废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有（yǒu）力的处理方法之一，过去（qù），它多用于城（chéng）市污水厂的污泥、有机废（fèi）料及其（qí）部（bù）分高浓度有机（jī）废水的处理，在建（jiàn）筑物形式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留（liú）时间长、有机负荷低等缺（quē）点，较长时间限制了它（tā）在废水（shuǐ）处理中的应（yīng）用（yòng），20世纪70年代（dài）以来（lái），世界能源短缺日益突出，能生产能源的废水厌氧技术受到重视（shì），研究与实践不断深（shēn）入，开发了各种新型工艺与设备，大（dà）幅度地提高了厌氧反应器内活（huó）性污泥的持（chí）有量，使处理时间大大缩短，效率提高。
厌氧生化法的基（jī）本介绍
废水厌氧生物处理是环境工程与（yǔ）能源工程中的（de）一项重要技术，是有（yǒu）机废（fèi）水强有力的处理方法之一。厌氧生化法与好（hǎo）氧生化法相比具有下列优缺点：
七个方面的优点：
● 应用（yòng）范围广
● 能耗低
● 负荷高
● 剩余污泥量少
● 氮、磷营养需要量较（jiào）少（shǎo）
● 厌氧处（chù）理过程有一定杀菌作用，可以杀死废水与污水中的寄生虫、病毒等
● 厌氧活性（xìng）污泥可以长期（qī）储存，厌氧反应器可以（yǐ）季节（jiē）性或间（jiān）歇性运转。
三个方面的缺点：
● 厌氧微生物增（zēng）殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备大
● 出水往往（wǎng）需要进一步处理，故一般在厌（yàn）氧处理后串联好氧处（chù）理
● 厌氧（yǎng）处理系统操作控制因素较为复杂
厌氧生化法的应用范围
●有（yǒu）机污泥处理
●高（gāo）浓度有（yǒu）机废水
●中、低浓度（dù）有机废水
●城市废水处理
厌氧生化法的基本原理
基本定（dìng）义：废水厌氧生物处理是指在无（wú）分子氧条件下通过厌氧生物（包括兼氧生（shēng）物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等（děng）物质的过程，称为厌氧消化。
污水厌氧（yǎng）生物处理是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用使污水中有机物质达（dá）到净化的处理方法。在无（wú）氧的（de）条（tiáo）件下，污水中的厌氧细菌把（bǎ）碳（tàn）水化合物、蛋白质、脂肪（fáng）等有机物分解生成有机酸，然后在（zài）甲（jiǎ）烷（wán）菌的作用下，进一步（bù）发酵形成甲（jiǎ）烷、二氧（yǎng）化碳和氢等，从而使污水得到净化。是生活污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪便等良好的处理方法之一。
厌氧消化处理分为三个阶段：
第一阶段：水解酸化阶段
第二阶段：产氢产乙酸（suān）阶段
第三阶段：产甲（jiǎ）烷阶段
厌氧器工作（zuò）原理
概述
厌氧（yǎng）器（qì）实际是将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧污（wū）泥反（fǎn）应器UASB组合在一起，因此又称为UBF反应器。厌氧复合床反应器下部为污泥（ní）悬浮层，而上部则装有填料。可以看做是将升（shēng）流式（shì）厌氧生物滤（lǜ）池的填（tián）料层厚度（dù）适当减小，在池底布水（shuǐ）系统与填料层之间留出一定的空间，以便悬浮状态的颗粒（lì）污泥能在其中（zhōng）生长积累，因此又构成一个UASB处理工艺。当污水（shuǐ）依此通过悬浮污泥层及填料层，有机物将与污泥（ní）层颗粒污泥及填料生物膜上的微生物接触并被分解掉。
工作原理
经过调节pH和温度的废水首先（xiān）进（jìn）入反应器底部的混合区，并与来自外循（xún）环回流的泥（ní）水混合（hé）液充分混合后（hòu）进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解，此处的（de）COD容积负荷很高，大部分进水COD在此处被降解，产生大量沼气。由于（yú）沼气气泡（pào）形成过程中对液体做的膨胀功产生了气（qì）提的（de）作用，使得沼气（qì）、污泥和水的混合（hé）物上升，经过填料（liào）区的降解后（hòu），混合液至反（fǎn）应器顶部的三相分离器，沼（zhǎo）气在该处与泥水分离后并被导出处理（lǐ）系统。泥水混合物则沿挡泥板下降至反应器底部的混合区，并于进水充分混合后再（zài）次进入污泥（ní）膨胀床区，形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷（hé）和反应器的不同构造，外循环回流量可达进水流量的0.5-10倍。经膨胀床处理后的（de）废水除一部分参与（yǔ）循环（huán）外（wài），其余污水继续上升，污水进入填料区进行（háng）剩余COD降解与产沼气过程，提高和保证了出水水质。由于大部分COD已经被降解，所（suǒ）以填料（liào）区的COD负荷较低（dī），产气量（liàng）也较小。该处产生的沼气也是由三相分离器收集，通过集气管导出处（chù）理系统。经过填料区处理后的废水经三相分离器作用后，上（shàng）清液经（jīng）出水区排走，颗粒污泥则返回（huí）污泥床。
