厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理(li)(li)，又被稱為厭(yan)(yan)氧(yang)消(xiao)(xiao)化、厭(yan)(yan)氧(yang)發酵，是指在厭(yan)(yan)氧(yang)條件(jian)下由厭(yan)(yan)氧(yang)或(huo)兼性微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)共同作用，使(shi)有機物(wu)(wu)分(fen)解并(bing)產生(sheng)(sheng)甲烷和二氧(yang)化碳的(de)(de)(de)過(guo)程。最初的(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧(yang)處理(li)(li)工(gong)藝(yi)僅被應(ying)用于生(sheng)(sheng)活污(wu)水的(de)(de)(de)處理(li)(li)，之后又被應(ying)用于污(wu)泥(ni)消(xiao)(xiao)化分(fen)解，進而應(ying)用于工(gong)業廢水的(de)(de)(de)處理(li)(li)，并(bing)且發展了很多效果良好的(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理(li)(li)工(gong)藝(yi)。傳統厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理(li)(li)技(ji)術具有水力停留時(shi)間長(chang)、有機負荷低、池容(rong)大等的(de)(de)(de)缺(que)點，制約了厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理(li)(li)技(ji)術的(de)(de)(de)推廣和應(ying)用。

隨(sui)著對全球(qiu)能(neng)(neng)源短(duan)缺和溫室(shi)效(xiao)(xiao)應(ying)等(deng)問題的關(guan)注，可(ke)再生能(neng)(neng)源的重要性(xing)日益顯現，而厭(yan)氧(yang)生物處(chu)理技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)可(ke)將污(wu)廢水(shui)轉(zhuan)化為乙酸、甲烷、氫氣(qi)等(deng)可(ke)再生能(neng)(neng)源，既能(neng)(neng)實現資(zi)源化、能(neng)(neng)源化利用，又能(neng)(neng)減輕環(huan)境(jing)污(wu)染。因此，對于(yu)厭(yan)氧(yang)處(chu)理技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、厭(yan)氧(yang)反(fan)應(ying)器的開發研(yan)究(jiu)也變得(de)(de)越(yue)來越(yue)多(duo)。隨(sui)著對厭(yan)氧(yang)消(xiao)化機理研(yan)究(jiu)的不斷(duan)深(shen)人和各種高(gao)效(xiao)(xiao)厭(yan)氧(yang)反(fan)應(ying)器的飛(fei)速發展，污(wu)廢水(shui)的生物處(chu)理技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)已經(jing)成為資(zi)源和環(huan)境(jing)保護(hu)的核心技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)之(zhi)一。同時，污(wu)水(shui)厭(yan)氧(yang)生物處(chu)理技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)以其成本低(di)廉、穩定高(gao)效(xiao)(xiao)等(deng)特點，在高(gao)濃度(du)(du)有機廢水(shui)、難降解有機度(du)(du)水(shui)的處(chu)理領域中得(de)(de)到(dao)了廣泛的應(ying)用。?

厭氧生物處理工藝的發(fa)展

第一代厭(yan)氧反應器

早在19世(shi)紀，人們就利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)工藝(yi)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)廢(fei)(fei)水(shui)廢(fei)(fei)物。1881年(nian)，法(fa)國工程(cheng)(cheng)師(shi)Louis Mouras發明了(le)(le)(le)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)以(yi)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)污(wu)(wu)水(shui)污(wu)(wu)泥的(de)(de)(de)(de)“自動凈化(hua)器(qi)(qi)”，從而開始(shi)了(le)(le)(le)人類利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)慶氧(yang)(yang)生(sheng)物過(guo)程(cheng)(cheng)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)廢(fei)(fei)水(shui)廢(fei)(fei)物的(de)(de)(de)(de)歷程(cheng)(cheng)。1896年(nian)英國出現了(le)(le)(le)第一座用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)生(sheng)活污(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)(de)(de)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)消化(hua)池(chi)，產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)沼(zhao)氣用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)照明。1904 年(nian)德國的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)(cheng)師(shi)Imhoff將(jiang)其發展(zhan)(zhan)成(cheng)為Imhoff雙層沉淀池(chi)(即腐(fu)化(hua)池(chi))，這一工藝(yi)至今仍然在有(you)效地利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。1912 年(nian)英國的(de)(de)(de)(de)伯明翰市建立(li)了(le)(le)(le)第一個用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)土堤圍(wei)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)露天(tian)敞開式消化(hua)池(chi)。至1914年(nian)，美國有(you)14座城(cheng)市建立(li)了(le)(le)(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)消化(hua)池(chi)。1925 年(nian)至1926年(nian)，美國、德國相繼建成(cheng)了(le)(le)(le)較(jiao)為標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)消化(hua)池(chi)。二戰結束后，厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)(zhan)又掀起了(le)(le)(le)一個高潮，高效的(de)(de)(de)(de)、可加(jia)溫和攪(jiao)拌的(de)(de)(de)(de)消化(hua)池(chi)得到了(le)(le)(le)發展(zhan)(zhan)，厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)污(wu)(wu)泥與廢(fei)(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)加(jia)溫、攪(jiao)拌提(ti)高了(le)(le)(le)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)效率。但從本(ben)質(zhi)上(shang)，反應(ying)器(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)微生(sheng)物(即厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)污(wu)(wu)泥)與廢(fei)(fei)水(shui)或廢(fei)(fei)料是完全混合(he)在一起的(de)(de)(de)(de)，污(wu)(wu)泥在反應(ying)器(qi)(qi)里的(de)(de)(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)時間(jian)(SRT) 與廢(fei)(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)時間(jian)(HRT)是相同的(de)(de)(de)(de)，因此(ci)污(wu)(wu)泥在反應(ying)器(qi)(qi)里濃度低，廢(fei)(fei)水(shui)在反應(ying)器(qi)(qi)里要停(ting)留(liu)(liu)幾天(tian)到幾十天(tian)之久，處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)效果(guo)差。此(ci)時的(de)(de)(de)(de)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)技(ji)(ji)術主要用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)污(wu)(wu)泥與糞肥(fei)的(de)(de)(de)(de)消化(hua)，它尚不能經濟(ji)地用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)工業廢(fei)(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。直至1955年(nian)，Soefer開發了(le)(le)(le)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)以(yi)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)食品包裝廢(fei)(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)接觸反應(ying)器(qi)(qi)(AC法(fa))， 取得了(le)(le)(le)良好的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。

如圖1所示，這(zhe)種(zhong)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)是在出水沉淀池中(zhong)增(zeng)設了污(wu)泥(ni)回流裝置，增(zeng)大(da)了厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的污(wu)泥(ni)濃度(du)，處(chu)(chu)理負(fu)荷(he)和效率顯(xian)著(zhu)提高。上述反(fan)應(ying)器(qi)(qi)被稱為第(di)一代(dai)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)，由(you)于厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)微生物生長(chang)緩慢，世代(dai)時間(jian)長(chang)，而厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)消化池無法將水力停留(liu)時間(jian)和污(wu)泥(ni)停留(liu)時間(jian)分離， 由(you)此造成水力停留(liu)時間(jian)必須(xu)較(jiao)長(chang)。一般來講，第(di)一代(dai)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)處(chu)(chu)理廢水的停留(liu)時間(jian)至少需要20~30d。

第二(er)代(dai)厭氧反應器

隨著生(sheng)物發酵(jiao)工程中固定化技(ji)術的發展(zhan)，人們認識到(dao)提高(gao)反應(ying)器(qi)中污泥(ni)濃度的重要性，于是，基于微生(sheng)物固定化原理的高(gao)效厭氧生(sheng)物反應(ying)器(qi)得以發展(zhan)。第二(er)代高(gao)效厭氧生(sheng)物反應(ying)器(qi)必須(xu)滿足以下兩個條件:

1)系(xi)統內能夠(gou)保持大量的活性(xing)厭氧污泥；

2) 反應器進水應與污泥保(bao)持(chi)良好的接觸。

依(yi)據(ju)這一原(yuan)(yuan)則，20世紀60年代末，第一個基于微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)固定化原(yuan)(yuan)理的(de)(de)高速厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)反應器——厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)濾池(chi)誕生(sheng)。它的(de)(de)成功(gong)之處(chu)在(zai)于，在(zai)反應器中加人固體(ti)填(tian)料(如沙礫等)，微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)由于附著生(sheng)長在(zai)填(tian)料的(de)(de)表面，免于水力沖刷而得(de)到保留(liu)(liu)，巧妙地將平均水力停(ting)留(liu)(liu)時(shi)間與(yu)生(sheng)物(wu)(wu)固體(ti)停(ting)留(liu)(liu)時(shi)間相(xiang)分離，其固體(ti)停(ting)留(liu)(liu)時(shi)間可以長達上(shang)百天(tian)(tian)，這就使得(de)厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)處(chu)理高濃度污(wu)水的(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)時(shi)間從過去的(de)(de)幾天(tian)(tian)或幾十天(tian)(tian)縮(suo)短到幾小時(shi)或幾天(tian)(tian)。在(zai)相(xiang)同的(de)(de)溫度下，厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)濾池(chi)的(de)(de)負荷高出厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)接觸(chu)工藝2～3倍，同時(shi)有(you)很高的(de)(de)COD去除率，而且(qie)反應器內易于培養出適應有(you)毒物(wu)(wu)質的(de)(de)厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)污(wu)泥。

1974 年(nian)，荷蘭(lan)研(yan)究(jiu)和(he)開發(fa)了(le)(le)UASB反(fan)(fan)應(ying)器(qi)技(ji)術，其(qi)最大(da)特(te)點是反(fan)(fan)應(ying)器(qi)內顆粒(li)污(wu)泥(ni)保證了(le)(le)高濃度的厭(yan)(yan)氧(yang)污(wu)泥(ni)，標志著厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)的研(yan)究(jiu)進入(ru)了(le)(le)新的時代。隨后，研(yan)究(jiu)者們(men)基于(yu)一些(xie)厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)理(li)(li)經(jing)驗和(he)厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)理(li)(li)所涉及的微生物學、生物化學和(he)生化工(gong)程的最新研(yan)究(jiu)成果，開發(fa)出(chu)的一批厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)被稱為第二代廢(fei)水厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)理(li)(li)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)，其(qi)中比較典型的有:升(sheng)流(liu)式(shi)(shi)固體厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(USR)、升(sheng)流(liu)式(shi)(shi)厭(yan)(yan)氧(yang)污(wu)泥(ni)床(chuang)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(UASB)、 厭(yan)(yan)氧(yang)濾池(AF)、厭(yan)(yan)氧(yang)流(liu)化床(chuang)(AFB)等。

第二代厭氧反(fan)(fan)(fan)應器解決了厭氧微(wei)生(sheng)物生(sheng)長緩(huan)慢(man)、生(sheng)物量易隨液體流(liu)出等無益于反(fan)(fan)(fan)應器高效運轉的(de)關鍵問題(ti)，這些反(fan)(fan)(fan)應器的(de)突出優(you)點有: 1)具有較高有機負荷和(he)水力(li)負荷，反(fan)(fan)(fan)應器容積比(bi)傳統裝置減少90%以上;

2)在(zai)低溫、沖擊負(fu)荷、存(cun)在(zai)抑制物等不利條件下仍(reng)可保持良(liang)好的(de)穩定性;

3) 反(fan)應(ying)器結(jie)(jie)構簡單，占地面(mian)積小，適合(he)各(ge)種(zhong)規模，并(bing)可作(zuo)為運(yun)行單元(yuan)被(bei)結(jie)(jie)合(he)在(zai)整(zheng)體的處(chu)理技(ji)術(shu)中，操(cao)作(zuo)簡便，人工管(guan)理費用(yong)得到(dao)降低。

