废水厌氧生物处理技术

Posted 2023-01-13 反应器

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废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。在厌氧生物处理的过程中，复杂的有机化合物被分解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分的能量以甲烷的形式出现，这是一种可燃气体，可回收利用。同时仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分，故相对好氧法来讲，厌氧法污泥增长率小得多。好氧法因为供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法及适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。同时厌氧法可降解某些好氧法难以降解的有机物，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。

1、废水厌氧生物处理技术的发展历程

①厌氧过程广泛存在于自然界中；

②1881 年，法国，Louis Mouras ，“自动净化器”；

③处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等处理剩余污泥的各种厌氧消化池等； ——HRT 很长、处理效率很低、浓臭的气味等；

④70 年代后，能源危机，现代高速厌氧反应器，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理；

厌氧接触法(Anaerobic Contact Process)

厌氧滤池(Anaerobic Filter、 AF )

上流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Bed、UASB )

厌氧流化床 (Anaerobic Fluidized Bed、AFB )

厌氧附着膜膨胀床 (Anaerobic Attached Film Expanded Bed 、AAFEB)

厌氧生物转盘(Anaerobic Rotated Biological Disc、ARBD)

挡板式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor、ABR)

现代高速厌氧反应器的主要特点：

——HRT 与 SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则较短，反应器内生物量很高。
——HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；
90 年代以后，在 UASB 反应器基础上又发展起来了 EGSB 和 IC 反应器； ——EGSB 反应器，处理低温低浓度的有机废水；
——IC 反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有机负荷。

2、总结上述发展历程厌氧生物处理技术的发展大致可以分为三个阶段：

第一阶段

厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在 1881 年由法国的Louis Mouras 所发明的“自动净化器”开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器”。

它们的共同特点是：

① 水力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的 HRT 会长达 90 天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的 HRT 也还长达 20～30 天；
② 虽然 HRT 相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；
③ 具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。

第二阶段

当进入上世纪 50、60 年代，特别是 70 年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧生物反应器” 。

它们的主要特点有：
① HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；
② 主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；
③ HRT 与 SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则可以较短，反应器内生物量很高。

第三阶段

进入20世纪 90 年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的 UASB 反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水等；而 IC 反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生的大量沼气形成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器”。。

它们的主要特点有：

① 把沉淀池中的厌氧发酵室分离出来 ,建成独立工作的厌氧消化反应器。在此阶段中开发的主要处理设施有普通厌氧消化池和 UASB、厌氧接触工艺、两相厌氧消化工艺、 AF、 AFB 等。
②把有机废水和有机污泥的处理和生物气的利用结合起来 ,即把环保和能源开发结合起来。沼渣的综合利用也被当作重要任务提到了议事日程。
③处理对象除VSS外 ,还着眼于BOD和 COD的降低以及某些有机毒物的降解。

3、厌氧生物处理技术的反应器主体也经历了三个时代：

第一代反应器：以厌氧消化池为代表 ,属于低负荷系统；
第二代反应器：可以将固体停留时间与水力停留时间分离 ,能够保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄 ,属于高负荷系统。
第三代反应器：在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下，使固液两相充分接触 ,从而既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触，以达到真正高效的目的。