废水厌氧生物处理是环（huán）境工程与能源工程（chéng）中的一项重要技术，是（shì）有机废水强有力的（de）处理方法之一，过去，它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度（dù）有机废水的处理，在（zài）建筑物形（xíng）式上主（zhǔ）要采用普通（tōng）消化池，由于存在（zài）水力停留时间长、有（yǒu）机负荷低等缺点，较长时间限制了它在废水处理中的应用，20世纪70年代以来（lái），世界能源短缺日（rì）益突出，能生产能源（yuán）的（de）废（fèi）水厌氧技术受到重视，研（yán）究与实践不断深入，开发（fā）了各种（zhǒng）新型工艺与设（shè）备，大幅（fú）度地提高了厌氧（yǎng）反应器内活性污泥的持有量，使处理时间大大缩短，效率提高。

厌氧生化法的基本介绍

废水厌氧生（shēng）物处理是环（huán）境工程与能源（yuán）工程中的一（yī）项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。厌氧生化法与好氧生化法相比具有下（xià）列优缺点：

七个方面的优点：

● 应用范围广

● 能耗（hào）低

● 负荷高

● 剩余污泥量少

● 氮、磷营（yíng）养需要量较少

● 厌氧处理过（guò）程有（yǒu）一（yī）定杀菌作用，可以杀死废水与污水中的寄生虫（chóng）、病毒等

● 厌氧活性污泥可以长期储存，厌氧反应器（qì）可（kě）以季（jì）节（jiē）性或间歇性运转。

三个方面的缺（quē）点（diǎn）：

● 厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处（chù）理时间比好氧设（shè）备大

● 出水（shuǐ）往往需要（yào）进一步处（chù）理，故一般在（zài）厌氧处理后串联好（hǎo）氧处理

● 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂（zá）

厌氧生化法的应用范围

●有机（jī）污泥处理

●高浓度（dù）有机废水

●中、低浓度有机废水

●城市废水处理

厌氧生化法的基本原理

基本（běn）定义：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物（wù）（包括兼氧生物（wù））的作（zuò）用，将废水中（zhōng）的各种复（fù）杂有机物分子转化成（chéng）甲烷、二氧化碳等物质的过程，称为厌（yàn）氧消化。

污水厌氧（yǎng）生（shēng）物处理是（shì）在无氧（yǎng）的条件下（xià）利用厌氧微生（shēng）物的降解作用使污水中有机物质达到净化的处理方法。在无氧的条件下（xià），污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有（yǒu）机物分解（jiě）生成有机酸，然后在（zài）甲烷（wán）菌的作（zuò）用下，进一步发酵形成甲烷、二氧化碳和氢（qīng）等，从而使污水得到净化。是生（shēng）活（huó）污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪（fèn）便等良好的（de）处理方法之一（yī）。

厌氧消化处理分为（wéi）三个阶段：

第一阶段：水解酸化阶段

第（dì）二阶段：产氢产乙酸阶段

第三阶（jiē）段（duàn）：产甲烷阶段（duàn） 

厌氧器（qì）工作（zuò）原理（lǐ）

概述

厌氧器实（shí）际是（shì）将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧（yǎng）污泥反应器UASB组合在一起，因此又称为UBF反应器。厌氧复合床反（fǎn）应器下部为污泥悬浮（fú）层，而上部则（zé）装有填（tián）料。可以看（kàn）做是将升流式厌氧生物滤池的填料（liào）层厚度适当减小，在池底布水系（xì）统与填料层之间留出一定的（de）空间，以（yǐ）便悬浮状态的颗粒污（wū）泥（ní）能在其中生长积累，因此又构成一个UASB处理工艺。当污水依此通过悬浮污泥层及填料层（céng），有机物将与污泥层颗粒（lì）污泥及填料生物膜上的微生物接触并被（bèi）分（fèn）解掉。

工作原理

经（jīng）过调节pH和温度的废水首先进入反应器底部的混合区，并（bìng）与来自外循环回流的泥水混合液充分混合后进入颗粒污泥膨（péng）胀床区进行COD生化降解，此处的COD容积负荷很高，大部分进（jìn）水COD在此处（chù）被降（jiàng）解，产生大量沼气。由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了气提的作用，使得沼气、污泥（ní）和水的混合物上升，经过填料区的降解后，混合液至（zhì）反应器顶部的三相分离器，沼气在该（gāi）处与泥水分离（lí）后并被导（dǎo）出处理系统（tǒng）。泥水混合物则沿挡（dǎng）泥板下（xià）降至反应器底部的混合区，并于进水充分混合后再次进入污泥膨胀床区，形成所谓内循环。根据不同的进水（shuǐ）COD负荷和反应器的不同（tóng）构造（zào），外循（xún）环回流量可（kě）达进水流量的0.5-10倍。经（jīng）膨（péng）胀床处理后的废水除一部分参（cān）与循环外（wài），其余污水继（jì）续（xù）上升，污水（shuǐ）进入填料区进行剩余COD降解与产沼气（qì）过程，提高（gāo）和保证了出水（shuǐ）水质。由于（yú）大部分（fèn）COD已经被降解，所以填料（liào）区的COD负荷较（jiào）低，产气量也较小。该处产生的沼气也是由三相分离器（qì）收（shōu）集，通过集气管导出处理系统。经过填料区（qū）处理后的废水经三相分离器作用后，上清液经（jīng）出水区排走，颗粒污泥则返回污泥床。