然而(er)第(di)二代厭氧反應器(qi)的(de)(de)缺陷仍(reng)然非常明顯:對于進水(shui)無法采(cai)用高的(de)(de)水(shui)力和有機負荷，反應器(qi)的(de)(de)應用負荷和產氣(qi)率受到限制。

第三(san)代厭氧(yang)反應(ying)器

20世紀90年代(dai)初，人們為實現高(gao)(gao)效厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)有效運行，結合第(di)二代(dai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)優缺點，研發了第(di)三代(dai)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)。第(di)三代(dai)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)具(ju)備(bei)占地面(mian)積小、動力損耗(hao)小等特點，微生物(wu)均以(yi)(yi)顆(ke)粒污(wu)泥固(gu)定(ding)化(hua)的(de)方式存在(zai)(zai)于反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)當(dang)中，反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)單位(wei)容積的(de)生物(wu)量(liang)比以(yi)(yi)往(wang)更(geng)高(gao)(gao)，能(neng)承受更(geng)高(gao)(gao)的(de)水(shui)力負荷且具(ju)備(bei)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)有機污(wu)染物(wu)凈化(hua)效果。反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內(nei)的(de)微生物(wu)在(zai)(zai)不(bu)同(tong)區域內(nei)生長，可(ke)以(yi)(yi)與(yu)不(bu)同(tong)區域內(nei)的(de)進(jin)水(shui)充分(fen)接觸，完成(cheng)了一定(ding)程度(du)上的(de)生物(wu)相分(fen)離。第(di)三代(dai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)主(zhu)要代(dai)表有:厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)膨(peng)脹顆(ke)粒污(wu)泥床(EGSB)、內(nei)循環反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(IC)、升流式厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)污(wu)泥床過濾器(qi)(qi)(qi)(UBF)等。

新型厭氧生物處理工藝與反應器

升(sheng)流(liu)式(shi)厭氧污泥床(chuang)反(fan)應器(qi)(UASB 反(fan)應器(qi))

升流(liu)式厭(yan)氧(yang)污泥床(UASB)是第二(er)代廢(fei)水厭(yan)氧(yang)生物處理反(fan)應器(qi)中(zhong)典型(xing)的(de)一種。由于在(zai)UASB反(fan)應器(qi)中(zhong)能(neng)形成產(chan)甲烷活性(xing)高、沉降性(xing)能(neng)良好的(de)顆粒(li)污泥，因而UASB反(fan)應器(qi)具(ju)有很高的(de)有機負荷，近10年來得(de)到(dao)了最廣泛的(de)應用，目前約占全世界正在(zai)運(yun)行的(de)厭(yan)氧(yang)反(fan)應器(qi)中(zhong)總數的(de)70%。

1. UASB反應器的工(gong)作原理(li)

UASB反應器的(de)(de)(de)結構(gou)如圖(tu)2所(suo)示，其(qi)主體可分(fen)(fen)為(wei)(wei)兩個區(qu)域，即反應區(qu)和氣(qi)(qi)、液(ye)、固(gu)三(san)(san)相分(fen)(fen)離(li)區(qu)。在反應區(qu)下部(bu)是大(da)量(liang)具有良(liang)好沉降(jiang)性能(neng)與(yu)(yu)生(sheng)(sheng)物活性的(de)(de)(de)厭(yan)氧顆(ke)粒污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)，在污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)上(shang)部(bu)是濃度較(jiao)低的(de)(de)(de)懸浮污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)層(ceng)。當反應器運行時，待處理的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)以(yi)一(yi)定流(liu)速(一(yi)般(ban)為(wei)(wei)0.5～l.5m/h)從(cong)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)底(di)部(bu)進(jin)人(ren)后與(yu)(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)接(jie)觸，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中包(bao)含的(de)(de)(de)大(da)量(liang)活性厭(yan)氧菌起著生(sheng)(sheng)物代(dai)謝的(de)(de)(de)主要作用(yong)，經過酸化(hua)與(yu)(yu)甲烷化(hua)兩個過程，分(fen)(fen)解污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)有機物，產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)沼氣(qi)(qi)以(yi)氣(qi)(qi)泡的(de)(de)(de)形式由(you)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)區(qu)上(shang)升，并帶動周圍(wei)混(hun)(hun)合液(ye)產生(sheng)(sheng)一(yi)定的(de)(de)(de)攪拌(ban)作用(yong)。經過氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)攪拌(ban)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)區(qu)的(de)(de)(de)松(song)散(san)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)被帶人(ren)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)懸浮層(ceng)區(qu)，與(yu)(yu)懸浮污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)碰(peng)撞接(jie)觸，-部(bu)分(fen)(fen)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)比重(zhong)(zhong)加大(da)，沉人(ren)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床(chuang)區(qu)。懸浮層(ceng)混(hun)(hun)合液(ye)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)松(song)散(san)， 顆(ke)粒比重(zhong)(zhong)小，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)濃度較(jiao)低。氣(qi)(qi)、水(shui)(shui)、泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)合液(ye)上(shang)升至三(san)(san)相分(fen)(fen)離(li)器內，氣(qi)(qi)體受(shou)反射板(ban)的(de)(de)(de)作用(yong)而進(jin)人(ren)集(ji)氣(qi)(qi)室(shi)被分(fen)(fen)離(li)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)和水(shui)(shui)進(jin)人(ren)沉降(jiang)室(shi)，由(you)于(yu)氣(qi)(qi)體已被分(fen)(fen)離(li)，沉降(jiang)室(shi)的(de)(de)(de)擾(rao)動很小，液(ye)體的(de)(de)(de)運動趨于(yu)層(ceng)流(liu)形態，在重(zhong)(zhong)力作用(yong)下泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)、水(shui)(shui)分(fen)(fen)離(li)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)沿斜壁返回反應區(qu)，上(shang)清液(ye)從(cong)沉淀區(qu)上(shang)部(bu)排走。

2. UASB反應器的特點

UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)化(hua)是該(gai)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)一(yi)個(ge)主要的(de)(de)特征。顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)可以(yi)(yi)定(ding)義為(wei)具有(you)(you)自我(wo)平衡的(de)(de)微(wei)生態系統，其特性(xing)特別適宜(yi)于(yu)升流(liu)(liu)式(shi)廢水處理系統的(de)(de)微(wei)生物聚集體。這一(yi)聚集體在體積(ji)上(shang)(shang)相(xiang)對較(jiao)大(da)，與絮(xu)狀(zhuang)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)短時間形成的(de)(de)聚集體不(bu)同，顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)物理性(xing)狀(zhuang)是相(xiang)對穩定(ding)的(de)(de)。UASB工(gong)藝的(de)(de)穩定(ding)性(xing)和高效(xiao)性(xing)很大(da)程度(du)上(shang)(shang)取決于(yu)顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)形成。如果(guo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器內的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)以(yi)(yi)松散的(de)(de)絮(xu)狀(zhuang)體存在，往往容易(yi)出現(xian)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)上(shang)(shang)浮(fu)流(liu)(liu)失(shi)， 使(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器不(bu)能在高負(fu)(fu)荷(he)(he)下穩定(ding)運(yun)行。顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)具有(you)(you)極好的(de)(de)沉降(jiang)性(xing)能，可以(yi)(yi)保持UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器內高濃度(du)的(de)(de)厭氧污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)。當產(chan)氣量較(jiao)高，廢水上(shang)(shang)升速度(du)增加(jia)，絮(xu)狀(zhuang)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)由(you)于(yu)沉降(jiang)性(xing)能差，容易(yi)被沖洗出反(fan)(fan)應(ying)(ying)器。反(fan)(fan)應(ying)(ying)器內氣體和水流(liu)(liu)產(chan)生的(de)(de)剪(jian)切力也會使(shi)得絮(xu)狀(zhuang)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)進一(yi)步分散，加(jia)劇系統厭氧污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)流(liu)(liu)失(shi)。不(bu)同于(yu)絮(xu)狀(zhuang)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)，顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)有(you)(you)極好的(de)(de)沉降(jiang)性(xing)能，不(bu)易(yi)受到(dao)氣體和水流(liu)(liu)上(shang)(shang)升流(liu)(liu)速的(de)(de)影響。因此，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)顆(ke)粒(li)化(hua)可以(yi)(yi)使(shi)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器有(you)(you)更(geng)高的(de)(de)有(you)(you)機物容積(ji)負(fu)(fu)荷(he)(he)和水力負(fu)(fu)荷(he)(he)。

除(chu)了污泥顆粒化外， UASB反(fan)應(ying)器還具(ju)有(you)以下特(te)點:

1)反應器內污泥(ni)(ni)濃度高。一般平均污泥(ni)(ni)濃度為30～40g/L, 其中底部污泥(ni)(ni)床(chuang)污泥(ni)(ni)濃度達(da)60～80g/L,懸浮層污泥(ni)(ni)濃度為5～7g/L。

2)有機負荷高(gao)，水力停留時間短。

3)反應(ying)器內(nei)設三相分離器。被沉淀(dian)區分離的污泥能自(zi)動回流(liu)到(dao)反應(ying)區，一般無污泥回流(liu)設備。

4)無(wu)混合攪(jiao)拌設備。反應器投(tou)產(chan)運行正常后，利用自身產(chan)生的氣體和進水(shui)來達到(dao)攪(jiao)拌的目(mu)的。

5)污泥床內不填(tian)載體，節省造價及避免堵塞問題。

6) 反應器(qi)中污泥(ni)泥(ni)齡長，污泥(ni)表觀產(chan)率低，所排出的污泥(ni)數量極少，從而降低了污泥(ni)處理的費用。

3. UASB反(fan)應器的啟動

1)污泥的馴化(hua)

UASB反應器啟(qi)動的(de)(de)(de)難點是獲(huo)得大量(liang)沉降(jiang)性能良好的(de)(de)(de)厭氧顆粒(li)污(wu)泥。用最好的(de)(de)(de)辦法加(jia)以馴化，一(yi)般需要3～6個月， 如果靠設備自身積累，投產期(qi)最長可長達(da)1～2年。實踐表明，投加(jia)少量(liang)的(de)(de)(de)載(zai)體，有利于厭氧菌的(de)(de)(de)附著，促進初(chu)期(qi)顆粒(li)污(wu)泥的(de)(de)(de)形成;比重大的(de)(de)(de)絮狀污(wu)泥比輕的(de)(de)(de)易于顆粒(li)化；比甲烷活性高(gao)的(de)(de)(de)厭氧污(wu)泥可縮短啟(qi)動期(qi)。

2)啟動操作(zuo)要點(dian)

①最好一次投(tou)加(jia)足量的接種(zhong)污泥(ni)；

②啟動初期從污泥床流(liu)出(chu)的(de)污泥可(ke)以不予回流(liu)，以使特別輕的(de)和細(xi)碎污泥跟懸(xuan)浮物連續(xu)地從污泥床排(pai)出(chu)體(ti)外，使較(jiao)重(zhong)的(de)活性(xing)污泥在床內積累，并促進其增殖逐步達(da)到(dao)顆(ke)粒化；

③啟動開始廢(fei)水COD濃度較低時，未必就能讓污(wu)泥顆粒化速度加快；

④最初污(wu)泥負荷一般(ban)在0.1～0.2kg COD/ (kg TSS·d)左右比較合適；

⑤污水中原(yuan)來存在的和厭氧分(fen)(fen)解出來的多種揮(hui)發酚(fen)未(wei)能(neng)有效(xiao)分(fen)(fen)解之前，不(bu)應(ying)隨(sui)意提高有機容積負荷，這需要跟蹤(zong)觀察和水樣(yang)化驗；

⑥可降解COD的去(qu)除率達到70%～80%左右(you)時，可以逐(zhu)步增加有機容積負荷；

⑦為(wei)促進污泥(ni)(ni)顆(ke)粒化，反應(ying)器應(ying)采用較高的表面水力負荷，這樣有利于小顆(ke)粒污泥(ni)(ni)與污泥(ni)(ni)絮凝分(fen)開，使小顆(ke)粒污泥(ni)(ni)并未形(xing)成大(da)顆(ke)粒。

