厭(yan)氧(yang)(yang)生物(wu)處(chu)理(li)，又(you)被稱為(wei)厭(yan)氧(yang)(yang)消化、厭(yan)氧(yang)(yang)發(fa)酵，是(shi)指在(zai)厭(yan)氧(yang)(yang)條件下(xia)由厭(yan)氧(yang)(yang)或兼性微生物(wu)的(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)，使有(you)(you)機物(wu)分(fen)解(jie)(jie)并產生甲烷和(he)二氧(yang)(yang)化碳(tan)的(de)(de)過程(cheng)。最初的(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理(li)工藝(yi)僅被應用(yong)于生活污(wu)水(shui)的(de)(de)處(chu)理(li)，之后又(you)被應用(yong)于污(wu)泥消化分(fen)解(jie)(jie)，進而應用(yong)于工業(ye)廢水(shui)的(de)(de)處(chu)理(li)，并且發(fa)展了很(hen)多效果良好的(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)生物(wu)處(chu)理(li)工藝(yi)。傳統厭(yan)氧(yang)(yang)生物(wu)處(chu)理(li)技術具有(you)(you)水(shui)力停(ting)留時間(jian)長、有(you)(you)機負荷低(di)、池容大等的(de)(de)缺(que)點(dian)，制(zhi)約(yue)了厭(yan)氧(yang)(yang)生物(wu)處(chu)理(li)技術的(de)(de)推廣和(he)應用(yong)。

隨著對(dui)全球能(neng)(neng)源(yuan)短缺和溫(wen)室效應等問題的關注，可再生能(neng)(neng)源(yuan)的重要(yao)性日益顯(xian)現，而厭氧生物(wu)(wu)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)可將(jiang)污(wu)廢(fei)水(shui)(shui)轉化(hua)(hua)為(wei)乙酸、甲烷(wan)、氫氣等可再生能(neng)(neng)源(yuan)，既(ji)能(neng)(neng)實現資源(yuan)化(hua)(hua)、能(neng)(neng)源(yuan)化(hua)(hua)利用，又(you)能(neng)(neng)減(jian)輕(qing)環境污(wu)染。因此，對(dui)于厭氧處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)、厭氧反應器的開發(fa)研(yan)究也變(bian)得越來(lai)越多(duo)。隨著對(dui)厭氧消(xiao)化(hua)(hua)機(ji)理(li)研(yan)究的不斷深人和各種高(gao)(gao)效厭氧反應器的飛速發(fa)展，污(wu)廢(fei)水(shui)(shui)的生物(wu)(wu)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)已經成(cheng)為(wei)資源(yuan)和環境保(bao)護的核心技(ji)(ji)(ji)術(shu)之一。同時，污(wu)水(shui)(shui)厭氧生物(wu)(wu)處(chu)(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)以其(qi)成(cheng)本(ben)低廉、穩定高(gao)(gao)效等特點，在高(gao)(gao)濃度(du)有機(ji)廢(fei)水(shui)(shui)、難降(jiang)解(jie)有機(ji)度(du)水(shui)(shui)的處(chu)(chu)(chu)理(li)領域(yu)中得到了廣泛的應用。?

厭氧生(sheng)物處理工藝的發展(zhan)

