷階段
厭氧器工作原理
概述
厭氧器實際是將厭（yàn）氧生物濾池AF與升流（liú）式厭（yàn）氧汙泥反應器UASB組合在一起，因（yīn）此（cǐ）又稱為（wéi）UBF反應器。厭氧複合床反應器下部為汙泥懸浮層，而上部則裝有（yǒu）填料。可以看（kàn）做是將升流式厭氧生物濾池的填（tián）料層厚（hòu）度適（shì）當減小，在池（chí）底布水係統與填料層之間留出一定的空間，以便懸浮狀態的顆粒汙泥能在其中（zhōng）生長積累，因此又構成（chéng）一個UASB處理工藝（yì）。當汙水依此通過懸浮汙泥層及填料層，有機物（wù）將與汙泥層顆粒汙（wū）泥及填料生物膜上的（de）微生物接觸並被分解掉。
工作原理
經過調節pH和溫度（dù）的（de）廢水首先進入（rù）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（kē）粒汙泥膨脹床區進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進（jìn）水（shuǐ）COD在此（cǐ）處被降解，產生大量沼氣。由於（yú）沼氣（qì）氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產生了氣提（tí）的作用，使得沼氣、汙泥和水的混合物上升，經過填料（liào）區（qū）的（de）降解後（hòu），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。泥水（shuǐ）混合物則沿擋（dǎng）泥板下降（jiàng）至反應（yīng）器底部的混合區，並於進水（shuǐ）充分混合後再次進入汙泥膨脹床區，形成所謂內（nèi）循環（huán）。根據不同的進（jìn）水COD負荷和反應器的不同構造，外循環回流量可達進水流量的0.5-10倍（bèi）。經膨（péng）脹床處理後的廢水除一部分參與循（xún）環外，其餘汙水繼續上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產沼氣過（guò）程，提高和保證了出水（shuǐ）水質。由於大部分COD已經被降解，所以填料區（qū）的COD負荷較低，產氣量也較小。該（gāi）處產生的（de）沼氣也是（shì）由三相分離器收集，通過集氣管導（dǎo）出處理係統。經過填料區處理後的廢（fèi）水經三相分離器作用後，上清液經出水區排走，顆（kē）粒汙泥則返回（huí）汙（wū）泥床。
厭氧器部件組（zǔ）成及特點
UBF的（de）組成：厭氧器器器體為玻璃鋼整體纏繞（rào）的圓筒型器（qì）體，無分段（duàn）連接（jiē）法蘭。具體結構由器體、布水（shuǐ）係統、汙泥（ní）床、生物載體區、三相分離器、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（yīng）器的最大特點是（shì）能（néng）在反應（yīng）器內形成顆粒汙泥，使反應器內（nèi）平均（jun1）汙泥濃度達到30～40g/L,底部汙泥濃度可高（gāo）達60～80g/L。
(3) UBF反應器具有很（hěn）高的容積負荷，一般（bān）為（wéi）10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時（shí）間短，通常采用中溫厭氧消化，有時可以在常溫（wēn）下運行。
(4)反應器內設三相分離器，在沉澱（diàn）區分離的汙（wū）泥能自動回流到反應（yīng）區（qū），而切還增加了回流裝置。並利用自（zì）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（jiǎo）拌設備（bèi）。因此，簡化了工藝環節和減少了係統工藝設（shè）備，維護運行（háng）較簡單。
(5) UBF反應器內設有生物載體區，是一種懸浮生長（zhǎng）型和附著生長的厭氧消化方法，厭氧複合床反應器（UBF）與厭氧生物濾（lǜ）池相比，減少了填料層的高度（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的載體，又可截（jié）留水流中的懸浮厭氧活性汙泥碎片，從而能使厭氧反應器保持較高的微生物量，並使出水水質得（dé）到（dào）保證。
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（fú）了（le）它們的缺點，不但增（zēng）加（jiā）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（kě）大（dà）於10m，從而減少了占地（dì）麵積，處理能力也有較（jiào）大提高。
反應器采用玻璃鋼材質（zhì），一次整體纏繞工藝成型，製作方便（biàn）、強度高、占地麵積小、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長。
反應器可配（pèi）備在線分析儀、PH控製計、差壓變送（sòng）器、壓（yā）力傳感器、流量傳感（gǎn）器、電導率儀、液位控製計、電磁閥、變頻器及控製櫃（guì）等組成的控製係統，以上（shàng）控製情況（kuàng）均以數字形式顯示在顯示器界麵上，使管理人員一目了然，並有故障報警，便於管理與維護。 [2]
厭氧器的運行（háng）管理
1．厭氧（yǎng）生物處理設施運行管（guǎn）理應該注意的問題
(1) 當被處理汙水濃度較高（gāo）（CODCr值大於5000mg/L）時，必須采（cǎi）取回流的運行方式，回流比根（gēn）據具體情況確定，有效的回流，不僅可以降低進水濃度，還可（kě）以增大進水量，保證處理設施內的水流分布均勻，避（bì）免出現短流現象。回流還可以防（fáng）止進（jìn）水（shuǐ）濃度（dù）和厭氧反應（yīng）器內pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩進行，也就是說可以減少厭氧反應（yīng）對堿度的需求量，降（jiàng）低運行費（fèi）用。厭氧反應是產能過程，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（héng）定，盡可能使厭氧微生在其（qí）最（zuì）適宜溫度下活動。
(2)一（yī）般的工業廢水（shuǐ）溫度難以（yǐ）達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因（yīn）此，為節約加溫所需能量，一方麵要注意保溫（包括采取加大回流量等（děng）措施），盡可能防止（zhǐ）反（fǎn）應器熱量散失，另（lìng）一方而要充分發（fā）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的影響。