4.厭氧顆(ke)粒污泥的性質(zhi)和(he)形成機理

1)厭氧顆粒污泥性質

顆(ke)(ke)粒污泥因所處理廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)組成、操作(zuo)條(tiao)件和(he)分析方法等的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同(tong)而(er)有所不(bu)(bu)(bu)同(tong)。顆(ke)(ke)粒污泥主要由厭氧菌(jun)(jun)組成，如共生(sheng)單胞菌(jun)(jun)屬(shu)(shu)、甲烷八疊(die)球(qiu)菌(jun)(jun)屬(shu)(shu)、甲烷絲狀菌(jun)(jun)屬(shu)(shu)等，但同(tong)時還存(cun)在(zai)一些好氧菌(jun)(jun)和(he)兼性(xing)(xing)(xing)厭氧菌(jun)(jun)。顆(ke)(ke)粒污泥的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成實際上是(shi)(shi)微生(sheng)物(wu)固定(ding)化的(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)形(xing)式，但與其(qi)他類型(xing)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，其(qi)形(xing)成與存(cun)在(zai)不(bu)(bu)(bu)依賴(lai)于任何惰(duo)(duo)性(xing)(xing)(xing)生(sheng)物(wu)載(zai)體(ti)，惰(duo)(duo)性(xing)(xing)(xing)載(zai)體(ti)對顆(ke)(ke)粒污泥的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成和(he)它的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)都不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)必須的(de)(de)(de)(de)(de)。顆(ke)(ke)粒污泥的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)狀有球(qiu)形(xing)、桿形(xing)、橢(tuo)球(qiu)形(xing)，以球(qiu)形(xing)為主。顆(ke)(ke)粒污泥的(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)為黑色(se)或(huo)灰色(se)，還有研究者觀察到了白色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)(ke)粒污泥。顆(ke)(ke)粒污泥有兩個重要特性(xing)(xing)(xing):良好的(de)(de)(de)(de)(de)沉降性(xing)(xing)(xing)能和(he)高比(bi)產甲烷活性(xing)(xing)(xing)。

在(zai)UASB反應(ying)(ying)器(qi)中(zhong)，顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)為(wei)0. 3～0.8m/h, 而在(zai)清水中(zhong)，顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)自由沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)的速(su)(su)(su)率可(ke)(ke)達2m/h。顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)根據其(qi)沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)可(ke)(ke)分三類(lei):①沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)性能差的顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，其(qi)在(zai)UASB反應(ying)(ying)器(qi)中(zhong)的沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)小于20m/h; ②沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)性能一(yi)般(ban)的顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，其(qi)在(zai)UASB反應(ying)(ying)器(qi)中(zhong)的沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)為(wei)20～50m/h;③沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)性能良(liang)好的顆(ke)(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，其(qi)在(zai)UASB反應(ying)(ying)器(qi)中(zhong)的沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)大(da)于50m/h。

2)顆(ke)粒污泥的(de)形成機理

關于(yu)顆粒污泥形(xing)成的(de)(de)機理目前還處于(yu)研究(jiu)階段(duan)，研究(jiu)者提出了種種假(jia)說，大多(duo)數是根據觀察顆粒污泥在形(xing)成過(guo)程中所出現(xian)的(de)(de)現(xian)象提出的(de)(de)，以下(xia)為(wei)幾種有代表性的(de)(de)假(jia)說:

①晶(jing)核假說。該假說認為顆粒(li)(li)污泥的(de)(de)形(xing)成(cheng)類似于結晶(jing)過程(cheng)，在晶(jing)核基(ji)礎上(shang)，顆粒(li)(li)不斷發育(yu)，直到最后形(xing)成(cheng)成(cheng)熟的(de)(de)顆粒(li)(li)污泥。晶(jing)核來源(yuan)于接種污泥或(huo)在運行(xing)過程(cheng)中產生的(de)(de)無機鹽，如CaCO3或(huo)其他顆粒(li)(li)物質。

②不(bu)少研究結果表明，在多數成熟的(de)顆粒(li)污(wu)泥中很難找到(dao)晶(jing)核。顆粒(li)污(wu)泥的(de)形成可不(bu)以晶(jing)核為基(ji)礎而成長，而是完全靠微生物本(ben)身形成的(de)，因(yin)而又(you)產生了(le)其(qi)他的(de)觀點(dian):

電中和(he)作用(yong)。這一假說認(ren)為，在(zai)厭氧污泥顆(ke)粒化過程中，Ca2+ 能(neng)中和(he)細(xi)菌細(xi)胞表面的(de)負電荷，減弱細(xi)胞間的(de)電荷斥力作用(yong)，并通過鹽(yan)橋作用(yong)而(er)促(cu)進細(xi)胞的(de)凝(ning)聚反應；

胞外(wai)多聚(ju)物架橋作用。這(zhe)是目前比較流(liu)行(xing)的(de)(de)(de)假(jia)說(shuo)。這(zhe)一(yi)假(jia)說(shuo)認為，顆粒污(wu)泥是由于微生物(如細菌)分泌(mi)的(de)(de)(de)胞外(wai)多糖使細胞粘(zhan)結在(zai)一(yi)起而形成的(de)(de)(de)。

新加(jia)坡(po)南洋理工大(da)學Y.G.Yen等認(ren)為(wei)污(wu)泥(ni)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)化過程(cheng)可(ke)分成(cheng)三(san)個階(jie)段(duan)(duan)，即積累階(jie)段(duan)(duan)、顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)化階(jie)段(duan)(duan)和成(cheng)熟(shu)階(jie)段(duan)(duan)。大(da)量初(chu)(chu)始(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)污(wu)泥(ni)在反應器(qi)的(de)底部形成(cheng)并開始(shi)逐漸(jian)增長，這種狀態為(wei)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)初(chu)(chu)始(shi)化。從反應器(qi)剛開始(shi)啟動(dong)(dong)到顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)初(chu)(chu)始(shi)化這段(duan)(duan)時間稱(cheng)為(wei)積累階(jie)段(duan)(duan)。在此階(jie)段(duan)(duan)中，顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)化過程(cheng)進行的(de)很慢。相(xiang)應地，當用粒(li)(li)(li)(li)(li)徑表(biao)示的(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)比生長速率急劇(ju)下(xia)降時(約為(wei)最大(da)生長速率Vφ的(de)20%或更低)，顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)成(cheng)熟(shu)，這種狀態稱(cheng)為(wei)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)成(cheng)熟(shu)化。顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)化階(jie)段(duan)(duan)介于顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)初(chu)(chu)始(shi)和顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)成(cheng)熟(shu)之間。在成(cheng)熟(shu)階(jie)段(duan)(duan)，盡(jin)管(guan)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)的(de)平均(jun)大(da)小仍然變化，但是成(cheng)熟(shu)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)污(wu)泥(ni)較穩定，達到動(dong)(dong)力學平衡。

周孟津等人(ren)把UASB反應器中顆(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)的(de)形(xing)(xing)成過程分為5個時期(qi)(qi)，即絮凝污(wu)(wu)泥(ni)絲狀菌(jun)(jun)增長期(qi)(qi)、顆(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)亞單位生(sheng)成期(qi)(qi)、亞單位聚集(ji)期(qi)(qi)、初(chu)生(sheng)顆(ke)(ke)粒生(sheng)長期(qi)(qi)和顆(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)生(sheng)長和成熟(shu)期(qi)(qi)。因此，顆(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)的(de)形(xing)(xing)成過程通常分為四步:①細菌(jun)(jun)向(xiang)惰性(xing)物(wu)(wu)(wu)質或其他菌(jun)(jun)體表面(mian)移動；②通過理化作用可(ke)逆(ni)地吸(xi)附(fu)在一起或惰性(xing)物(wu)(wu)(wu)質上(shang)；③通過微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)附(fu)屬物(wu)(wu)(wu)的(de)作用將細菌(jun)(jun)不可(ke)逆(ni)地粘附(fu)一起或惰性(xing)物(wu)(wu)(wu)質上(shang)；④細菌(jun)(jun)的(de)倍增和顆(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)的(de)增大。

5. UASB反(fan)應器的應用研究

UASB反(fan)應(ying)(ying)器自1977年實(shi)現工業化應(ying)(ying)用以(yi)來，已成(cheng)功(gong)地應(ying)(ying)用于(yu)處理多種不同(tong)(tong)成(cheng)分(fen)、不同(tong)(tong)濃度的污(wu)水(shui)，如高濃度制糖廢(fei)水(shui)、土豆加工廢(fei)水(shui)、淀(dian)粉廢(fei)水(shui)、啤酒(jiu)廢(fei)水(shui)、酒(jiu)精廢(fei)水(shui)、乳品(pin)廢(fei)水(shui)、屠(tu)宰廢(fei)水(shui)、造紙廢(fei)水(shui)，表1所列為國內(nei)外部分(fen)UASB反(fan)應(ying)(ying)器的統計(ji)設計(ji)資料。

厭氧(yang)膨脹(zhang)顆(ke)粒(li)床反應器(EGSB)

20世紀80年代(dai)后期，Lettinga教授等人在利(li)用UASB反應器(qi)(qi)(qi)處理生(sheng)活污(wu)水時，為了(le)增(zeng)加污(wu)水與污(wu)泥的(de)接觸，更(geng)加有(you)效地利(li)用反應器(qi)(qi)(qi)的(de)容積，優(you)化(hua)UASB反應器(qi)(qi)(qi)的(de)結構設(she)計和操作參(can)數，使反應器(qi)(qi)(qi)中顆(ke)粒污(wu)泥床(chuang)在高的(de)液體(ti)表(biao)面上(shang)升流速下充分膨(peng)(peng)脹，從(cong)而(er)處理效果大(da)(da)大(da)(da)提高，由此(ci)形成了(le)早(zao)期的(de)厭(yan)氧膨(peng)(peng)脹顆(ke)粒床(chuang)(Expanded Granular Sludge Bed, EGSB)反應器(qi)(qi)(qi)。

1. EGSB反(fan)應(ying)器的工作原理(li)

EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器是對(dui)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)(de)改進，與UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器相比，它們最大的(de)(de)(de)區別在(zai)于反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器內液體(ti)(ti)上(shang)(shang)升(sheng)流(liu)速的(de)(de)(de)不同。在(zai)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器中，水力上(shang)(shang)升(sheng)流(liu)速Vup一(yi)般小于1m/h,污(wu)泥床(chuang)更像(xiang)一(yi)個靜止床(chuang)，而(er)EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器通過采用出(chu)水循環，其流(liu)速Vup一(yi)般可(ke)達(da)到5～10m/h,所(suo)以整(zheng)個顆(ke)粒污(wu)泥床(chuang)是膨脹的(de)(de)(de)。EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器這(zhe)種獨有的(de)(de)(de)特征使它可(ke)以進一(yi)步向(xiang)著(zhu)空(kong)間化方向(xiang)發展，反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)(de)高(gao)徑比可(ke)高(gao)達(da)20或更高(gao)。因此對(dui)于相同容積的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器而(er)言，EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)(de)占地(di)面積大為減少。除反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器主(zhu)體(ti)(ti)外，EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)(de)主(zhu)要組成部(bu)分(fen)有進水分(fen)配系統、氣、液、固(gu)三(san)相分(fen)離(li)器以及出(chu)水循環部(bu)分(fen)，其結構(gou)示(shi)意圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)3所(suo)示(shi)。