第(di)一代厭氧(yang)反應器

早(zao)在19世紀，人們就(jiu)利用(yong)(yong)厭(yan)氧(yang)(yang)工(gong)藝處(chu)(chu)理廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廢(fei)(fei)物(wu)。1881年(nian)，法國工(gong)程(cheng)師Louis Mouras發明了(le)(le)(le)用(yong)(yong)以處(chu)(chu)理污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)“自動凈化(hua)(hua)(hua)器(qi)”，從(cong)而開始了(le)(le)(le)人類(lei)利用(yong)(yong)慶氧(yang)(yang)生(sheng)物(wu)過程(cheng)處(chu)(chu)理廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廢(fei)(fei)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)歷程(cheng)。1896年(nian)英國出現了(le)(le)(le)第(di)一(yi)(yi)座用(yong)(yong)于(yu)處(chu)(chu)理生(sheng)活污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)消化(hua)(hua)(hua)池(chi)，產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)沼氣用(yong)(yong)于(yu)照明。1904 年(nian)德(de)國的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)師Imhoff將其發展(zhan)成為Imhoff雙層沉(chen)淀池(chi)(即腐(fu)化(hua)(hua)(hua)池(chi))，這(zhe)一(yi)(yi)工(gong)藝至今仍(reng)然在有效(xiao)(xiao)地(di)利用(yong)(yong)。1912 年(nian)英國的(de)(de)(de)(de)(de)伯明翰市建立了(le)(le)(le)第(di)一(yi)(yi)個(ge)用(yong)(yong)土堤圍成的(de)(de)(de)(de)(de)露天(tian)敞開式(shi)消化(hua)(hua)(hua)池(chi)。至1914年(nian)，美國有14座城市建立了(le)(le)(le)厭(yan)氧(yang)(yang)消化(hua)(hua)(hua)池(chi)。1925 年(nian)至1926年(nian)，美國、德(de)國相繼建成了(le)(le)(le)較為標準的(de)(de)(de)(de)(de)消化(hua)(hua)(hua)池(chi)。二戰(zhan)結束后(hou)，厭(yan)氧(yang)(yang)處(chu)(chu)理技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)又掀起了(le)(le)(le)一(yi)(yi)個(ge)高潮，高效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)、可加溫和(he)攪(jiao)(jiao)拌的(de)(de)(de)(de)(de)消化(hua)(hua)(hua)池(chi)得(de)到了(le)(le)(le)發展(zhan)，厭(yan)氧(yang)(yang)污泥(ni)與(yu)(yu)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)加溫、攪(jiao)(jiao)拌提高了(le)(le)(le)處(chu)(chu)理效(xiao)(xiao)率。但從(cong)本質上，反(fan)(fan)應器(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)微生(sheng)物(wu)(即厭(yan)氧(yang)(yang)污泥(ni))與(yu)(yu)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或廢(fei)(fei)料(liao)是(shi)完(wan)全混合在一(yi)(yi)起的(de)(de)(de)(de)(de)，污泥(ni)在反(fan)(fan)應器(qi)里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)時間(jian)(SRT) 與(yu)(yu)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)時間(jian)(HRT)是(shi)相同的(de)(de)(de)(de)(de)，因此污泥(ni)在反(fan)(fan)應器(qi)里(li)濃度(du)低(di)，廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)在反(fan)(fan)應器(qi)里(li)要停(ting)留(liu)(liu)幾天(tian)到幾十天(tian)之久，處(chu)(chu)理效(xiao)(xiao)果差。此時的(de)(de)(de)(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)處(chu)(chu)理技術(shu)主要用(yong)(yong)于(yu)污泥(ni)與(yu)(yu)糞肥(fei)的(de)(de)(de)(de)(de)消化(hua)(hua)(hua)，它尚不能經濟地(di)用(yong)(yong)于(yu)工(gong)業(ye)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理。直至1955年(nian)，Soefer開發了(le)(le)(le)用(yong)(yong)以處(chu)(chu)理食品包裝(zhuang)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)厭(yan)氧(yang)(yang)接觸反(fan)(fan)應器(qi)(AC法)， 取得(de)了(le)(le)(le)良好的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果。

如圖1所示，這種反(fan)應(ying)器(qi)是在出水(shui)(shui)沉淀池中增(zeng)設了污泥(ni)回流裝置，增(zeng)大了厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)中的污泥(ni)濃度，處理(li)負荷和效率顯著(zhu)提高(gao)。上述反(fan)應(ying)器(qi)被稱(cheng)為第一代(dai)厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)，由(you)于(yu)厭氧(yang)微生物生長緩慢，世代(dai)時(shi)間(jian)(jian)長，而厭氧(yang)消化(hua)池無法(fa)將水(shui)(shui)力停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)和污泥(ni)停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)分離， 由(you)此(ci)造成水(shui)(shui)力停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)必須較長。一般來講，第一代(dai)厭氧(yang)反(fan)應(ying)器(qi)處理(li)廢水(shui)(shui)的停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)至少需(xu)要20~30d。

第二代厭氧(yang)反應器(qi)

