廢（fèi）水厭氧生物處理是環境工程與能源（yuán）工程中的一項重要技術，是有機廢（fèi）水強有力的處理方法（fǎ）之一，過（guò）去，它多用於城市汙水廠的汙泥、有機廢料（liào）及其部分高（gāo）濃度有機廢水的處理，在建（jiàn）築物形式上（shàng）主要采用普通消化池，由於存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長（zhǎng）時間限製了它在廢水處理中（zhōng）的應用，20世紀70年代以來，世界能源短缺日益突（tū）出，能生產能源的廢水厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深入，開（kāi）發了各種新型工藝與設（shè）備，大幅度地提高了厭（yàn）氧反應器內活性汙泥的持有量，使處理時間大大縮短，效率提高。
厭氧生化法的基本（běn）介紹
廢水厭氧生（shēng）物處理是環境工程與能源工程中的（de）一項重要技（jì）術，是有（yǒu）機廢水強有力的處理方法之一。厭氧生化法與好（hǎo）氧生化（huà）法相比具有下列優缺點：
七個方麵的（de）優點（diǎn）：
● 應用範圍廣
● 能耗低
● 負（fù）荷高
● 剩餘汙泥量少
● 氮、磷營養需要量較少
● 厭氧處（chù）理過程有一定殺菌作（zuò）用（yòng），可以殺死（sǐ）廢水與汙水中的寄生蟲、病毒等
● 厭氧活性汙泥可以長期儲存（cún），厭氧反應器可以季節性或（huò）間歇（xiē）性運轉。
三個方麵的（de）缺點：
● 厭（yàn）氧微生（shēng）物增殖緩慢，因（yīn）而厭氧設備啟動和處理時（shí）間比（bǐ）好（hǎo）氧設備大
● 出水往往需要進（jìn）一步處（chù）理，故一（yī）般在厭氧處理（lǐ）後（hòu）串聯好氧處理
● 厭氧處理係統操作控製因素較為複雜
厭氧生（shēng）化法的應用範圍
●有機汙泥（ní）處（chù）理
●高濃（nóng）度有機廢水
●中、低濃度有機廢水
●城市（shì）廢水處理
厭氧生化法的基本原理
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（huà）成甲烷、二氧化碳等物質的過程（chéng），稱為厭氧消化。
汙水厭氧生物處理是在無氧的條件（jiàn）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，汙（wū）水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質（zhì）、脂肪等有機物（wù）分（fèn）解生成有機（jī）酸，然後在甲烷（wán）菌的作用下，進一步發酵形成甲烷、二（èr）氧化（huà）碳和氫（qīng）等，從而使汙水得到淨化（huà）。是生活汙水汙泥、高濃度有機物（wù）工業廢水和糞便等良（liáng）好（hǎo）的處理方（fāng）法（fǎ）之一（yī）。
厭氧消化處理分為三個階段：
第（dì）一階段：水解酸化階（jiē）段
第二階段：產氫產乙酸階段
第三階段：產甲烷階段
厭氧器工作原理
概（gài）述
厭氧器實際是將（jiāng）厭氧生物濾池AF與升（shēng）流式厭氧（yǎng）汙泥反應器UASB組合在一起，因此又稱為UBF反應器。厭氧複合床反（fǎn）應器下部為汙泥懸浮層，而上部則裝有填料（liào）。可以看做是將升流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空間（jiān），以便懸浮狀態的顆粒汙泥能在其中（zhōng）生（shēng）長積累，因此又構成一個UASB處理工藝（yì）。當汙水依（yī）此通過懸浮汙泥層及填料（liào）層，有機物將（jiāng）與汙（wū）泥層顆粒（lì）汙泥及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（jiē）pH和溫度（dù）的廢水首先進（jìn）入反應器底部的混合區，並與來自外循環回流的泥水混合（hé）液充分混合（hé）後進入顆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（dà）部分進水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由於沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產生了氣（qì）提的（de）作用，使得沼氣、汙泥和水的混合物上升，經過填（tián）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。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應器底部的混合區，並於進水充分混（hún）合後再（zài）次進入（rù）汙泥膨脹床區，形成所謂內循環。根據不同的進水COD負荷和反應器的不（bú）同構造，外循環（huán）回流量可達進水（shuǐ）流量的0.5-10倍。經膨脹床處（chù）理後的（de）廢水除一（yī）部分參與循環外，其餘汙水繼（jì）續上升，汙水進入填料區進行剩餘COD降解與產沼氣（qì）過程，提高和保證了出（chū）水水質。由於大（dà）部分COD已（yǐ）經被降解，所以填料區的COD負荷較低，產氣（qì）量也較小。該處產生的沼氣也是由三相分離（lí）器收集，通過集（jí）氣管導出處理係統（tǒng）。經過填料區處理後的廢水經三相分（fèn）離器作用後，上清液經出水區排走，顆粒汙泥（ní）則返（fǎn）回汙泥床。