EGSB反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)在運行過程中，待處理廢(fei)水(shui)與被回(hui)流的(de)出水(shui)混合(he)經(jing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)的(de)進水(shui)分(fen)配系統(tong)均勻進人(ren)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區(qu)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區(qu)內(nei)的(de)泥(ni)水(shui)混合(he)液(ye)及厭氧消化產生的(de)沼氣向上(shang)流動(dong)(dong)，部(bu)分(fen)沉(chen)降性能較好的(de)污泥(ni)經(jing)過膨脹床區(qu)后(hou)自然回(hui)落到污泥(ni)床區(qu)，沼氣及其(qi)余(yu)的(de)泥(ni)水(shui)混合(he)液(ye)繼續(xu)向上(shang)流動(dong)(dong)，經(jing)三相(xiang)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)后(hou)，沼氣進入集氣室(shi)，部(bu)分(fen)污泥(ni)經(jing)沉(chen)淀后(hou)返回(hui)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區(qu)，液(ye)相(xiang)夾帶部(bu)分(fen)沉(chen)降性極(ji)差的(de)污泥(ni)排出反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)。

進水分配(pei)系(xi)統的(de)主要作用(yong)是將進水均勻地(di)分配(pei)到整(zheng)個(ge)反(fan)應(ying)器(qi)的(de)底部，并產生一個(ge)均勻的(de)上(shang)升(sheng)流速。與UASB反(fan)應(ying)器(qi)相比(bi)，EGSB反(fan)應(ying)器(qi)由于高徑比(bi)更(geng)大(da)，其所需(xu)要的(de)配(pei)水面積會(hui)較小，同時EGSB反(fan)應(ying)器(qi)采用(yong)了出水循環(huan)，其配(pei)水孔(kong)口的(de)流速會(hui)更(geng)大(da)，因此系(xi)統更(geng)容易保證(zheng)配(pei)水均勻。

三相分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)仍然是(shi)EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)最(zui)關鍵的(de)(de)構造(zao)，其(qi)主要作(zuo)用是(shi)將出水、沼(zhao)氣(qi)、污泥三相進(jin)行有(you)效分(fen)(fen)離(li)，使(shi)污泥在反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)內有(you)效持留。與(yu)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)相比(bi)，EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)內的(de)(de)液體上升(sheng)流速要大(da)得多，因(yin)此(ci)必須對三相分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)行特(te)殊改進(jin)。改進(jin)可以有(you)以下幾種方法:

①增加一(yi)個可以旋轉的(de)葉片，在三相(xiang)分離(li)器(qi)底部產生一(yi)股向(xiang)下水流(liu)，有利于污泥的(de)回流(liu)；

②采(cai)用篩(shai)鼓或細格柵，可(ke)以截留細小顆粒污泥；

③在反應器(qi)內(nei)設置攪拌器(qi)，使氣泡(pao)與顆粒污泥分離；

④在出水堰(yan)處(chu)設置(zhi)擋板，以截(jie)留顆粒污泥。

出水循(xun)環部分(fen)是(shi)EGSB反(fan)應(ying)(ying)器(qi)不同于UASB反(fan)應(ying)(ying)器(qi)之(zhi)處(chu)，其主要(yao)目的是(shi)提高反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內的液體上(shang)升(sheng)流(liu)速，使顆粒(li)污(wu)(wu)泥床層充(chong)分(fen)膨脹(zhang)，污(wu)(wu)水與微生物之(zhi)間充(chong)分(fen)接觸，加強(qiang)傳質效果，還(huan)可以避免反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內死(si)角和短流(liu)的產生。

2. EGSB反應器的(de)特點

與(yu)廢水(shui)的好(hao)氧生(sheng)物法相(xiang)比，厭(yan)氧法具有(you)負荷高、產泥少、能耗低、回收部分生(sheng)物能等優點(dian)。EGSB反應(ying)器與(yu)UASB反應(ying)器相(xiang)比，具有(you)以下的特點(dian)(表2)。

3. EGSB反應器的啟動

EGSB反應器的常規(gui)啟動：

反應器能否快速(su)啟動直接影響其應用與推廣，因此(ci)快速(su)成(cheng)功地啟動EGSB反應器成(cheng)為國內外學者(zhe)研究的焦點。

EGSB反應器的啟動一般分(fen)為(wei)三個(ge)步(bu)驟:

1)啟動初期，接種(zhong)污泥適應期。由于所處環(huan)境的(de)改變，接種(zhong)污泥會經(jing)過一段(duan)的(de)適應期。此時(shi)的(de)水(shui)力停留時(shi)間(jian)一般為(wei)6～10h;

2)啟動中期(qi)，提高(gao)(gao)水(shui)力負(fu)荷，降低停(ting)留(liu)時間(jian)。隨著污(wu)泥活性的恢(hui)復， 系統表(biao)現(xian)為(wei)COD去除率逐漸(jian)上(shang)升，此時可逐漸(jian)提高(gao)(gao)水(shui)力負(fu)荷，將其從初始的2～3m3/ (m3 .d)提高(gao)(gao)到4～6m3/ (m2.d)，水(shui)力停(ting)留(liu)時間(jian)降低至2～4h。通過改變水(shui)力負(fu)荷，反應器內(nei)沉淀性能較差的細小絮(xu)狀污(wu)泥會隨水(shui)流(liu)流(liu)出，由此完成顆粒污(wu)泥的篩選;

3)啟動穩定期。維持進水COD容積負荷，反應(ying)器出水COD去除率較(jiao)高且穩定，啟動過(guo)程(cheng)完成。

內循環厭氧(yang)反應器(IC)

內(nei)循環(IC) 厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器是(shi)(shi)由荷(he)蘭PAQUES公司于20世紀(ji)80年代后期，在(zai)對升流式厭(yan)(yan)氧(yang)污泥床(UASB)的(de)應(ying)(ying)用現狀及(ji)其優缺點進行(xing)深人分(fen)(fen)(fen)(fen)析的(de)基礎上(shang)，研究(jiu)開發(fa)成功(gong)的(de)第三(san)代高效厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器。與前兩代厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器相比(bi)，IC厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器主要有(you)(you)以下兩個特點: 一是(shi)(shi)在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器塔體內(nei)實現了(le)無需外(wai)加(jia)動力的(de)內(nei)循環，從(cong)(cong)而使污泥和廢水得以充(chong)分(fen)(fen)(fen)(fen)混合，加(jia)強了(le)傳質效果(guo)，提高了(le)生化反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)速率(lv);二(er)是(shi)(shi)三(san)相分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)不在(zai)塔體內(nei)完成，而是(shi)(shi)在(zai)塔體外(wai)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)包內(nei)實現了(le)三(san)相分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)，從(cong)(cong)而增加(jia)了(le)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器的(de)有(you)(you)效容(rong)積。

隨(sui)著(zhu)對(dui)該反應(ying)器(qi)技(ji)(ji)(ji)術研究的不斷深人，其眾多優勢被人們認(ren)識并接受，使其廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)工(gong)程中的應(ying)用得(de)到了很大程度的推(tui)廣和普及。目前，IC厭氧(yang)反應(ying)器(qi)已(yi)成(cheng)功應(ying)用于(yu)啤酒生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)、食品(pin)加工(gong)、造紙等(deng)行業的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)污水(shui)(shui)處理(li)中。我國于(yu)1996年引進(jin)該技(ji)(ji)(ji)術用于(yu)啤酒廢(fei)水(shui)(shui)的處理(li)，并對(dui)該技(ji)(ji)(ji)術進(jin)行研究。國內自(zi)主生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的IC厭氧(yang)反應(ying)器(qi)用于(yu)規(gui)模(mo)較大的廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)。由于(yu)其容(rong)積負荷高、能耗低、投資少(shao)、占地省(sheng)、可再生(sheng)(sheng)、運(yun)行穩定等(deng)特點(dian)，被視(shi)為(wei)第(di)三代厭氧(yang)生(sheng)(sheng)化反應(ying)器(qi)的代表工(gong)藝之(zhi)一(yi)。進(jin)一(yi)步研究開發IC厭氧(yang)反應(ying)器(qi)，推(tui)廣其應(ying)用范圍已(yi)成(cheng)為(wei)厭氧(yang)廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)的熱點(dian)之(zhi)一(yi)。

1. IC厭氧反應器的開(kai)發背景

厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)處理效(xiao)率(lv)(lv)主要(yao)(yao)取(qu)決(jue)于(yu)(yu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)所能保(bao)有的(de)(de)微(wei)生(sheng)物濃度及其生(sheng)化反(fan)(fan)(fan)應(ying)速率(lv)(lv)，而傳(chuan)質(zhi)條件對(dui)生(sheng)化反(fan)(fan)(fan)應(ying)速率(lv)(lv)起著(zhu)至(zhi)關重要(yao)(yao)的(de)(de)作用(yong)。依(yi)托適宜的(de)(de)營養、水(shui)(shui)力(li)(li)條件以(yi)及利用(yong)微(wei)生(sheng)物的(de)(de)自(zi)固定化作用(yong)培養出(chu)(chu)的(de)(de)活(huo)性和(he)沉(chen)降性能俱佳的(de)(de)顆粒污(wu)泥(ni)，再加上(shang)特(te)(te)有的(de)(de)三相分(fen)離器(qi)(qi)結構，UASB成功地使污(wu)泥(ni)停留時(shi)間與(yu)水(shui)(shui)力(li)(li)停留時(shi)間相分(fen)離，解決(jue)了(le)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內(nei)(nei)生(sheng)物量(liang)保(bao)持的(de)(de)問(wen)題。但UASB的(de)(de)傳(chuan)質(zhi)過(guo)程并不理想，這對(dui)進(jin)一(yi)(yi)步提(ti)高(gao)有機負(fu)(fu)荷產(chan)生(sheng)負(fu)(fu)面影響。由于(yu)(yu)污(wu)泥(ni)與(yu)有機物的(de)(de)傳(chuan)質(zhi)過(guo)程主要(yao)(yao)依(yi)賴于(yu)(yu)進(jin)水(shui)(shui)與(yu)產(chan)氣的(de)(de)攪動，因(yin)此強化傳(chuan)質(zhi)過(guo)程最有效(xiao)的(de)(de)方(fang)法就是提(ti)高(gao)表面水(shui)(shui)力(li)(li)負(fu)(fu)荷和(he)表面產(chan)氣負(fu)(fu)荷。但高(gao)負(fu)(fu)荷產(chan)生(sheng)的(de)(de)劇(ju)烈攪拌會使UASB反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)中的(de)(de)污(wu)泥(ni)處于(yu)(yu)完全膨(peng)脹(zhang)的(de)(de)狀態，使原本SRT>HRT的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)向(xiang)SRT=HRT的(de)(de)方(fang)向(xiang)轉變，導致污(wu)泥(ni)過(guo)度流(liu)失。為(wei)避免出(chu)(chu)現過(guo)高(gao)的(de)(de)水(shui)(shui)力(li)(li)負(fu)(fu)荷與(yu)產(chan)氣負(fu)(fu)荷，UASB反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)常(chang)常(chang)將(jiang)進(jin)水(shui)(shui)的(de)(de)上(shang)升(sheng)流(liu)速控制在(zai)1～2m/h以(yi)內(nei)(nei)。傳(chuan)質(zhi)與(yu)微(wei)生(sheng)物生(sheng)物量(liang)保(bao)有之間的(de)(de)矛盾，成為(wei)UASB進(jin)一(yi)(yi)步提(ti)高(gao)有機負(fu)(fu)荷的(de)(de)根本制約因(yin)素。為(wei)解決(jue)這一(yi)(yi)問(wen)題，開發出(chu)(chu)了(le)以(yi)出(chu)(chu)水(shui)(shui)回流(liu)來提(ti)高(gao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內(nei)(nei)水(shui)(shui)流(liu)的(de)(de)上(shang)升(sheng)流(liu)速為(wei)主要(yao)(yao)特(te)(te)征(zheng)的(de)(de)第三代厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)，即IC厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)。與(yu)普通EGSB反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)顯著(zhu)差別(bie)在(zai)于(yu)(yu)，IC厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)巧(qiao)妙(miao)地利用(yong)特(te)(te)有的(de)(de)內(nei)(nei)循環(huan)系統，利用(yong)自(zi)身產(chan)生(sheng)的(de)(de)沼氣膨(peng)脹(zhang)做功，在(zai)無須外加能源的(de)(de)條件下實現了(le)內(nei)(nei)循環(huan)污(wu)泥(ni)回流(liu)。