厌氧器（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（fǎ）兰。具体结构由器体、布水系统、污泥床、生物（wù）载体区、三相分离器（qì）、浮渣速（sù）排装置和（hé）回流系统等（děng）组成。
UBF反应器特点可归纳为：
(1) UBF反应器（qì）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（yú）一体。
(2) UBF反应器的最大特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,底部（bù）污泥浓度可高达60～80g/L。
(3) UBF反应器具有很（hěn）高的容积负荷，一般为10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可达30kgCODcr/(m3·d)。而且（qiě）水力停留时间短，通常采用中温厌氧消化，有时可以在常温下（xià）运（yùn）行。
(4)反应器内设三相分离器，在沉淀（diàn）区分离的污泥能自动回流到反应区，而切还（hái）增加了（le）回流装置。并利用（yòng）自身产（chǎn）生的沼气和进水水（shuǐ）流来实现搅拌混合，也不（bú）需（xū）要混合搅拌设备。因此，简（jiǎn）化了工艺环节和减少了系统（tǒng）工艺设备，维护运行较简单。
(5) UBF反应器内设有生物载体区，是一种悬浮生长型和附着生长的厌氧（yǎng）消化方法，厌氧复合床（chuáng）反应器（UBF）与厌氧生物滤池（chí）相比，减少了填料层的高度，也就减少了（le）滤池被堵塞的可能性；与UASB法相比，填料层既是厌氧微生物的载体（tǐ），又可截留水流中的悬浮厌氧活性污泥碎片，从而能使厌氧反应器保持较高的微生物量，并使出水水质得到保证。
厌氧复合床反应器综合了厌氧生物滤池与（yǔ）升流式厌氧污泥反应器的优点，克服（fú）了它们的缺点，不（bú）但增加了生物（wù）量，而且提高了（le）反应区（qū）的容积利（lì）用率，反应器的（de）总高度可大于10m，从而减少了占地面积，处理能力也有（yǒu）较大提高。
反应器采用玻璃钢材质，一次整体缠绕工艺成型，制作方便、强度高、占地面积（jī）小、处（chù）理效率高、效果（guǒ）好、耐腐蚀（shí）、抗老化、使用寿命长（zhǎng）。
反（fǎn）应器可配备在线分析（xī）仪、PH控制计、差压变送器、压力传（chuán）感器、流量传感器、电导（dǎo）率仪、液位控制计、电（diàn）磁阀、变频器及控制柜等组成的控制（zhì）系统，以上控制情况均以数字形式显示在显（xiǎn）示器界面（miàn）上，使管理（lǐ）人员一目（mù）了然，并有故障报警，便于管理与维护。 [2]
厌（yàn）氧器的运行管理
1．厌氧生物处理设施运行管理应该注（zhù）意的问题
(1) 当被处理污水浓（nóng）度较高（CODCr值大于5000mg/L）时，必须采取回流的运行方式，回流比根据（jù）具体情况（kuàng）确定，有效的回流，不仅可以降低进水浓度，还可以增大进水量，保证处理设施内的水流分布均匀，避免出现短流现象。回流还可以防止（zhǐ）进水浓度和厌氧反应器内pH值（zhí）的剧烈波动，使厌氧反应平稳进行，也就是说可以减少厌氧反应对碱度的需求量，降（jiàng）低运行费用。厌（yàn）氧反应是产能过程，出水温度高于进水．因此冬季气温低时，反应器内（nèi）的温度恒定，尽可能使厌氧微生在其（qí）最适（shì）宜温度下活动。
(2)一般的工业废水温度难以达（dá）到35℃，需要加热（尤其在冬季）。因此，为节约加温所需能量，一方面要（yào）注意保温（包括采取加大回流量等（děng）措施），尽可能防止反应器热量散失，另一方（fāng）而要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点，尽可（kě）能提（tí）高反应器内污泥浓度，减弱温度对厌氧（yǎng）反应的影（yǐng）响。
(3)沼气要及时（shí）有效地排（pái）出。厌氧消化过程必定伴随着（zhe）沼气的产（chǎn）生（shēng），沼气对（duì）污泥可以起到搅拌和（hé）作用，促进污（wū）水与污泥的混合接触，这（zhè）是其有利（lì）的一面。同时（shí），沼气的存在也会起到（dào）类似浮渣的作用，沼气向上溢出时将部分污泥带到液面，导致浮渣的产生和出水中悬浮（fú）物含量增加及水（shuǐ）质变差。因（yīn）此，要设置气体挡板和集气罩，将沼气从厌氧消化装置内引出，在出（chū）水堰附近留有足（zú）够的沉淀区（qū），以保证出水水质（zhì）。