厭氧器部件組（zǔ）成及特點
UBF的組成：厭氧器器器體（tǐ）為玻璃（lí）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、布水係統、汙（wū）泥床、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（yàn）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反應器的最大特點是（shì）能在反應器（qì）內（nèi）形成顆粒汙泥，使反應器內（nèi）平均汙泥濃度達到30～40g/L,底部（bù）汙泥濃度可高達60～80g/L。
(3) UBF反應器具有很高的容積負荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，最高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水（shuǐ）力停留時間短，通常采用中溫厭氧消化，有時可以在常（cháng）溫下運行。
(4)反應器內設三（sān）相分離器，在沉澱區分離的汙泥能自動回（huí）流到反應區，而（ér）切還（hái）增加了回（huí）流裝置。並利用自身產生的沼氣和進水水流來實現攪拌混合（hé），也不（bú）需要混合攪拌設備。因此，簡化了工（gōng）藝環節和減少了係統工藝設備，維護運行較簡單。
(5) UBF反應器內設有（yǒu）生物載體區（qū），是一種懸浮生長型和附著生（shēng）長的厭氧消化方法，厭氧複合床反應器（UBF）與厭氧生物濾池相比，減少了填料層的高度，也就減少了濾池被堵塞（sāi）的可能性；與UASB法相比（bǐ），填料層既是厭氧微生物的載體（tǐ），又（yòu）可截留水流中的懸浮厭氧（yǎng）活（huó）性汙泥碎（suì）片，從而能使厭氧反（fǎn）應器保持較（jiào）高的微生物量，並使出水水質得到保證。
厭氧複合床反應器（qì）綜合（hé）了厭氧生物濾池與升流式厭氧汙泥反應器的優點，克服了它們的缺點，不但增加了生物（wù）量，而且提高了反（fǎn）應區的容積利用率，反應器的總高（gāo）度可大於10m，從而減少了占地麵（miàn）積（jī），處（chù）理能力（lì）也（yě）有較大提高。
反應器采用玻璃鋼材質，一（yī）次整體纏繞工藝成型，製（zhì）作方便、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（mìng）長。
反應器可配備在（zài）線（xiàn）分析儀、PH控製計、差壓（yā）變送器、壓力傳感器、流量傳（chuán）感器、電導率儀、液位控製計、電磁閥（fá）、變頻器及控（kòng）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（xiǎn）示（shì）器界麵上，使管理人員一（yī）目了然，並有故障報警，便於（yú）管理（lǐ）與（yǔ）維護。 [2]
厭氧器的運行管（guǎn）理
1．厭氧（yǎng）生物處理設施（shī）運行管理應（yīng）該注意（yì）的問題
(1) 當被（bèi）處理汙水濃度（dù）較高（CODCr值大於5000mg/L）時，必須采取回流的運行方式，回流比（bǐ）根據具體情況確定，有效（xiào）的回流（liú），不僅可以降低進水濃度，還可以（yǐ）增大進（jìn）水量，保證（zhèng）處理設施內的水（shuǐ）流分布均勻，避免出（chū）現短（duǎn）流現（xiàn）象。回流還可以防止進水濃度和厭氧反應器內pH值的（de）劇烈波動，使厭氧反應平穩進行，也就是（shì）說可以減少（shǎo）厭氧（yǎng）反應對堿度的需（xū）求量（liàng），降低運行費用。厭氧反應是產能（néng）過程，出水溫度高於進水．因此冬季氣溫低時，反應器內的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其最適宜溫度下（xià）活動。
(2)一般的工業廢水溫度（dù）難以達到35℃，需要加（jiā）熱（尤其在冬季）。因此，為節約加溫所需能量，一方麵要注意保溫（包（bāo）括（kuò）采取加大回流（liú）量等措施），盡可能防止反應器熱量散（sàn）失，另一（yī）方而要充分發揮反應器內（nèi）汙泥濃度較（jiào）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)沼氣要及時有效（xiào）地排出。厭氧消化過程必定伴隨著（zhe）沼氣的產生，沼氣對汙泥可以起到攪拌和（hé）作用，促進汙水與汙泥的混合接觸，這是其有利的一麵。同時，沼氣的存在也會起到類似浮渣的作用（yòng），沼氣向上溢出時（shí）將部（bù）分（fèn）汙泥帶到液麵，導致浮渣的產生和出水中懸浮物含量增加及水質變差。因（yīn）此，要設（shè）置氣體擋板和集氣罩，將沼氣從（cóng）厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留（liú）有足夠的沉澱區，以保證出水水質（zhì）。
(4)汙（wū）泥負荷要適當。為保持厭氧消化過（guò）程三個階段的平衡，使揮發性脂肪酸等中間產物的生成與消耗平衡，防止酸積（jī）累導致pH值（zhí）下降，進水有機負荷不宜過高（gāo），一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應器內汙泥濃（nóng）度，在保（bǎo）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，厭氧消化裝置的容積（jī）負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。