2. IC厭氧(yang)反應器的結構及(ji)工(gong)作原理

IC厭(yan)氧反應器(qi)由5個基(ji)本(ben)(ben)部分組(zu)成:進液(ye)混(hun)合一(yi)布(bu)水區，第(di)(di)一(yi)反應區，內(nei)循(xun)環系統，第(di)(di)二(er)反應區，沉淀出水區，其中內(nei)循(xun)環系統是(shi)IC厭(yan)氧反應器(qi)的核心構(gou)造，由一(yi)級三相分離器(qi)、沼(zhao)氣(qi)(qi)提升管(guan)(guan)、氣(qi)(qi)液(ye)分離器(qi)、泥水下降管(guan)(guan)組(zu)成。IC厭(yan)氧反應器(qi)的基(ji)本(ben)(ben)結構(gou)示意圖如圖4所示。

進水(shui)(shui)由底(di)部進人(ren)第(di)一(yi)反(fan)應(ying)(ying)區(qu)與顆粒(li)污泥混合(he)，大(da)部分(fen)(fen)有機物在此(ci)(ci)被(bei)降解，產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)沼(zhao)(zhao)氣(qi)，沼(zhao)(zhao)氣(qi)被(bei)一(yi)級三相(xiang)分(fen)(fen)離器收(shou)集。由于產(chan)氣(qi)量(liang)大(da)和(he)液(ye)相(xiang)上(shang)(shang)升(sheng)流速較快，沼(zhao)(zhao)氣(qi)、廢水(shui)(shui)和(he)污泥不能很(hen)好分(fen)(fen)離，形成了氣(qi)、固、液(ye)混合(he)流體(ti)。又由于氣(qi)液(ye)分(fen)(fen)離器中(zhong)的(de)(de)壓(ya)力(li)小于反(fan)應(ying)(ying)區(qu)壓(ya)力(li)，混合(he)液(ye)體(ti)在沼(zhao)(zhao)氣(qi)的(de)(de)夾帶(dai)作用下通(tong)過沼(zhao)(zhao)氣(qi)提升(sheng)管(guan)進入氣(qi)液(ye)分(fen)(fen)離器中(zhong)，在此(ci)(ci)大(da)部分(fen)(fen)沼(zhao)(zhao)氣(qi)脫離混合(he)液(ye)外排，混合(he)流體(ti)的(de)(de)密度變大(da)，在重力(li)作用下通(tong)過泥水(shui)(shui)下降管(guan)回到(dao)第(di)一(yi)反(fan)應(ying)(ying)區(qu)的(de)(de)底(di)部，與第(di)一(yi)反(fan)應(ying)(ying)區(qu)的(de)(de)廢水(shui)(shui)、顆粒(li)污泥混合(he)，從而實(shi)現了流體(ti)在反(fan)應(ying)(ying)器內(nei)部的(de)(de)循(xun)環。內(nei)循(xun)環使得第(di)一(yi)反(fan)應(ying)(ying)區(qu)的(de)(de)液(ye)相(xiang)上(shang)(shang)升(sheng)流速大(da)大(da)增加，可以(yi)達到(dao)10～20m/h。

第(di)二反(fan)應(ying)區(qu)(qu)(qu)的(de)液相(xiang)上升(sheng)流速小(xiao)于(yu)第(di)一反(fan)應(ying)區(qu)(qu)(qu)，一般僅為2～10m/h。這個區(qu)(qu)(qu)域除了(le)繼續進(jin)行生物反(fan)應(ying)之外，由(you)于(yu)上升(sheng)流速的(de)降低，還(huan)充(chong)當第(di)一反(fan)應(ying)區(qu)(qu)(qu)和沉(chen)淀出(chu)水區(qu)(qu)(qu)之間的(de)緩沖段，對解決跑泥、確保沉(chen)淀后出(chu)水水質(zhi)起著重要作用。

3. IC厭氧(yang)反應器的特(te)點

基于(yu)前面的(de)論述可(ke)以知道，IC厭氧反(fan)應器具有很多優點，其主要的(de)優點如下:

1)污泥(ni)可以(yi)大量(liang)保留(liu)(liu)。①第二(er)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液相(xiang)上升流(liu)速一(yi)(yi)般(ban)僅(jin)為(wei)2～10m/h,遠小于(yu)(yu)第一(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區，混(hun)合液在(zai)此(ci)區具(ju)有(you)相(xiang)對(dui)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水力停(ting)留(liu)(liu)時間;②由(you)(you)于(yu)(yu)大部(bu)分(fen)COD在(zai)第一(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區已被去(qu)除，此(ci)區產氣量(liang)很少，不足以(yi)產生很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水流(liu)湍(tuan)動，混(hun)合液接(jie)近于(yu)(yu)推(tui)流(liu)狀態;③內(nei)循環(huan)(huan)系統不通過第二(er)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區，對(dui)此(ci)區流(liu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)速幾乎無影響。上述三點非常(chang)有(you)利于(yu)(yu)顆粒污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)降和保留(liu)(liu)，即(ji)使(shi)在(zai)數倍于(yu)(yu)UASB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進水負(fu)(fu)荷(he)(he)條件下也是(shi)如此(ci)，不存(cun)(cun)在(zai)高COD負(fu)(fu)荷(he)(he)下污泥(ni)被沖出系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題。由(you)(you)于(yu)(yu)內(nei)循環(huan)(huan)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)，使(shi)得反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)具(ju)有(you)SRT>HRT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)，實現了(le)“高負(fu)(fu)荷(he)(he)與污泥(ni)流(liu)失相(xiang)分(fen)離”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第三代(dai)厭氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計思(si)想，既(ji)保持了(le)污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高濃度，又(you)強化(hua)了(le)傳質過程。同(tong)(tong)時，由(you)(you)于(yu)(yu)第二(er)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)，使(shi)得第一(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區與沉(chen)淀出水區之間有(you)了(le)緩(huan)沖段，也同(tong)(tong)樣防止(zhi)了(le)高峰(feng)負(fu)(fu)荷(he)(he)時污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)失。

2) 具有(you)很高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)容(rong)(rong)積(ji)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)。IC厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)通過(guo)采用內循環技術，提(ti)高(gao)(gao)(gao)了(le)第一反(fan)(fan)應(ying)(ying)區的(de)(de)(de)液相上升(sheng)流速，使(shi)得混合液處于推流狀態，強化了(le)廢水(shui)(shui)(shui)中(zhong)有(you)機物和顆粒污泥(ni)的(de)(de)(de)傳質，提(ti)高(gao)(gao)(gao)了(le)生物處理(li)能力，從而(er)大幅(fu)度提(ti)高(gao)(gao)(gao)了(le)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)容(rong)(rong)積(ji)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)。容(rong)(rong)積(ji)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)(gao)會導致(zhi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)沼氣量的(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)，進(jin)一步增(zeng)強了(le)沼氣升(sheng)流對污泥(ni)床的(de)(de)(de)湍動和傳質效果。通常，IC厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)進(jin)水(shui)(shui)(shui)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)可以高(gao)(gao)(gao)出UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)三(san)倍之多。在(zai)采用IC厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)處理(li)土豆加工廢水(shui)(shui)(shui)時(shi)，當進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD為(wei)10000～15000mg/L時(shi)， 進(jin)水(shui)(shui)(shui)容(rong)(rong)積(ji)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)可達35～50kg COD/ (m3·d)，當處理(li)啤(pi)酒廢水(shui)(shui)(shui)時(shi)，進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD為(wei)2000～3000mg/L,容(rong)(rong)積(ji)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)可高(gao)(gao)(gao)達40kgCOD/ (m3 ·d)，COD去除率在(zai)75%～80%。

3) 沼氣(qi)提(ti)升(sheng)實(shi)現內循(xun)環(huan)(huan)，不必(bi)外加(jia)動力。IC厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一種(zhong)特殊的(de)(de)(de)氣(qi)提(ti)式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)，其工(gong)作原(yuan)理與空(kong)(kong)氣(qi)提(ti)升(sheng)液體(ti)循(xun)環(huan)(huan)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(氣(qi)體(ti)式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi))十(shi)分相(xiang)似，區別(bie)僅(jin)在(zai)于IC厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)動力源自反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)自產沼氣(qi)，而氣(qi)提(ti)式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)動力源自反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)外動力提(ti)供的(de)(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)。因此，與氣(qi)提(ti)式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)相(xiang)比，IC厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)不必(bi)通過外力實(shi)現強制循(xun)環(huan)(huan)， 從而可節省能(neng)耗。

4)抗(kang)沖(chong)擊負荷能力(li)強，運(yun)行穩(wen)定。內循環(huan)的(de)形成使(shi)得(de)IC厭(yan)氧反(fan)應(ying)器第一(yi)反(fan)應(ying)區的(de)實際水(shui)(shui)量(liang)遠(yuan)大(da)(da)(da)于進口水(shui)(shui)量(liang)，例(li)如在處(chu)理與啤酒廢(fei)水(shui)(shui)濃度(du)相當的(de)廢(fei)水(shui)(shui)時(shi)，循環(huan)流(liu)量(liang)可達進水(shui)(shui)流(liu)量(liang)的(de)2～3倍(bei)(bei);處(chu)理土豆加(jia)工(gong)廢(fei)水(shui)(shui)時(shi)，循環(huan)流(liu)量(liang)可達10～20倍(bei)(bei)。循環(huan)水(shui)(shui)稀釋了進水(shui)(shui)，提高(gao)了反(fan)應(ying)器的(de)抗(kang)沖(chong)擊能力(li)和酸堿調節(jie)能力(li)。即(ji)使(shi)入水(shui)(shui)中(zhong)含有(you)一(yi)定濃度(du)的(de)有(you)毒有(you)害物質，由于內循環(huan)水(shui)(shui)的(de)稀釋作(zuo)用，其對反(fan)應(ying)器內的(de)活性污(wu)泥生化反(fan)應(ying)所(suo)(suo)構成的(de)威脅也(ye)將大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減弱。由于內循環(huan)水(shui)(shui)對進水(shui)(shui)所(suo)(suo)起到的(de)pH調節(jie)的(de)能力(li)，從而大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)節(jie)約了反(fan)應(ying)器運(yun)行過程中(zhong)中(zhong)和劑(ji)酸堿的(de)用量(liang)。

5) 出(chu)水穩(wen)定性(xing)好，系(xi)統啟動(dong)快。IC厭氧(yang)反(fan)應器相當(dang)于兩個UASB反(fan)應器的串(chuan)聯系(xi)統，一般(ban)情況下，兩級(ji)處(chu)理(li)(li)系(xi)統的出(chu)水水質(zhi)、穩(wen)定性(xing)高于一級(ji)處(chu)理(li)(li)系(xi)統。IC厭氧(yang)反(fan)應器內污泥活性(xing)高，生物增殖快，為反(fan)應器快速(su)啟動(dong)提(ti)供有利(li)條(tiao)件(jian)。IC厭氧(yang)反(fan)應器啟動(dong)周期(qi)一般(ban)為1～2個月，而普通(tong)UASB啟動(dong)周期(qi)長達4～6個月。