隨(sui)著生(sheng)(sheng)物發(fa)酵(jiao)工(gong)程中(zhong)固(gu)(gu)定化(hua)技術(shu)的(de)發(fa)展，人(ren)們認識到提高(gao)反(fan)(fan)應器(qi)中(zhong)污泥(ni)濃度(du)的(de)重要(yao)性，于是，基于微生(sheng)(sheng)物固(gu)(gu)定化(hua)原理的(de)高(gao)效(xiao)厭(yan)氧生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應器(qi)得以(yi)發(fa)展。第二代高(gao)效(xiao)厭(yan)氧生(sheng)(sheng)物反(fan)(fan)應器(qi)必須(xu)滿足以(yi)下兩個條件:

1)系(xi)統內能夠保持大量的活性厭氧污泥；

2) 反應(ying)器進(jin)水(shui)應(ying)與污泥保(bao)持良好的(de)接(jie)觸。

依據(ju)這一原(yuan)則，20世(shi)紀60年代末，第一個(ge)基于(yu)微生物(wu)(wu)固(gu)定化原(yuan)理的(de)(de)高(gao)速厭氧反應(ying)(ying)器(qi)——厭氧濾池誕生。它的(de)(de)成(cheng)功之處(chu)在(zai)于(yu)，在(zai)反應(ying)(ying)器(qi)中加人(ren)固(gu)體填料(如沙(sha)礫等(deng))，微生物(wu)(wu)由(you)于(yu)附著生長在(zai)填料的(de)(de)表面(mian)，免于(yu)水力沖(chong)刷而得到(dao)保留(liu)(liu)(liu)，巧妙地將(jiang)平(ping)均水力停(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間與生物(wu)(wu)固(gu)體停(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間相分離，其固(gu)體停(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間可以長達上(shang)百天(tian)，這就使(shi)得厭氧處(chu)理高(gao)濃度污水的(de)(de)停(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間從過(guo)去的(de)(de)幾(ji)天(tian)或幾(ji)十天(tian)縮短到(dao)幾(ji)小時(shi)(shi)或幾(ji)天(tian)。在(zai)相同的(de)(de)溫度下，厭氧濾池的(de)(de)負荷高(gao)出(chu)厭氧接(jie)觸(chu)工藝(yi)2～3倍(bei)，同時(shi)(shi)有(you)很高(gao)的(de)(de)COD去除率(lv)，而且(qie)反應(ying)(ying)器(qi)內(nei)易于(yu)培養出(chu)適應(ying)(ying)有(you)毒(du)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)厭氧污泥。

1974 年，荷蘭(lan)研究和(he)(he)(he)開發了(le)UASB反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)技術，其最(zui)大特(te)點是(shi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內顆(ke)粒污泥保證(zheng)了(le)高濃度的(de)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)污泥，標志著厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)研究進入了(le)新(xin)的(de)時代。隨后，研究者們基于(yu)一些厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理(li)經驗(yan)和(he)(he)(he)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理(li)所(suo)涉及的(de)微(wei)生(sheng)物學、生(sheng)物化學和(he)(he)(he)生(sheng)化工程的(de)最(zui)新(xin)研究成果，開發出(chu)的(de)一批厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)被稱為第(di)二代廢水厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理(li)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)，其中比較(jiao)典型的(de)有:升流(liu)式(shi)固體(ti)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(USR)、升流(liu)式(shi)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)污泥床(chuang)(chuang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(UASB)、 厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)濾(lv)池(AF)、厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)流(liu)化床(chuang)(chuang)(AFB)等(deng)。

第二代(dai)厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應器解決了(le)厭(yan)氧(yang)微(wei)生物(wu)生長(chang)緩慢、生物(wu)量易(yi)隨液體(ti)流出等無益于反(fan)(fan)應器高效運轉(zhuan)的關鍵(jian)問題，這些(xie)反(fan)(fan)應器的突出優點有: 1)具(ju)有較高有機負荷和水(shui)力負荷，反(fan)(fan)應器容積比傳統裝(zhuang)置減少90%以(yi)上(shang);

2)在(zai)低(di)溫、沖(chong)擊負荷、存(cun)在(zai)抑制物等不利條件(jian)下仍可(ke)保持良好的(de)穩定(ding)性;