厌（yàn）氧器（qì）部件组成及特点

UBF的组成：厌氧器器器体为玻璃钢整体缠绕的圆筒型器体，无分段连接法兰。具体结构由器体、布水系统、污泥床、生物载（zǎi）体区、三相分离器、浮渣速排装置和回流系统等组成。

UBF反应器特点（diǎn）可归纳为：

(1) UBF反应器结构紧凑， 集厌氧生物滤池（AF）与升流式厌氧污泥反应（yīng）器（UASB），和沉淀于一体。

(2) UBF反（fǎn）应器的（de）最（zuì）大特（tè）点是能在反应器内形成颗粒污泥，使反应器内平均污泥浓度达到30～40g/L,底（dǐ）部污泥浓度可高达60～80g/L。

(3) UBF反应（yīng）器具有很高的容积负荷，一（yī）般为10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可达30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留时间短，通常采用中温（wēn）厌氧消（xiāo）化，有时可以在常（cháng）温下运行。

(4)反应（yīng）器内设三相分离器，在沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，而切还增加了（le）回流装置。并（bìng）利用自身产（chǎn）生（shēng）的（de）沼气和进（jìn）水水流来实现搅拌混合，也不需要混（hún）合搅拌设备。因此，简化了工艺环节和减少了（le）系统工艺设备，维护运行较简单。

(5) UBF反应器内设有（yǒu）生物载体区（qū），是（shì）一（yī）种悬浮生长（zhǎng）型和附着生（shēng）长的厌氧消化方法，厌氧复合床反应器（UBF）与（yǔ）厌氧（yǎng）生物滤池相比，减（jiǎn）少了填料层的高度，也就减（jiǎn）少了滤池被堵塞的可（kě）能性；与（yǔ）UASB法相比（bǐ），填（tián）料（liào）层（céng）既是厌氧微（wēi）生（shēng）物的载体，又可截留水流中的悬浮（fú）厌氧活性污（wū）泥碎片，从而（ér）能使厌氧反应器保持较高的微生物量，并使出（chū）水水质得到保证（zhèng）。

厌氧复合床反应器综合了厌氧生物（wù）滤池与升流式厌氧污泥反应器的优点，克服了它们的缺点，不但（dàn）增加了（le）生物量，而且提高了反应（yīng）区的容（róng）积利用率，反应器的总高度可大于10m，从而减少了占地面积，处（chù）理能力也有较大提高。

反应器采用玻璃钢材质，一次整体缠绕工艺成型，制作（zuò）方（fāng）便、强度高、占地面积小、处（chù）理效率（lǜ）高、效果好、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长。

反应器可配备在线分（fèn）析仪、PH控制计、差压（yā）变送器、压力传感器、流量传感器、电导率仪、液位控制计、电磁阀、变频器及控（kòng）制柜等组成的（de）控制系（xì）统，以上控制情（qíng）况均以数字形式显示（shì）在显示器界面上，使（shǐ）管理人员一目了然，并有故障报警，便（biàn）于管理与维护。 [2] 

厌氧器的运行管理

1．厌氧生物处理设施运行（háng）管理应该注意的问题

(1) 当被处理污水浓度较高（CODCr值（zhí）大于5000mg/L）时，必须（xū）采取回流的运行方式，回流比根据具体情况确定，有效的（de）回流，不（bú）仅可以降低进水（shuǐ）浓度，还可以增大进水量，保证处理设施（shī）内的水流分布均匀，避免出现短流现象。回流还（hái）可以防止进水浓度和厌氧反（fǎn）应器内pH值的剧烈波动，使厌氧（yǎng）反应平稳（wěn）进行，也就是说可（kě）以减少厌氧反应对（duì）碱度的（de）需求量，降低运行费用（yòng）。厌氧反应是产能过程（chéng），出水温度高于进水．因此冬季（jì）气温低时，反应器内的温度恒定，尽可（kě）能使（shǐ）厌氧微生在其最适宜温度下（xià）活动。

(2)一（yī）般的工业（yè）废水温度难以达到35℃，需要加热（尤其在冬（dōng）季）。因此，为节约加温所需能量，一（yī）方面要注意保温（包括采取加大回流量等措施），尽可能防止反应器热量散失，另一方而要充分发（fā）挥反应器内污泥浓度（dù）较大的特点，尽可（kě）能提高反应器（qì）内污泥浓度，减弱温度对厌氧反应的影响。