6)基(ji)(ji)建投資(zi)(zi)省，占地(di)面積(ji)(ji)小。在(zai)處(chu)理相同的(de)(de)廢水時，IC厭(yan)氧反應(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)容積(ji)(ji)負荷是普通UASB反應(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)4倍左右，故其(qi)所需的(de)(de)反應(ying)(ying)(ying)體積(ji)(ji)僅(jin)為UASB反應(ying)(ying)(ying)器的(de)(de)1/4～1/3，節省了(le)基(ji)(ji)建投資(zi)(zi)，加上IC厭(yan)氧反應(ying)(ying)(ying)器不僅(jin)體積(ji)(ji)小而且有很(hen)大的(de)(de)高徑比(bi)(一般高度(du)可達16～25m，高徑比(bi)為4～8)，所以(yi)占地(di)面積(ji)(ji)特別省，非常適(shi)用于占地(di)面積(ji)(ji)緊張的(de)(de)企業。

厭氧序批式反應器(ASBR)

厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)序批式(shi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(Anaerobic Sequecing Batch Reactor, ASBR) 是20世紀90年代美國愛荷(he)華州立大學(xue)Dague教授等人將好(hao)氧(yang)生(sheng)物(wu)處理中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)SBR法用于厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)處理中(zhong)，從而開(kai)發(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)一種新型高(gao)效(xiao)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)。這種工(gong)藝能克服污泥流失的(de)(de)(de)(de)(de)問題，且(qie)在(zai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei)能培養出沉降好(hao)、活性(xing)高(gao)顆粒污泥，具(ju)有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)污泥停留時間(jian)，低的(de)(de)(de)(de)(de)水力(li)停留時間(jian)。雖(sui)然ASBR運(yun)行(xing)上類似于厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)接觸，但ASBR的(de)(de)(de)(de)(de)固液分離在(zai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei)部進行(xing)，不(bu)需設澄清池，不(bu)需真空脫氣設備。另外(wai)，ASBR中(zhong)不(bu)需UASB中(zhong)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)(de)三相分器(qi)，與(yu)其他高(gao)效(xiao)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)如AF、UASB等相比，ASBR具(ju)有工(gong)藝簡單、運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)靈活、生(sheng)化反(fan)應(ying)(ying)推動力(li)大、耐沖擊負荷(he)強等優點(dian)。近些(xie)年，ASBR受到世界(jie)范圍內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)廣(guang)泛關注，已成為厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)物(wu)處理領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)研究熱點(dian)之(zhi)一。

1. ASBR的運行模式

典型(xing)的(de)(de)ASBR運(yun)行周期包括四(si)個階(jie)(jie)(jie)段(duan)，即進(jin)水(shui)(shui)、反(fan)應(ying)、沉淀、出(chu)水(shui)(shui)，可(ke)以(yi)(yi)再加一(yi)(yi)個閑(xian)置階(jie)(jie)(jie)段(duan)，閑(xian)置是指出(chu)水(shui)(shui)階(jie)(jie)(jie)段(duan)與(yu)下一(yi)(yi)個周期的(de)(de)進(jin)水(shui)(shui)階(jie)(jie)(jie)段(duan)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)時間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔，這(zhe)可(ke)以(yi)(yi)增加進(jin)水(shui)(shui)的(de)(de)靈活性，其運(yun)行模式如(ru)圖5所示。在多池(chi)并聯的(de)(de)運(yun)行系統中，各個反(fan)應(ying)器(qi)可(ke)以(yi)(yi)按序列進(jin)水(shui)(shui)，但是每個反(fan)應(ying)器(qi)必須在出(chu)水(shui)(shui)階(jie)(jie)(jie)段(duan)完成后，才能開始下一(yi)(yi)輪(lun)的(de)(de)進(jin)水(shui)(shui)。

1)進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)期(qi)。廢水(shui)(shui)進(jin)(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內基質濃度驟然(ran)增(zeng)高。由莫諾特 (Monod)動力(li)學(xue)方程可知，在此(ci)條(tiao)件(jian)下，微生物獲(huo)得了進(jin)(jin)(jin)行代謝(xie)活動的巨大(da)推(tui)動力(li)，基質轉化速率(lv)高。進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)水(shui)(shui)量由預期(qi)的水(shui)(shui)力(li)停留(liu)時間(jian)、有機負(fu)荷、期(qi)待的污泥沉降性能(neng)來確定。ASBR反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)方式有兩種:連續進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)和集(ji)中進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)。連續進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)就是進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)的同時開始攪拌(ban)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)始終處(chu)于反(fan)(fan)(fan)應(ying)狀(zhuang)態，即(ji)進(jin)(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)(fan)應(ying)期(qi);集(ji)中進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)則是將廢水(shui)(shui)進(jin)(jin)(jin)人(ren)到預定水(shui)(shui)位以(yi)后再開始攪拌(ban)從而進(jin)(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)(fan)應(ying)期(qi)。

2)反(fan)應(ying)期(qi)。該(gai)階段是有機物(wu)轉(zhuan)化(hua)為生物(wu)氣的關(guan)鍵步(bu)驟，反(fan)應(ying)所需時間取決于幾個因素(su)，:包括廢水成分和濃度(du)(du)(du)(du)、要求達到的水質、活性污泥濃度(du)(du)(du)(du)、攪(jiao)(jiao)拌效果(guo)以(yi)及溫度(du)(du)(du)(du)。其中，攪(jiao)(jiao)拌對于均化(hua)環境條件(溫度(du)(du)(du)(du)、pH值、基質濃度(du)(du)(du)(du)等(deng))是很重要的。但是根據其他相(xiang)關(guan)研究發現(xian)，過強的攪(jiao)(jiao)拌會剪碎(sui)污泥絮體(ti)(ti)，從而導致較差(cha)的沉淀效果(guo)。

3)沉降(jiang)(jiang)(jiang)期。停(ting)止(zhi)攪拌混勻(yun)，讓生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)團(tuan)在靜止(zhi)的條件下沉降(jiang)(jiang)(jiang)，使固液分離(li)，形成(cheng)低懸浮固體的。上清液。反應(ying)器(qi)此時(shi)變成(cheng)澄清器(qi)，沉降(jiang)(jiang)(jiang)時(shi)間(jian)(jian)可根據生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)團(tuan)的沉降(jiang)(jiang)(jiang)特性確定，典型時(shi)間(jian)(jian)在10～30min間(jian)(jian)變化，沉降(jiang)(jiang)(jiang)時(shi)間(jian)(jian)不能過長，否(fou)則因生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)氣繼續產出會造成(cheng)沉降(jiang)(jiang)(jiang)顆粒重(zhong)新(xin)懸浮。混合液懸浮固體濃(nong)度 (MLSS)、進料量與生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量之比(F/M)是影響生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)團(tuan)沉降(jiang)(jiang)(jiang)速(su)率及(ji)排出液清澈程度的重(zhong)要因素(su)。

4)出(chu)水期。出(chu)水階(jie)(jie)段是在有效的泥水分離(li)之(zhi)后(hou)進(jin)行的。出(chu)水階(jie)(jie)段所需要(yao)的時間(jian)是由進(jin)水量與出(chu)水流速來(lai)控制的。出(chu)水階(jie)(jie)段結束，則下一個(ge)周期的進(jin)水階(jie)(jie)段立(li)即開(kai)始(shi)。

2. ASBR反應(ying)器的運行特征

厭(yan)(yan)氧(yang)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)代謝緩(huan)慢，生(sheng)長速(su)率(lv)低(di)，如(ru)果出水微生(sheng)物(wu)流(liu)失(shi)(shi)量(liang)(liang)過(guo)大的(de)(de)話會(hui)導致傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工藝的(de)(de)失(shi)(shi)敗，但(dan)是這也使厭(yan)(yan)氧(yang)工藝的(de)(de)污(wu)(wu)泥產率(lv)低(di)，減少了(le)污(wu)(wu)泥的(de)(de)處(chu)理(li)費用。在(zai)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)基質條件下(xia)(xia)，微生(sheng)物(wu)對(dui)基質的(de)(de)利用率(lv)低(di)，導致厭(yan)(yan)氧(yang)工藝不適合處(chu)理(li)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(COD <1000mg/L)廢(fei)水。同時(shi)，傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工藝需(xu)要在(zai)較高溫(wen)度(du)(du)下(xia)(xia)運(yun)行(xing)(xing)，對(dui)外加(jia)熱源的(de)(de)要求增(zeng)加(jia)了(le)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工藝的(de)(de)投(tou)資。ASBR系統(tong)污(wu)(wu)泥沉降性能良好，出水中沉降性能較差污(wu)(wu)泥的(de)(de)流(liu)失(shi)(shi)有(you)利于ASBR反應(ying)器中污(wu)(wu)泥的(de)(de)顆粒(li)化，微生(sheng)物(wu)持留量(liang)(liang)高，可以(yi)在(zai)低(di)溫(wen)條件下(xia)(xia)處(chu)理(li)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)廢(fei)水，有(you)效地克(ke)服了(le)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工藝的(de)(de)缺點。相對(dui)于傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)反應(ying)器，ASBR反應(ying)器具有(you)生(sheng)物(wu)污(wu)(wu)泥顆粒(li)化、耐沖擊負(fu)荷(he)、適應(ying)性廣和受溫(wen)度(du)(du)影響小等主要運(yun)行(xing)(xing)特征。

1)活性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)顆粒化。ASBR反應器排水時將沉(chen)淀(dian)性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)差的絮體(ti)洗出(chu)反應器，留(liu)下較(jiao)重的、沉(chen)淀(dian)性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)好(hao)的生物絮凝體(ti)，進一(yi)步(bu)互相吸附成為活性(xing)(xing)高、沉(chen)降性(xing)(xing)能(neng)好(hao)的活性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)顆粒。

2)耐(nai)沖(chong)擊負(fu)荷，適應(ying)性(xing)廣。ASBR反應(ying)器(qi)是間歇運行的非穩(wen)態厭氧生物(wu)處理工(gong)藝，時(shi)間上為推流式反應(ying)器(qi)，空間上為完全混合式反應(ying)器(qi)，耐(nai)沖(chong)擊負(fu)荷。

3)受溫度(du)影(ying)響(xiang)小。ASBR反應(ying)(ying)器的工作溫度(du)區間(jian)為5～65℃。溫度(du)較(jiao)低(di)時，生(sheng)(sheng)物(wu)的生(sheng)(sheng)命(ming)活動節(jie)奏變慢，對基(ji)質的去(qu)除率降低(di)，但是ASBR反應(ying)(ying)器出水中(zhong)的微生(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)失量(liang)少(shao)使反應(ying)(ying)器內可保持(chi)較(jiao)高(gao)的生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)，同時微生(sheng)(sheng)物(wu)的衰減也下降，最終提(ti)高(gao)反應(ying)(ying)器內污泥的濃度(du)，可以(yi)抵消前者(zhe)對處理效果的影(ying)響(xiang)。

厭(yan)氧遷移式污泥床反應器(AMBR)

厭氧遷移式污(wu)泥床(chuang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(Anaerobic Migrating Blanket Reactor, AMBR)是一(yi)種新型高(gao)(gao)效處理(li)(li)工(gong)藝，可以用來(lai)處理(li)(li)工(gong)業廢水(shui)和(he)(he)城市(shi)污(wu)水(shui)，它融合(he)了UASB與ASBR的(de)優(you)點，屬于(yu)(yu)多格室串聯反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)，在(zai)流(liu)態上整體(ti)(ti)呈(cheng)現(xian)推流(liu)式，局部則(ze)又呈(cheng)現(xian)完全混合(he)式，其對(dui)有(you)機物的(de)降解速率和(he)(he)處理(li)(li)效果高(gao)(gao)于(yu)(yu)單個完全混合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)，而且在(zai)一(yi)定(ding)的(de)處理(li)(li)能力下所需的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)容積也比單個完全混合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)要(yao)小得多，并且無需三相分離器(qi)和(he)(he)配水(shui)系統，運行方式靈活、結構簡單、運行穩定(ding)，有(you)較強(qiang)的(de)耐沖擊能力，易于(yu)(yu)實現(xian)自動控制。