(5)當被（bèi）處理汙水懸浮物（wù）濃度較大（一般指1000mg/L以上）時（shí），就應當對汙水進行沉澱、過濾、或浮選等適當的預處理，以降低進水的懸浮（fú）物含量，防止填料層（céng）堵塞。一般AF的進水懸浮（fú）物不超過200mg/L，但如果懸浮物可以生（shēng）物降解而且均勻（yún）分散在汙（wū）水中，則懸浮（fú）物對AF幾乎不產生不利影響。
(6)要充分創造厭氧環境。無氧是厭氧微生物正常活動的前提，甲烷菌則（zé）必須在（zài）絕對的厭氧環境下才能高效率發揮作用。在汙水提（tí）升進入厭氧消化裝置（zhì）、出水回流等環節都要盡可（kě）能避免與空氣的接（jiē）觸，盡可能減少（shǎo）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（děng）現象，調節池、回（huí）流池等要加蓋封閉，汙（wū）水提升不要使（shǐ）用氣（qì）提泵。厭氧反應（yīng）構築物最好經過氣密試驗，確保嚴（yán）密（mì）無滲漏。
2．厭氧生物反應（yīng）器的控製指（zhǐ）標
(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定（dìng）厭氧反應器（qì）內的多個氧化還原組分係統是否平（píng）衡狀態，雖然這種方法可靠性較差，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，有一定的指導意義。
(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度（dù）比：如（rú）果厭氧反應器有機負荷超過正常（cháng）範圍，在其他運（yùn）行參數發生變（biàn）化之前（qián），丙酸鹽和乙酸鹽濃（nóng）度之（zhī）比會（huì）立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作（zuò）為厭氧反應器超負荷引起運行異常的靈敏而可靠的警示指標。
(3)揮發性酸VFA：揮發性酸的異常升高是厭氧反應器中產甲烷菌代謝受到抑製（zhì）的最有效指標。
(4)苯乙酸：苯乙酸（suān）是降解（jiě）芳香組氨基酸（suān）和木（mù）質素等（děng）大分子有機（jī）物產生的中間（jiān）產物，當處理含有這類汙染物的汙（wū）水時，厭氧處理出水中苯（běn）乙酸含量是比揮發性酸更為敏感的反映厭氧反（fǎn）應（yīng）器運行狀態的指標。
(5)甲硫醇：甲硫醇氣味獨特，即使含最很低，人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加（氣味突（tū）然出（chū）現或加（jiā）大）往往表明進（jìn）水中氯代烴類有毒物質含量突然增加。
(6)一氧化碳CO:：CO的產生與甲烷的產生密切相關（guān），CO難溶於水（shuǐ），可以實現在線監測。氣相中CO的含量和液（yè）相中乙酸鹽的濃度有良好的相關性，CO的含量（liàng）變化與重金（jīn）屬和由有機毒性所（suǒ）引起的抑製作用（yòng）也有關（guān）係。
3．厭氧生物反應（yīng）器維持高效率的基本條件
(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反（fǎn）應器中的pH值必須在（zài）6.5～8.2之間（jiān）。
(2)充足的常規營養：反應器內氮的（de）濃（nóng）度（dù）必（bì）須（xū）在40～70mg/L範圍內（nèi）才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷（wán）菌（jun1）對硫化物和磷有專性需要，必須在反應器（qì）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（yíng）養元素：對甲烷（wán）菌有激活作用（yòng）的專性營養元素有（yǒu）鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多（duō）種，缺少其中一種（zhǒng）就可能（néng）嚴重影響整（zhěng）個生（shēng）物處理過程。
(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下（xià）運行。
(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微（wēi）生（shēng）物對（duì）有毒物質適應性的馴（xùn）化。
(6)充足的代謝時間：要同時保證厭氧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（lái）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源。
(8)汙染物向微（wēi）生物的傳質良好：厭氧生物反應（yīng）器內的顆粒（lì）汙泥在流化狀（zhuàng）態下傳質能力較（jiào）好，但生物（wù）量過多積累或使用厭氧生（shēng）物膜法時生物膜過厚都可能產生傳質問題，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。
