厌氧生物处理法技术研究

【资料简介】

早在一百多年前，人们就开始使用厌氧工艺来处理生活污水污泥。1860年，法国工程师Mouras首先使用厌氧方法处理沉淀池中的固定材料。后来，德国的KarlImhoff将其开发成一个腐蚀罐和一个双层沉淀池(也称为Imhoff池)，至今仍在使用。从1910年到1950年，进一步发展了高效加热搅拌污泥消化池，如厌氧接触法，被称为第一代厌氧反应器。由于第一代厌氧反应器不能将污泥停留时间与水力停留时间分开，污泥中温消化池的HRT持续20～30天，大大增加了消化池的容积和面积，提高了建设成本。

为了提高厌氧反应系统的加工效率，研制了第二代厌氧反应器。例如：厌氧过滤器(AF)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧流化床(AFB)和厌氧接触膜膨胀床反应器(AAFEB)。它们的共同特征是可以将固体停留时间与液压停留时间分开，这使得固体在反应堆中停留时间可以长达数百天，而且液压停留时间可以从几十年缩短到几天甚至几个小时。UASB已经被广泛应用于这些开发的高效厌氧处理系统的实际生产中。

AF最初是由美国斯坦福大学的两位学者开发的。该装置充满砾石、鹅卵石、塑料或纤维等，并将厌氧微生物附着在填料的巨大表面，以保持较高的生物量和较少的SRT。一般采用上流方式，在中温条件下也可采用下流方式。

UASB是一种上流式厌氧污泥床，由荷兰农业大学的几位教授在AF的基础上开发而成。其特点是在反应器上部安装了气、固、液三相分离器。混合气中的污泥可以自动返回反应区，保持较大的生物量和较长的SRT，整个反应器由反应区和沉淀区两部分组成。UASB具有较高的容积负荷率和污泥负荷率。

工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下被微生物降解。沼气转化为甲烷、二氧化碳等，含有60%以上的甲烷，可作为锅炉燃烧、发电等再利用的能源。这样，两种有机污染物都被去除，能源被循环利用。

升流式厌氧污泥床反应器的主体是一个装有颗粒厌氧污泥的容器，反应器上部设有一个特殊的气、液、固分离系统(即三相分离器)。它能保持反应器中厌氧微生物的高活性和良好的沉淀性能，且反应器的效率高于普通厌氧装置，同时节省了投资和占地面积。其关键技术是三相分离器、配水系统和工艺条件，特别是颗粒污泥形成的工艺条件，是UASB装置高效运行的关键。

当UASB用于处理高浓度污水时，UASB的容积负荷可达到10kg/m3.d-50kg/m3.d(好氧最大值为5kg/m3.d-10kg/m3.d)，HRT可缩短至10h-12h，这与污泥床中滞留的大量厌氧颗粒污泥是密不可分的。厌氧颗粒污泥多呈卵状，直径为0.15-5mm，具有良好的沉淀和生物活性。UASB反应器中颗粒污泥的形成通常需要几个月的时间，但在反应器中加入惰性载体、颗粒活性炭和甲醇可以缩短颗粒污泥的形成时间。三相分离器的分离效果也是UASB成功的关键。同时，水解(酸化)工艺在厌氧工艺中得到了发展。

水解酸化的目的是将废水中的不溶物转化为可溶物，微生物难降解物转化为可生物降解物。实践证明，厌氧消化过程中的水解酸化段不仅能降低CODcr，而且能提高废水的可生化性。针对这一特点，设计开发了多种类型的水解酸化反应器，对生活污水、印染废水、食品废水、化工废水的处理起到了重要作用。取得了令人满意的结果。

第二代厌氧处理工艺虽然在应用上取得了很大的成功，但在进一步扩大应用范围方面仍然遇到许多问题，迫使人们在此基础上继续研究开发，从而陆续发展出第三代和新型厌氧反应器。主要包括膨胀颗粒污泥床(EGSB)、厌氧内循环反应器(IC)和厌氧隔板反应器(ABR)。