3) 反應器結(jie)構(gou)簡(jian)單，占地面(mian)積小，適合(he)各種規模，并可作(zuo)為運(yun)行單元被結(jie)合(he)在整(zheng)體的處理技術中，操作(zuo)簡(jian)便，人工管理費用得到(dao)降低(di)。

然而第二代厭(yan)氧(yang)反應(ying)器的缺陷仍然非常明顯:對于進水無法采用高的水力和(he)(he)有機負(fu)荷(he)，反應(ying)器的應(ying)用負(fu)荷(he)和(he)(he)產(chan)氣率受到限(xian)制。

第三(san)代厭氧反應器

20世(shi)紀90年(nian)代(dai)初(chu)，人們為(wei)實現高(gao)效厭氧反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)有(you)效運行，結合第(di)(di)二代(dai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)優缺點，研發了第(di)(di)三(san)代(dai)厭氧反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)。第(di)(di)三(san)代(dai)厭氧反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)具備占地(di)面積(ji)小(xiao)、動力(li)損耗小(xiao)等特點，微(wei)生物(wu)均以(yi)(yi)顆粒污(wu)泥固定化的(de)方式(shi)存(cun)在(zai)于(yu)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)當中，反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)單位容積(ji)的(de)生物(wu)量比以(yi)(yi)往更(geng)高(gao)，能承受更(geng)高(gao)的(de)水力(li)負荷(he)且具備較高(gao)的(de)有(you)機污(wu)染物(wu)凈化效果(guo)。反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內的(de)微(wei)生物(wu)在(zai)不同區域(yu)內生長，可以(yi)(yi)與不同區域(yu)內的(de)進(jin)水充(chong)分接觸(chu)，完(wan)成了一定程度上的(de)生物(wu)相分離。第(di)(di)三(san)代(dai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)主(zhu)要代(dai)表(biao)有(you):厭氧膨(peng)脹(zhang)顆粒污(wu)泥床(EGSB)、內循環(huan)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(IC)、升流(liu)式(shi)厭氧污(wu)泥床過濾器(qi)(qi)(UBF)等。

新型厭氧生(sheng)物處理工藝(yi)與反(fan)應器

升流式厭氧污泥床反(fan)應器(qi)(UASB 反(fan)應器(qi))

升(sheng)流式(shi)厭(yan)氧(yang)污泥床(chuang)(UASB)是第二代廢水厭(yan)氧(yang)生物處理反應(ying)器(qi)中典型的一種。由(you)于在UASB反應(ying)器(qi)中能形成產(chan)甲烷活性高(gao)(gao)、沉降性能良好的顆粒污泥，因而(er)UASB反應(ying)器(qi)具有很高(gao)(gao)的有機負荷(he)，近10年來得(de)到了(le)最廣泛的應(ying)用，目前約占全(quan)世(shi)界正在運行(xing)的厭(yan)氧(yang)反應(ying)器(qi)中總數的70%。