1. AMBR工(gong)藝的基本構造

如圖6、圖7所示，AMBR工藝由三個隔(ge)(ge)室(shi)組成，中間隔(ge)(ge)室(shi)用于(yu)在改變進(jin)水(shui)(shui)流向前(qian)短時進(jin)水(shui)(shui)防止短流，作為運行過渡區(qu);兩(liang)側隔(ge)(ge)室(shi)均設有進(jin)水(shui)(shui)口(kou)(kou)和(he)出(chu)水(shui)(shui)口(kou)(kou)(如果左(zuo)面隔(ge)(ge)室(shi)作為進(jin)水(shui)(shui)口(kou)(kou)，那么右面隔(ge)(ge)室(shi)則作為出(chu)水(shui)(shui)口(kou)(kou))，按設定的(de)時間開啟不同的(de)進(jin)水(shui)(shui)口(kou)(kou)。整(zheng)個反應器的(de)運行由PLC編(bian)程(cheng)控制。

AMBR反(fan)應(ying)器(qi)(qi)有兩種(zhong)不同的(de)(de)(de)構造型(xing)式(shi)(shi)。一種(zhong)是在反(fan)應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)間格(ge)室(shi)(shi)底部(bu)有一圓(yuan)(yuan)形(xing)開孔(kong)(圓(yuan)(yuan)孔(kong)尺寸可(ke)以調整(zheng))，底部(bu)的(de)(de)(de)小(xiao)孔(kong)可(ke)以使底物與污泥(ni)充(chong)分接(jie)觸，保證污泥(ni)的(de)(de)(de)遷(qian)(qian)移(yi)(yi)，同時(shi)可(ke)防(fang)止發(fa)(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)循環。當COD負荷(he)增加(jia)時(shi)，產氣量也會(hui)增加(jia)，從而導(dao)(dao)致進水室(shi)(shi)的(de)(de)(de)擾(rao)動增大(da)，污泥(ni)遷(qian)(qian)移(yi)(yi)速率(lv)增大(da)，此時(shi)增加(jia)孔(kong)的(de)(de)(de)尺寸可(ke)以顯著地減(jian)小(xiao)污泥(ni)遷(qian)(qian)移(yi)(yi)速率(lv)。這種(zhong)型(xing)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)水力停留時(shi)間通(tong)常較長。另外(wai)(wai)一種(zhong)是在相鄰格(ge)室(shi)(shi)中(zhong)間設(she)置一系(xi)列垂(chui)直安裝的(de)(de)(de)導(dao)(dao)流(liu)(liu)板(ban)(導(dao)(dao)流(liu)(liu)板(ban)間距可(ke)調)，以減(jian)少底物的(de)(de)(de)短(duan)路(lu)循環。導(dao)(dao)流(liu)(liu)板(ban)與反(fan)應(ying)器(qi)(qi)壁要(yao)有足(zu)夠的(de)(de)(de)距離以防(fang)止大(da)的(de)(de)(de)顆(ke)粒污泥(ni)通(tong)過時(shi)發(fa)(fa)生(sheng)阻塞。該種(zhong)型(xing)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)適(shi)用于HRT較低的(de)(de)(de)情況，此外(wai)(wai)在相同的(de)(de)(de)條件下，使用具有導(dao)(dao)流(liu)(liu)板(ban)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)發(fa)(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)循環的(de)(de)(de)機會(hui)將(jiang)會(hui)大(da)大(da)降(jiang)低。

2. AMBR工藝的基本(ben)原理(li)

AMBR反(fan)(fan)應(ying)(ying)器是多(duo)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)串(chuan)聯(lian)運(yun)(yun)行，至(zhi)少有三(san)個(ge)格室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，反(fan)(fan)應(ying)(ying)器兩側各(ge)有進(jin)、出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)口(kou)。運(yun)(yun)行時進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)從反(fan)(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)(de)一-端(duan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)平流(liu)(liu)人，另一端(duan)流(liu)(liu)出(chu)(chu)，從整(zheng)個(ge)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器內的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)狀態來看屬于(yu)推流(liu)(liu)式，但每個(ge)隔室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)內由于(yu)機械混(hun)(hun)合、產(chan)氣的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)作(zuo)(zuo)用(yong)表現為(wei)(wei)(wei)完全混(hun)(hun)合的(de)(de)(de)(de)狀態。這種(zhong)整(zheng)體上為(wei)(wei)(wei)推流(liu)(liu)式， 局部區域內為(wei)(wei)(wei)完全混(hun)(hun)合式的(de)(de)(de)(de)多(duo)個(ge)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器串(chuan)聯(lian)工藝對(dui)有機物的(de)(de)(de)(de)降解速(su)率和(he)處理效(xiao)果無疑高(gao)于(yu)單(dan)個(ge)完全混(hun)(hun)合反(fan)(fan)應(ying)(ying)器，而且在一定的(de)(de)(de)(de)處理能力下所需(xu)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器容積也比(bi)單(dan)個(ge)完全混(hun)(hun)合低得多(duo)。因而出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)有機底物濃度(du)最(zui)低，生(sheng)物體對(dui)底物的(de)(de)(de)(de)利用(yong)效(xiao)率也最(zui)低，產(chan)氣量(liang)小，出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可(ke)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)內部澄清(qing)池，起到(dao)泥(ni)(ni)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分離的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，減少出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物量(liang)，防止生(sheng)物體隨出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)失。為(wei)(wei)(wei)了防止微生(sheng)物在出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)累(lei)積， 需(xu)定期反(fan)(fan)向運(yun)(yun)行，使出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)變為(wei)(wei)(wei)進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)變為(wei)(wei)(wei)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。為(wei)(wei)(wei)達(da)到(dao)連續進(jin)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)，反(fan)(fan)向運(yun)(yun)行前有從中(zhong)(zhong)間(jian)單(dan)元室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)過渡階段。為(wei)(wei)(wei)促進(jin)污(wu)泥(ni)(ni)與污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)充(chong)分接觸，三(san)個(ge)格室(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)均設(she)置污(wu)泥(ni)(ni)攪(jiao)拌(ban)設(she)施間(jian)歇攪(jiao)拌(ban)，系統出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)口(kou)前設(she)置擋板以防止污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)失。

3.AMBR反應器的特點(dian)

AMBR反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)運行方式靈(ling)活(huo)、結(jie)構簡單，不(bu)需要氣(qi)固分離系統和配水(shui)系統。裝(zhuang)置采用(yong)隔(ge)室結(jie)構，廢水(shui)以(yi)推流(liu)式運行，出(chu)水(shui)室中H2分壓和H2S水(shui)平低(di)，有(you)(you)利于甲(jia)烷化反(fan)(fan)(fan)應(ying)。廢水(shui)水(shui)平流(liu)動(dong)，出(chu)水(shui)室中的(de)(de)有(you)(you)機(ji)底物(wu)濃(nong)度最低(di)，生物(wu)體(ti)對(dui)底物(wu)的(de)(de)利用(yong)效率也最低(di)，產(chan)氣(qi)量小(xiao)，出(chu)水(shui)室可作為內部澄(cheng)清池(chi)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)內水(shui)流(liu)方向周(zhou)期性改變，有(you)(you)利于污泥的(de)(de)遷移，防(fang)止污泥在最后隔(ge)室積(ji)累(lei)，還可防(fang)止揮發性脂肪酸( Volatile Fatty Acid, VFA)在進水(shui)室中積(ji)累(lei)。另外可為產(chan)甲(jia)烷創造有(you)(you)利條件，反(fan)(fan)(fan)應(ying)過程不(bu)需投加緩沖液或出(chu)水(shui)循環。系統工藝不(bu)需要預酸化，不(bu)會出(chu)現污泥膨脹和污泥上浮現象，且工藝耐沖擊(ji)負荷能力(li)強，對(dui)有(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)去除效果(guo)好(hao)。

厭氧膜(mo)生(sheng)物反應器(AnMBR)

厭(yan)氧膜(mo)(mo)(mo)生物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)可以簡單(dan)定義為膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離技(ji)術(shu)(shu)(shu)和(he)厭(yan)氧生物處理(li)(li)單(dan)元相結合(he)的廢(fei)水處理(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)(shu)。它的提出始(shi)于(yu)(yu)20世紀70年(nian)代(dai)(dai)，至此，這一技(ji)術(shu)(shu)(shu)的研究和(he)開發(fa)相繼(ji)展開。20世紀80年(nian)代(dai)(dai)，美國(guo)、日(ri)本和(he)南非相繼(ji)開發(fa)了AnMBR技(ji)術(shu)(shu)(shu)并用(yong)于(yu)(yu)工業和(he)生活污(wu)水處理(li)(li)。由于(yu)(yu)當時(shi)膜(mo)(mo)(mo)生產技(ji)術(shu)(shu)(shu)不夠發(fa)達，膜(mo)(mo)(mo)價格(ge)昂貴且膜(mo)(mo)(mo)的使用(yong)壽命短，膜(mo)(mo)(mo)通(tong)量小等原(yuan)因，這些技(ji)術(shu)(shu)(shu)還(huan)是(shi)主(zhu)要局(ju)限(xian)于(yu)(yu)實驗室和(he)中(zhong)試規(gui)模的廢(fei)水處理(li)(li)應(ying)(ying)用(yong)。20世紀90年(nian)代(dai)(dai)后(hou)，隨著(zhu)研究日(ri)益增多，針對AnMBR的研究就主(zhu)要集中(zhong)在膜(mo)(mo)(mo)材質與(yu)膜(mo)(mo)(mo)組件(jian)形式的開發(fa)與(yu)優(you)化、膜(mo)(mo)(mo)污(wu)染表征(zheng)與(yu)控(kong)制、反(fan)應(ying)(ying)器(qi)的配置與(yu)構造(zao)以及(ji)在各種廢(fei)水處理(li)(li)中(zhong)的應(ying)(ying)用(yong)等方面。

1. AnMBR反應器的結構配置

厭氧(yang)膜(mo)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)(ying)器以(yi)膜(mo)過濾代替傳統(tong)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)法中(zhong)的(de)沉(chen)淀池，由(you)于(yu)膜(mo)的(de)過濾作用，不僅能(neng)夠將(jiang)所有(you)的(de)生(sheng)物(wu)固體(ti)(ti)截留(liu)在生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)，而且將(jiang)大分(fen)子污(wu)(wu)染(ran)物(wu)也截留(liu)在反(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)，實(shi)現水力停留(liu)時(shi)間與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)齡的(de)徹底分(fen)離，消除傳統(tong)厭氧(yang)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)工藝(yi)中(zhong)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨脹(zhang)問題，因此厭氧(yang)膜(mo)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)(ying)器體(ti)(ti)現出了明顯的(de)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)。同時(shi)由(you)于(yu)厭氧(yang)膜(mo)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)(ying)器對污(wu)(wu)染(ran)物(wu)去除效(xiao)率高，膜(mo)對微(wei)生(sheng)物(wu)有(you)較(jiao)(jiao)強截留(liu)能(neng)力，所以(yi)，該反(fan)應(ying)(ying)器對難降解和有(you)毒有(you)害化(hua)合(he)物(wu)有(you)較(jiao)(jiao)好(hao)處理效(xiao)果。采用膜(mo)系(xi)統(tong)易具(ju)有(you)良好(hao)的(de)水力狀態，膜(mo)的(de)耐久性(xing)、抗堵性(xing)較(jiao)(jiao)好(hao)，膜(mo)自身易于(yu)優(you)化(hua)。另外，還具(ju)有(you)出水水質(zhi)穩定，系(xi)統(tong)設(she)計和操作簡(jian)單，基建(jian)費用低，便于(yu)管理和自動控(kong)制，升(sheng)級改造潛力大等優(you)點。厭氧(yang)膜(mo)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)(ying)器系(xi)統(tong)工藝(yi)如(ru)圖(tu)8所示。