(3)沼气要及时有效地排出。厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生，沼气对污泥可以起到搅拌和作用，促进污水（shuǐ）与污泥的混合接（jiē）触，这是其有利（lì）的一面。同时，沼（zhǎo）气的存（cún）在也会起到类似浮（fú）渣的作用，沼气向上（shàng）溢出时将部分（fèn）污泥带到（dào）液面，导致浮（fú）渣的产生和出水中悬浮物含量增加及（jí）水质变差。因此，要（yào）设置气体挡板和集气罩，将沼气从厌（yàn）氧消化装置内引出（chū），在出水堰附近留有足够的沉淀区，以保证出水水质。

(4)污泥负荷要适当。为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡（héng），使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡，防止酸积累导致pH值下降，进水有机负荷不宜过高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通过提高反应器内污泥浓度，在保持相（xiàng）对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容积负荷。一般来说，厌氧消化装置（zhì）的容积负荷（hé）都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高达50kg CODcr/( m3·d)。

(5)当被处理污水悬浮物浓度较大（一般指1000mg/L以上）时，就应当对污（wū）水进行沉淀、过滤、或浮选等适当的预处理，以降低进水的悬浮物含量，防止填料（liào）层堵塞。一般AF的进水悬浮物不超过200mg/L，但如果（guǒ）悬浮物可以生物降解（jiě）而且均匀分散在（zài）污水中，则悬浮物对（duì）AF几（jǐ）乎不产生不利影响。

(6)要充分创造厌氧环境。无氧（yǎng）是厌氧微生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在绝对的厌氧环（huán）境（jìng）下才能高效率发挥作用。在污水提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空（kōng）气的接触，尽可能（néng）减少与空气接（jiē）触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌水、搅动等现象，调节池、回流（liú）池等要加盖封闭，污水提升不（bú）要使（shǐ）用气提泵。厌氧反应构筑物最（zuì）好（hǎo）经过气（qì）密（mì）试验，确保严密无渗漏。

2．厌氧生物反应器的控制指标

(1)氧化还原电位：利用测定氧化还原电位的方法判（pàn）定厌氧反应器内的（de）多个氧化（huà）还原组分系统是否平衡状态，虽然（rán）这（zhè）种方法可靠性较（jiào）差，但由于（yú）氧化还（hái）原电（diàn）位测定简单（dān），和其他监测指标结（jié）合起来应用，有一定的指导意义。

(2)丙酸盐和乙酸盐浓度（dù）比：如果厌氧反应器有机（jī）负荷超过（guò）正常范围，在其他运行参数发（fā）生（shēng）变化（huà）之前，丙酸盐和（hé）乙酸盐浓度之比会立即升高。因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运（yùn）行（háng）异常的灵敏而（ér）可靠的警示指（zhǐ）标。

(3)挥发性酸VFA：挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指（zhǐ）标（biāo）。

(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香组氨基酸和木质素等（děng）大分（fèn）子有机物产生的中间产物（wù），当处（chù）理含有这类污染物（wù）的污水（shuǐ）时，厌氧处理出水中苯乙酸含量是比挥（huī）发性酸更为敏（mǐn）感的反映厌（yàn）氧反应器运行状态（tài）的指（zhǐ）标。

(5)甲（jiǎ）硫醇：甲硫醇气味独特，即使含最很低，人们也能（néng）凭嗅觉感（gǎn）觉出来。甲硫醇含量突（tū）然增加（气味突然出（chū）现或加大）往往（wǎng）表明进水中氯代烃类（lèi）有毒物质含量（liàng）突然增加。

(6)一氧化碳CO:：CO的产生与（yǔ）甲烷的产生（shēng）密切相关，CO难溶于水，可以实现在线监测。气相中CO的含量（liàng）和液相中乙酸盐的浓（nóng）度有良好的相关性，CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。

3．厌氧生物反应器维持高效率的基（jī）本条件

(1)适宜的pH值：为使厌氧顺利进（jìn）行，反应器中的pH值必须（xū）在6.5～8.2之间。

(2)充足的常规营养：反应器（qì）内氮的浓度必须在40～70mg/L范围内才能满足需要（yào），而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷（lín）有专性需要，必须在反应器内保证其含量，有时（shí）需要（yào）向进水中投加磷肥和硫酸盐。

(3)必要的微量专性营养元素：对（duì）甲烷菌有激（jī）活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌（xīn）、锰、钼、铜甚（shèn）至（zhì）硒、硼等（děng）很多种（zhǒng），缺（quē）少（shǎo）其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。

(4)合适的温度：厌氧反应一般在（zài）30～37℃的中温条件下运行。

(5)对毒性适应能力：必须（xū）完成厌氧（yǎng）微生物对有毒物质适应性的（de）驯化。

(6)充足的代（dài）谢时间：要同时保证厌（yàn）氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时（shí）间SRT。

(7)适量的碳源：来自进水中的有机物要满足异养型甲烷菌（jun1）用于生物（wù）合成所需要的碳源，同时反应器内的溶解性C02要满足自养型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染（rǎn）物（wù）向微生物的传质良好：厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质（zhì）能力较好，但生物量过多（duō）积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过厚都可能产（chǎn）生传质问题，要定期排出剩余生物污（wū）泥或提高回流比减（jiǎn）少部分传（chuán）质阻（zǔ）力。