1. UASB反應(ying)器的工作原理

UASB反(fan)應器的(de)(de)(de)結(jie)構如圖2所示，其主體(ti)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)兩(liang)(liang)個區(qu)域，即反(fan)應區(qu)和氣(qi)(qi)、液(ye)、固三相(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)離區(qu)。在反(fan)應區(qu)下部(bu)是大(da)(da)量具有良好沉降(jiang)(jiang)性能與生(sheng)(sheng)物活性的(de)(de)(de)厭氧(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)所形(xing)成的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床，在污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床上(shang)部(bu)是濃(nong)度(du)較(jiao)低的(de)(de)(de)懸浮(fu)(fu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)層(ceng)。當反(fan)應器運(yun)行時，待處理的(de)(de)(de)廢水(shui)以一定(ding)流(liu)速(一般為(wei)0.5～l.5m/h)從(cong)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床底(di)部(bu)進(jin)人后(hou)與污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)接觸，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)包含的(de)(de)(de)大(da)(da)量活性厭氧(yang)菌(jun)起(qi)著生(sheng)(sheng)物代謝的(de)(de)(de)主要(yao)作(zuo)用，經過(guo)酸化與甲(jia)烷(wan)化兩(liang)(liang)個過(guo)程，分(fen)(fen)(fen)解污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)有機物，產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)沼氣(qi)(qi)以氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)形(xing)式由污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床區(qu)上(shang)升，并帶(dai)動(dong)周圍混(hun)合液(ye)產生(sheng)(sheng)一定(ding)的(de)(de)(de)攪(jiao)拌作(zuo)用。經過(guo)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)攪(jiao)拌，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床區(qu)的(de)(de)(de)松散(san)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)被帶(dai)人污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)懸浮(fu)(fu)層(ceng)區(qu)，與懸浮(fu)(fu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)碰撞接觸，-部(bu)分(fen)(fen)(fen)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)比重(zhong)(zhong)加大(da)(da)，沉人污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)床區(qu)。懸浮(fu)(fu)層(ceng)混(hun)合液(ye)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)松散(san)， 顆粒比重(zhong)(zhong)小，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)濃(nong)度(du)較(jiao)低。氣(qi)(qi)、水(shui)、泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)混(hun)合液(ye)上(shang)升至三相(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)離器內，氣(qi)(qi)體(ti)受反(fan)射板的(de)(de)(de)作(zuo)用而進(jin)人集氣(qi)(qi)室被分(fen)(fen)(fen)離，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)和水(shui)進(jin)人沉降(jiang)(jiang)室，由于氣(qi)(qi)體(ti)已被分(fen)(fen)(fen)離，沉降(jiang)(jiang)室的(de)(de)(de)擾動(dong)很小，液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)趨于層(ceng)流(liu)形(xing)態，在重(zhong)(zhong)力(li)作(zuo)用下泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)、水(shui)分(fen)(fen)(fen)離，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)沿斜壁返回(hui)反(fan)應區(qu)，上(shang)清液(ye)從(cong)沉淀(dian)區(qu)上(shang)部(bu)排走。

2. UASB反(fan)應器的特點

UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒(li)化是(shi)該反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)一個主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)特征。顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)可(ke)以(yi)定(ding)義為具有(you)自我平衡的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生態系統，其(qi)特性(xing)特別適宜于升流(liu)(liu)式廢水(shui)(shui)處理系統的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生物(wu)聚(ju)集體(ti)(ti)(ti)。這一聚(ju)集體(ti)(ti)(ti)在(zai)體(ti)(ti)(ti)積上相對較大(da)，與絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)短(duan)時(shi)間(jian)形成的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)集體(ti)(ti)(ti)不同(tong)(tong)，顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)物(wu)理性(xing)狀是(shi)相對穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)。UASB工藝的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)高效性(xing)很大(da)程度(du)上取(qu)決于顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)形成。如果反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)以(yi)松散的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)狀體(ti)(ti)(ti)存在(zai)，往(wang)(wang)往(wang)(wang)容(rong)易出(chu)現污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)上浮流(liu)(liu)失(shi)， 使(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)不能(neng)(neng)在(zai)高負荷下(xia)穩(wen)定(ding)運(yun)行。顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)具有(you)極好的(de)(de)(de)(de)(de)沉降(jiang)(jiang)性(xing)能(neng)(neng)，可(ke)以(yi)保持UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內高濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)。當(dang)產氣(qi)量較高，廢水(shui)(shui)上升速度(du)增加(jia)，絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)由于沉降(jiang)(jiang)性(xing)能(neng)(neng)差，容(rong)易被沖洗出(chu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內氣(qi)體(ti)(ti)(ti)和(he)水(shui)(shui)流(liu)(liu)產生的(de)(de)(de)(de)(de)剪切力(li)也會(hui)使(shi)得絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)進一步(bu)分(fen)散，加(jia)劇系統厭(yan)(yan)氧污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)失(shi)。不同(tong)(tong)于絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)，顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)有(you)極好的(de)(de)(de)(de)(de)沉降(jiang)(jiang)性(xing)能(neng)(neng)，不易受到氣(qi)體(ti)(ti)(ti)和(he)水(shui)(shui)流(liu)(liu)上升流(liu)(liu)速的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。因此(ci)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)顆粒(li)化可(ke)以(yi)使(shi)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機物(wu)容(rong)積負荷和(he)水(shui)(shui)力(li)負荷。

除(chu)了污(wu)泥顆粒化外(wai)， UASB反應器還具有(you)以(yi)下特點:

1)反應器(qi)內污(wu)(wu)泥濃(nong)(nong)度(du)(du)高。一(yi)般平均污(wu)(wu)泥濃(nong)(nong)度(du)(du)為30～40g/L, 其中底(di)部污(wu)(wu)泥床污(wu)(wu)泥濃(nong)(nong)度(du)(du)達60～80g/L,懸浮層污(wu)(wu)泥濃(nong)(nong)度(du)(du)為5～7g/L。

2)有機負荷高，水(shui)力停留時間(jian)短。

3)反應器內設三相分離器。被沉淀(dian)區分離的污(wu)泥(ni)能(neng)自(zi)動回流到反應區，一般無(wu)污(wu)泥(ni)回流設備。

4)無混合攪拌(ban)設備。反應(ying)器(qi)投(tou)產運行正常后，利用(yong)自身產生的(de)(de)氣體和進水(shui)來達到攪拌(ban)的(de)(de)目的(de)(de)。

5)污泥床內不(bu)填載體，節省造(zao)價及避免堵塞(sai)問題。

6) 反應器中(zhong)污(wu)泥(ni)泥(ni)齡長，污(wu)泥(ni)表(biao)觀(guan)產(chan)率低(di)，所(suo)排出的污(wu)泥(ni)數量極(ji)少，從而降(jiang)低(di)了污(wu)泥(ni)處理(li)的費用。

3. UASB反應器的啟動

1)污泥的(de)馴化

UASB反應器(qi)啟動(dong)的難點是獲得大量沉降性能良好(hao)(hao)的厭(yan)(yan)氧(yang)顆粒污泥。用最好(hao)(hao)的辦(ban)法加以馴化(hua)，一般需要3～6個月， 如果靠設備自身(shen)積累，投(tou)產(chan)期最長(chang)可長(chang)達1～2年。實踐表明(ming)，投(tou)加少(shao)量的載(zai)體，有利于(yu)厭(yan)(yan)氧(yang)菌的附著，促(cu)進(jin)初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于(yu)顆粒化(hua)；比甲烷活性高的厭(yan)(yan)氧(yang)污泥可縮短(duan)啟動(dong)期。

2)啟動(dong)操(cao)作要(yao)點

①最好一次投加足量的接(jie)種污泥；

②啟動初期從污(wu)泥(ni)床(chuang)流(liu)出(chu)的(de)(de)污(wu)泥(ni)可以(yi)(yi)不(bu)予回流(liu)，以(yi)(yi)使特別輕的(de)(de)和細碎污(wu)泥(ni)跟(gen)懸浮(fu)物(wu)連(lian)續地從污(wu)泥(ni)床(chuang)排(pai)出(chu)體外，使較重的(de)(de)活性(xing)污(wu)泥(ni)在床(chuang)內積累(lei)，并促(cu)進其增殖逐步達到顆粒化；

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

④最初污泥負荷一般在(zai)0.1～0.2kg COD/ (kg TSS·d)左(zuo)右(you)比較(jiao)合適；

⑤污水(shui)(shui)中原來存在(zai)的和(he)厭氧分解出來的多種揮(hui)發酚(fen)未(wei)能有效分解之(zhi)前，不(bu)應隨意提高有機容(rong)積負荷，這需要跟蹤觀察和(he)水(shui)(shui)樣化驗；

⑥可(ke)降(jiang)解(jie)COD的去(qu)除率達到70%～80%左右時，可(ke)以逐步增加有機容(rong)積(ji)負荷；

⑦為(wei)促進污泥顆(ke)粒化，反應器應采用較高的表面水力負荷，這樣有利于小顆(ke)粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆(ke)粒污泥并(bing)未(wei)形成大顆(ke)粒。

4.厭氧顆粒(li)污泥的性質(zhi)和形成機理(li)