AnMBR常用的厭(yan)氧系(xi)統(tong)主(zhu)要有:升流式厭(yan)氧污(wu)泥(ni)床反應器(qi)(UASB)、厭(yan)氧顆粒膨脹污(wu)泥(ni)床(EGSB)、厭(yan)氧流動(dong)床(FB)、厭(yan)氧生(sheng)物(wu)濾(lv)池(AF)、折流式厭(yan)氧反應器(qi)(ABR)等。

AnMBR的(de)膜(mo)組件主要是超濾和微(wei)濾膜(mo)，在膜(mo)組件的(de)配置上主要有(you)兩種(zhong)形式(shi)，即(ji)外置式(shi)和內置式(shi)，如圖(tu)9所示。主要分為(wei)外置式(shi)[圖(tu)9(a)]和內置式(shi)[圖(tu)9 (b)、圖(tu)9 (c) ] 兩種(zhong)。

2. AnMBR反應器的工(gong)藝(yi)設計原(yuan)理

AnMBR的(de)(de)(de)啟動包含三個過(guo)(guo)(guo)程(cheng):馴化(hua)階(jie)段(duan)、啟動階(jie)段(duan)和(he)穩定運(yun)行(xing)階(jie)段(duan)。結合上面的(de)(de)(de)任意(yi)一個反應器(qi)，反應器(qi)的(de)(de)(de)大小尺寸要根據實際情況而定，產生(sheng)的(de)(de)(de)沼氣(qi)通過(guo)(guo)(guo)集氣(qi)罩收集并(bing)通過(guo)(guo)(guo)泵進行(xing)曝氣(qi)，選擇(ze)合適的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)組(zu)件放置(zhi)在上部的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)分離(li)區，通過(guo)(guo)(guo)泵的(de)(de)(de)抽吸作用(yong)出水，壓力(li)計顯示(shi)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)跨膜(mo)(mo)壓力(li)(TMP)。. 上部設有回(hui)流(liu)(liu)泵，將AnMBR上部的(de)(de)(de)，上清(qing)液(ye)回(hui)流(liu)(liu)至底(di)部，保證污水和(he)污泥混合均勻。通過(guo)(guo)(guo)向進水中投加NaHCO3以保證反應器(qi)的(de)(de)(de)pH在6.8～7.4，pH自動控(kong)制系統控(kong)制pH。通過(guo)(guo)(guo)流(liu)(liu)量計控(kong)制水力(li)負荷，溫(wen)度由溫(wen)度控(kong)制計控(kong)制，選擇(ze)錯流(liu)(liu)式來(lai)代替死端過(guo)(guo)(guo)濾。

馴化階段的進水(shui)負荷不能太高(gao)，因(yin)為剛剛接種的產甲烷菌活性(xing)往(wang)往(wang)比較低，在(zai)工(gong)程實踐中(zhong)常常要(yao)引入產甲烷活性(xing)用來表征接種泥中(zhong)的甲烷菌的含量，定義為:

啟(qi)動(dong)階(jie)段(duan)是(shi)反應(ying)器從一個(ge)進(jin)水(shui)(shui)負荷(he)較低的(de)狀態發展到(dao)進(jin)水(shui)(shui)負荷(he)較高的(de)穩(wen)定狀態。在啟(qi)動(dong)階(jie)段(duan)進(jin)水(shui)(shui)負荷(he)應(ying)該緩慢的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，且每(mei)天增(zeng)加(jia)(jia)的(de)幅度要根據氣體的(de)總產量來(lai)確(que)定。

3. AnMBR反應主要運行參數

AnMBR反應主(zhu)要(yao)運(yun)行參(can)數主(zhu)要(yao)是(shi)指生物反應器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)參(can)數和(he)膜系統主(zhu)要(yao)參(can)數，其中生物反應器(qi)的(de)操作(zuo)參(can)數對膜的(de)結垢和(he)整體(ti)效能的(de)發(fa)揮(hui)影響(xiang)都很大，同(tong)時還(huan)與AnMBR的(de)性能如膜通量、COD去除率、出水水質等有很大的(de)關系。

1)有機負荷的選(xuan)擇

AnMBR的(de)(de)優(you)勢之(zhi)一(yi)(yi)就是適宜處理高(gao)濃度(du)有機(ji)廢(fei)(fei)水。如果系(xi)統運行穩(wen)定(ding)，則揮(hui)(hui)發性脂肪酸也會(hui)保持在一(yi)(yi)定(ding)范圍，一(yi)(yi)般把揮(hui)(hui)發性脂肪酸作(zuo)為(wei)有機(ji)負(fu)(fu)荷的(de)(de)指示物(wu)，不同的(de)(de)有機(ji)廢(fei)(fei)水，有機(ji)負(fu)(fu)荷相差(cha)很(hen)大。從AnMBR處理各種廢(fei)(fei)水的(de)(de)效果，可(ke)以看出AnMBR優(you)良的(de)(de)性能，COD的(de)(de)去除率(lv)一(yi)(yi)般均(jun)超(chao)過90%，而(er)有機(ji)負(fu)(fu)荷可(ke)以超(chao)過40kg/ (m3 .d)，甚至近70kg/ (m3 .d)。

2)溫度的控制(zhi)

要達到(dao)較(jiao)好(hao)的處(chu)理(li)效果，AnMBR的操作溫度(du)通常需較(jiao)高(gao)。溫度(du)較(jiao)高(gao)時，可以降低(di)溶解性微生物代謝產物(SMP) 濃度(du)(粘度(du)也(ye)降低(di))，使(shi)膜通量(liang)也(ye)提高(gao)。在(zai)一定的溫度(du)范圍與壓(ya)力條(tiao)件下，溫度(du)每升高(gao)l℃,膜通量(liang)增加1%～2%。然而有(you)研究發現，在(zai)常溫或低(di)溫條(tiao)件下，AnMBR也(ye)能(neng)夠(gou)取得較(jiao)好(hao)的處(chu)理(li)效果和(he)較(jiao)大的膜通量(liang)。

3)膜(mo)通量(liang)、壓力和膜(mo)面流速

由于(yu)AnMBR本身的(de)(de)特點，目前都采用(yong)分(fen)置式AnMBR和(he)錯流(liu)過濾的(de)(de)方式，壓(ya)(ya)(ya)力和(he)膜(mo)面(mian)流(liu)速(su)是很重要(yao)(yao)的(de)(de)參數(shu)，因(yin)(yin)此對這兩(liang)(liang)個參數(shu)進行(xing)了很多(duo)研究(jiu)。BeaubienA等人考(kao)察AnMBR的(de)(de)最(zui)佳操(cao)(cao)作條件(jian)時(shi)(shi)發(fa)現(xian)(xian)，壓(ya)(ya)(ya)力與(yu)通(tong)量(liang)(liang)之間的(de)(de)關系(xi)明顯出現(xian)(xian)兩(liang)(liang)個截然(ran)不同的(de)(de)區域，即高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)區和(he)低(di)樂(le)區。在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)壓(ya)(ya)(ya)區，透過流(liu)速(su)主(zhu)要(yao)(yao)與(yu)膜(mo)間壓(ya)(ya)(ya)力有關;在(zai)(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)區，水力條件(jian)則成為控(kong)(kong)制因(yin)(yin)素。在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)壓(ya)(ya)(ya)力區膜(mo)的(de)(de)滲透性(xing)和(he)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)區的(de)(de)臨界通(tong)量(liang)(liang)的(de)(de)影(ying)響因(yin)(yin)素主(zhu)要(yao)(yao)是微生物的(de)(de)濃度。在(zai)(zai)(zai)(zai)比較高(gao)(gao)的(de)(de)錯流(liu)流(liu)速(su)下(大于(yu)3m/s),并沒(mei)有觀察到(dao)膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)的(de)(de)下降。臨界通(tong)量(liang)(liang)的(de)(de)確定對于(yu)控(kong)(kong)制膜(mo)結(jie)垢(gou)相當(dang)重要(yao)(yao)，操(cao)(cao)作壓(ya)(ya)(ya)力高(gao)(gao)于(yu)臨界通(tong)量(liang)(liang)時(shi)(shi)結(jie)垢(gou)嚴重。在(zai)(zai)(zai)(zai)膜(mo)過濾器(qi)中(zhong)設置折流(liu)板，可以減輕結(jie)垢(gou)，大幅(fu)提高(gao)(gao)膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)。

4.AnMBR反應器(qi)的特點(dian)

在保留厭氧生物(wu)處理技術(shu)投資省、能耗(hao)低、可回收利用沼氣能源、負(fu)荷(he)高、產(chan)泥少、耐沖擊負(fu)荷(he)等諸多(duo)優點的基礎上，由(you)于(yu)引入(ru)膜組件，還帶來了一(yi)系列(lie)優點:

1)實現了SRT和(he)HRT的(de)有(you)效分離，因而AnMBR可以有(you)更高(gao)的(de)有(you)機負(fu)荷(he)和(he)容積負(fu)荷(he)。有(you)研究發(fa)現，當引人膜組件后，氧反應器的(de)有(you)機負(fu)荷(he)率(OLR)從4kgCOD/ (m3·d)提高(gao)到12kg COD/ (m3·d)，而處(chu)理(li)效果不(bu)受影響。

2)膜的截留(liu)作用使得濁度、細菌和(he)病毒(du)等物(wu)質得到大幅度去除，提高了出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質。

3)膜分離作(zuo)用還體現在對厭氧(yang)反應器的構造和(he)處(chu)理效(xiao)果有特殊的強化作(zuo)用。

4)對(dui)于兩相厭氧MBR,膜分離作用可以使產(chan)酸(suan)(suan)反應器中的產(chan)酸(suan)(suan)細菌(jun)濃度增加，提高水(shui)解發酵的能力并使系統保持較高的酸(suan)(suan)化率。

5)顯著改善反應器固液分離效果，在處理生(sheng)物難降(jiang)解(jie)的(de)有(you)機物和高濃(nong)度有(you)機廢(fei)水有(you)很好的(de)應用(yong)前景。

當然AnMBR系(xi)統的要(yao)想能(neng)夠(gou)有(you)更大發展前景還(huan)需要(yao)解決以下問題(ti):

1)膜污染問題

膜(mo)污(wu)(wu)染(ran)問(wen)題很(hen)大程度(du)上決定了AnMBR系統的經濟(ji)性(xing)和實用性(xing)。AnMBR中污(wu)(wu)泥(ni)特性(xing)與好氧(yang)情況(kuang)有較大改變，膜(mo)污(wu)(wu)染(ran)情況(kuang)往往更復雜。膜(mo)污(wu)(wu)染(ran)的影響(xiang)(xiang)因素很(hen)多(duo)，污(wu)(wu)泥(ni)組成、操(cao)作條件、膜(mo)組件的材料和構造都(dou)對膜(mo)污(wu)(wu)染(ran)有重要(yao)影響(xiang)(xiang)，因而研究它們之間的關(guan)系對于膜(mo)污(wu)(wu)染(ran)控制有重要(yao)意義，目(mu)前這方面的研究還不多(duo)。

2)能(neng)耗的問題(ti)

由于目前的AnMBR大多數(shu)使(shi)用的是外置式的，之(zhi)所以采用外置式是因為反應器中缺少有效的水力(li)條(tiao)件(水力(li)紊動)，所以需要(yao)通過水泵來進行液(ye)體循環以改善污(wu)染狀況。這就(jiu)造成了耗能相(xiang)對較(jiao)高。

3)經(jing)驗參(can)數缺乏

由于(yu)AnMBR的(de)(de)研究不(bu)(bu)多(duo)，尤其是在國內，對各種不(bu)(bu)同行業(ye)的(de)(de)廢(fei)水(shui)處理的(de)(de)經驗參數缺乏，例如(ru)停留時間、有(you)機(ji)負荷(he)等，這(zhe)就要求大(da)量的(de)(de)實驗支持。

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