(4)污泥负荷要适当。为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡，使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡（héng），防止酸积累导（dǎo）致（zhì）pH值下降，进（jìn）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（ní）浓度，在保持相对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容（róng）积负荷。一般来说，厌氧消化装（zhuāng）置（zhì）的容积负荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高达（dá）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，就应当对污水进行沉淀、过滤、或浮选等适（shì）当的预处理，以降低进水的（de）悬浮物含量，防止填料层堵塞（sāi）。一（yī）般AF的进水悬浮物不超过200mg/L，但如果悬浮物可以生物降解而且均匀分散在（zài）污水中（zhōng），则悬浮物对（duì）AF几乎不产生不利影响。
(6)要充分创（chuàng）造厌氧环境。无氧是厌（yàn）氧微生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境（jìng）下才能高效率发挥作用。在污水提（tí）升进入厌（yàn）氧消（xiāo）化装置、出水回流等环（huán）节都要尽可能避免与（yǔ）空（kōng）气的接触（chù），尽可能减少与空气接触的（de）机会（huì）。如水流过（guò）程中尽量不要出现跌水、搅动等现象，调节池、回流池等要加盖封（fēng）闭，污水提升不要使用气提泵。厌氧反应构筑物最好经过气密试验，确保严密无渗漏。
2．厌氧生物反应（yīng）器的控制（zhì）指标（biāo）
(1)氧化还原电位：利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是（shì）否平衡状态，虽然这种方法可靠性较差，但由于氧化还原电位测定简单，和其他监测指标结合起（qǐ）来应（yīng）用，有一定的（de）指导意义。
(2)丙酸盐和乙酸盐浓度比：如果（guǒ）厌氧反应器有（yǒu）机（jī）负荷超过正常范围，在其他运（yùn）行参数发生变化（huà）之前，丙酸盐和乙酸盐浓度之比（bǐ）会（huì）立即升高。因此可以（yǐ）将丙（bǐng）酸盐和乙（yǐ）酸盐浓（nóng）度之比作为厌氧反（fǎn）应器超负荷（hé）引起运行异（yì）常的灵敏而可靠的警示指标。
(3)挥发性酸VFA：挥发性酸的异常升高是厌氧（yǎng）反应器中产甲烷菌代谢受（shòu）到（dào）抑制的最有效指标。
(4)苯乙酸：苯乙（yǐ）酸是降解芳香组氨基酸和木质素等大分子有机物产生（shēng）的中（zhōng）间产物，当处理含有这类污染物的污（wū）水时，厌（yàn）氧处理出水中苯乙酸含量是比挥发（fā）性酸更为敏感的反映厌氧反应器运行状态的指标。
(5)甲（jiǎ）硫醇：甲硫（liú）醇气味独特，即使含最很低，人（rén）们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加（气（qì）味突然出现或（huò）加大）往往表明进水中（zhōng）氯代烃类有（yǒu）毒物质含（hán）量突然增加。
(6)一氧化碳CO:：CO的产生与甲烷的产生密切相关，CO难溶于水，可以实现在线监（jiān）测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的（de）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本条件
(1)适宜的pH值：为使厌氧顺利进行，反应器中的pH值（zhí）必须在6.5～8.2之间。
(2)充足的常规营养：反（fǎn）应器内氮的浓度必须在40～70mg/L范围内才能满足（zú）需要，而磷和硫化（huà）物维（wéi）持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物（wù）和磷有专性需要，必须在反应器内保证其（qí）含量，有时需要向进水中（zhōng）投加（jiā）磷肥和硫酸盐。
(3)必要的微量专性营（yíng）养元素：对（duì）甲烷菌有激（jī）活作用的专性营养元素（sù）有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜（tóng）甚至硒、硼等很多种，缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。
(4)合适的（de）温度：厌氧反应一般在30～37℃的中温条（tiáo）件下运行。
(5)对毒性适应能力：必须完成厌氧微生物对有毒物质适应性的驯化。
(6)充足的代谢时间：要（yào）同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。
(7)适量的碳源：来自进水（shuǐ）中的有机（jī）物要满足异（yì）养型甲烷菌用于（yú）生物合（hé）成所需要的碳源，同时反应器内的溶解性C02要满足（zú）自养型甲烷菌所需要的碳源。
(8)污染物向微生物的传质良好：厌氧生物反应器内的（de）颗粒污（wū）泥在流（liú）化状（zhuàng）态下传质能力较好，但（dàn）生物量过多积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过（guò）厚都可能产生传质问题，要定期排出剩余生物污泥或提高回流（liú）比减少部分传质阻力。