1)厭氧顆粒污泥性質

顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)因所(suo)處理廢水的(de)(de)組成、操(cao)作條件和分析方法(fa)等的(de)(de)不同而有(you)所(suo)不同。顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)主(zhu)要由(you)厭(yan)氧(yang)(yang)菌(jun)(jun)(jun)組成，如共生(sheng)單胞菌(jun)(jun)(jun)屬、甲(jia)(jia)烷八疊(die)球(qiu)(qiu)菌(jun)(jun)(jun)屬、甲(jia)(jia)烷絲狀菌(jun)(jun)(jun)屬等，但(dan)同時還(huan)存(cun)在一(yi)些好(hao)氧(yang)(yang)菌(jun)(jun)(jun)和兼性(xing)(xing)(xing)厭(yan)氧(yang)(yang)菌(jun)(jun)(jun)。顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)的(de)(de)形(xing)(xing)成實際上是微生(sheng)物固定(ding)化的(de)(de)一(yi)種形(xing)(xing)式，但(dan)與(yu)其他類(lei)型不同，其形(xing)(xing)成與(yu)存(cun)在不依賴于任何(he)惰性(xing)(xing)(xing)生(sheng)物載體，惰性(xing)(xing)(xing)載體對顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)的(de)(de)形(xing)(xing)成和它的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)都不是必須的(de)(de)。顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)的(de)(de)形(xing)(xing)狀有(you)球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)、桿形(xing)(xing)、橢球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)，以球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)為(wei)主(zhu)。顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)的(de)(de)顏(yan)色(se)為(wei)黑色(se)或灰色(se)，還(huan)有(you)研究者觀察到了(le)白色(se)的(de)(de)顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)。顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)有(you)兩(liang)個重要特性(xing)(xing)(xing):良好(hao)的(de)(de)沉降性(xing)(xing)(xing)能和高(gao)比產甲(jia)(jia)烷活性(xing)(xing)(xing)。

在(zai)(zai)UASB反(fan)應器(qi)中(zhong)(zhong)，顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)沉降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)為0. 3～0.8m/h, 而在(zai)(zai)清水中(zhong)(zhong)，顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)自由沉降(jiang)的(de)速(su)(su)(su)率可達2m/h。顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)根據其(qi)(qi)(qi)沉降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)可分(fen)三類:①沉降(jiang)性能(neng)(neng)差的(de)顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)，其(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)UASB反(fan)應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)沉降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)小(xiao)于(yu)20m/h; ②沉降(jiang)性能(neng)(neng)一般的(de)顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)，其(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)UASB反(fan)應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)沉降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)為20～50m/h;③沉降(jiang)性能(neng)(neng)良好的(de)顆(ke)(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)，其(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)UASB反(fan)應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)沉降(jiang)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)大于(yu)50m/h。

2)顆(ke)粒污泥的形成機理

關于顆粒(li)污(wu)泥(ni)形(xing)成的(de)機(ji)理目前(qian)還處于研(yan)究(jiu)階段，研(yan)究(jiu)者提出(chu)了種種假說，大多數是(shi)根據觀察顆粒(li)污(wu)泥(ni)在形(xing)成過程中所出(chu)現的(de)現象提出(chu)的(de)，以下為幾(ji)種有代表性的(de)假說:

①晶(jing)核假說。該假說認為顆粒(li)(li)(li)(li)污泥的(de)形(xing)成類(lei)似于結晶(jing)過(guo)程(cheng)，在(zai)晶(jing)核基(ji)礎上，顆粒(li)(li)(li)(li)不斷發育，直到最后形(xing)成成熟的(de)顆粒(li)(li)(li)(li)污泥。晶(jing)核來源于接種污泥或在(zai)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中產生(sheng)的(de)無(wu)機鹽，如CaCO3或其他(ta)顆粒(li)(li)(li)(li)物質。

②不少(shao)研究結果(guo)表明，在多數(shu)成(cheng)(cheng)熟(shu)的(de)顆(ke)粒污泥中很(hen)難(nan)找(zhao)到晶核。顆(ke)粒污泥的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)可不以(yi)晶核為基礎而(er)(er)成(cheng)(cheng)長(chang)，而(er)(er)是完全靠(kao)微生(sheng)物本(ben)身形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)，因而(er)(er)又產生(sheng)了(le)其他(ta)的(de)觀點(dian):

電中和(he)作用。這一假(jia)說認為，在(zai)厭氧污泥顆粒化過程中，Ca2+ 能中和(he)細菌(jun)細胞表面的負電荷，減弱細胞間的電荷斥(chi)力作用，并(bing)通過鹽橋(qiao)作用而促(cu)進(jin)細胞的凝(ning)聚反應；