(3)沼氣要及時有（yǒu）效地排出。厭氧消化過程必定伴隨著沼氣的產生，沼（zhǎo）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（lì）的一麵。同時（shí），沼氣的存（cún）在也會起到類似浮渣的（de）作用，沼氣向上溢出時將部分汙泥（ní）帶（dài）到液麵，導（dǎo）致浮渣的產生和出水中懸浮物含量增（zēng）加及水質變差。因此，要設置氣體擋板和集（jí）氣罩，將沼氣從厭氧消化（huà）裝置（zhì）內（nèi）引出，在出水（shuǐ）堰附（fù）近留有足夠的沉澱區，以保證出水水質。
(4)汙泥負荷要適當（dāng）。為保持厭（yàn）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（yǔ）消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水有機負荷不（bú）宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應器內汙泥濃度（dù），在保持相對較低的（de）汙泥負荷條件下，獲得較高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置（zhì）的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上（shàng），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以上）時，就應（yīng）當對汙水進行沉澱（diàn）、過濾、或浮選等（děng）適當的預處（chù）理，以降低（dī）進水的懸浮物含量，防止填料（liào）層堵塞。一般AF的進（jìn）水懸（xuán）浮物不超過200mg/L，但如果懸浮物可以（yǐ）生物降解而且均（jun1）勻分散在汙（wū）水（shuǐ）中，則懸浮（fú）物對AF幾乎不（bú）產生不利影響。
(6)要充分（fèn）創造厭氧環（huán）境。無氧是厭氧（yǎng）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（néng）高（gāo）效率發揮作用（yòng）。在汙水提升進入厭氧消化裝置、出水回（huí）流等環節（jiē）都要盡可能避免與空氣的接觸，盡可能減少（shǎo）與空氣接觸的機會（huì）。如水流過程中盡量不要出現（xiàn）跌水、攪動等現象，調節池（chí）、回流池等要加蓋（gài）封閉，汙水提升不要使用氣提泵（bèng）。厭氧反應構築物最好經過氣密試驗（yàn），確保嚴密無滲漏。
2．厭氧生物反應器的控製指標
(1)氧化還原電位：利（lì）用測定氧化還原電位的方（fāng）法判（pàn）定厭氧（yǎng）反應器內的多（duō）個氧化（huà）還原組分係統是否平衡狀態，雖然這種方法（fǎ）可靠性較差，但由於氧化還原電位測（cè）定簡單（dān），和其他監測（cè）指標結合起來應用，有一定的指導意義。
(2)丙（bǐng）酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧（yǎng）反應（yīng）器有機負（fù）荷（hé）超過正常範圍，在其他運行參數（shù）發生變化之（zhī）前（qián），丙酸鹽和乙（yǐ）酸鹽濃度之比會立即升高。因此可（kě）以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度（dù）之比作為厭氧反（fǎn）應器超負荷引起（qǐ）運行異常的（de）靈敏而可靠的警示指標。
(3)揮發性（xìng）酸VFA：揮發性酸的異常升高是厭氧反（fǎn）應器中產甲（jiǎ）烷（wán）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（hé）木質素等大（dà）分子有機物產生的中（zhōng）間產物，當處理含有這類汙染物的汙（wū）水時，厭氧（yǎng）處理出水中苯乙酸含量（liàng）是比揮發性酸更為敏感的反映厭氧反應（yīng）器運行狀態的（de）指標。
(5)甲硫醇：甲硫醇氣味（wèi）獨特，即使含最很低，人們也能憑嗅覺感覺（jiào）出來。甲硫醇（chún）含量突然增加（氣味（wèi）突然出現或加大）往往表（biǎo）明進水中氯代烴類有毒物（wù）質含量突然增加。
(6)一氧（yǎng）化碳CO:：CO的產生（shēng）與甲烷的產生密切相關，CO難溶於（yú）水，可以實現在線監測。氣相中CO的含量和液相中乙酸（suān）鹽的濃度有良好的相關性，CO的含量變化與重金屬和（hé）由（yóu）有機毒性所引起的抑製作用也（yě）有關係。
3．厭氧生物反應器維持高效（xiào）率的基本條件
(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須（xū）在6.5～8.2之間。
(2)充足的常（cháng）規營（yíng）養：反應器內氮的濃度必（bì）須在40～70mg/L範圍內才能滿足（zú）需要，而磷（lín）和硫化物（wù）維持較低的濃度即可滿足（zú）需要。甲烷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（zhōng）投加磷肥和硫酸鹽。
(3)必要的微（wēi）量專性營養元素：對甲烷菌有激活作用的專性營養元素有鐵（tiě）、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個生物處理過程。
(4)合適（shì）的溫度：厭氧反應（yīng）一般在30～37℃的中溫條件下（xià）運行（háng）。
(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對有毒（dú）物質適應（yīng）性的馴化。
(6)充足的代謝時間：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：來自進水中的有機物要滿足異養型甲烷菌用於生物合成所需（xū）要的碳源，同（tóng）時反應器（qì）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（xiàng）微生物的傳質良好：厭氧生物反應器內的顆粒汙（wū）泥在流化狀態下傳質能力較好，但生物（wù）量過多積（jī）累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產生傳質（zhì）問題，要定期排出剩餘生（shēng）物（wù）汙泥或提高回流比減少部分傳質阻力。