胞外(wai)多聚(ju)物架(jia)橋作用。這是(shi)目前(qian)比較(jiao)流(liu)行(xing)的假(jia)說。這一假(jia)說認為，顆粒污泥是(shi)由于微生物(如(ru)細(xi)菌)分泌的胞外(wai)多糖使(shi)細(xi)胞粘(zhan)結在一起而形成的。

新加坡南洋理工大(da)(da)學Y.G.Yen等認為(wei)污(wu)泥(ni)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)化(hua)(hua)過程(cheng)可分成三(san)個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)，即積(ji)累階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)、顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)化(hua)(hua)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)和成熟(shu)(shu)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)。大(da)(da)量初(chu)始(shi)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)泥(ni)在反(fan)應器的(de)底部形(xing)成并開始(shi)逐漸增長(chang)(chang)，這種狀態(tai)為(wei)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)初(chu)始(shi)化(hua)(hua)。從反(fan)應器剛開始(shi)啟動到顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)初(chu)始(shi)化(hua)(hua)這段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)時間(jian)(jian)稱為(wei)積(ji)累階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)。在此階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)中(zhong)，顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)化(hua)(hua)過程(cheng)進行的(de)很慢。相應地，當用粒(li)(li)徑(jing)表示的(de)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)比生長(chang)(chang)速(su)率(lv)(lv)急(ji)劇下降時(約為(wei)最大(da)(da)生長(chang)(chang)速(su)率(lv)(lv)Vφ的(de)20%或更低(di))，顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)成熟(shu)(shu)，這種狀態(tai)稱為(wei)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)成熟(shu)(shu)化(hua)(hua)。顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)化(hua)(hua)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)介于顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)初(chu)始(shi)和顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)成熟(shu)(shu)之(zhi)間(jian)(jian)。在成熟(shu)(shu)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)，盡管顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)平均大(da)(da)小仍然變化(hua)(hua)，但是成熟(shu)(shu)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)泥(ni)較穩(wen)定(ding)，達到動力學平衡。

周孟(meng)津等(deng)人把UASB反應(ying)器(qi)中顆粒(li)(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的形(xing)成過(guo)(guo)程分為5個時期，即絮凝污(wu)泥(ni)(ni)(ni)絲狀菌(jun)增長(chang)期、顆粒(li)(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)亞單位生(sheng)(sheng)成期、亞單位聚集期、初生(sheng)(sheng)顆粒(li)(li)生(sheng)(sheng)長(chang)期和顆粒(li)(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)生(sheng)(sheng)長(chang)和成熟期。因此，顆粒(li)(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的形(xing)成過(guo)(guo)程通(tong)常分為四步(bu):①細菌(jun)向惰性物(wu)質或(huo)其他菌(jun)體表面移(yi)動；②通(tong)過(guo)(guo)理化作(zuo)用可(ke)逆地(di)吸(xi)附(fu)在一起或(huo)惰性物(wu)質上；③通(tong)過(guo)(guo)微生(sheng)(sheng)物(wu)附(fu)屬物(wu)的作(zuo)用將細菌(jun)不可(ke)逆地(di)粘附(fu)一起或(huo)惰性物(wu)質上；④細菌(jun)的倍(bei)增和顆粒(li)(li)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的增大(da)。

5. UASB反應器的(de)應用研究

UASB反(fan)應器(qi)自1977年實現(xian)工(gong)業化(hua)應用以來，已成功(gong)地(di)應用于處理多種不同(tong)成分、不同(tong)濃度(du)的污水(shui)，如高濃度(du)制糖廢(fei)(fei)水(shui)、土豆加工(gong)廢(fei)(fei)水(shui)、淀(dian)粉廢(fei)(fei)水(shui)、啤酒(jiu)廢(fei)(fei)水(shui)、酒(jiu)精廢(fei)(fei)水(shui)、乳品廢(fei)(fei)水(shui)、屠宰廢(fei)(fei)水(shui)、造紙廢(fei)(fei)水(shui)，表1所列為(wei)國內外部(bu)分UASB反(fan)應器(qi)的統計設計資料。

厭氧(yang)膨脹(zhang)顆粒床反應器(EGSB)

20世紀80年代后期，Lettinga教(jiao)授(shou)等人(ren)在利(li)用UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)處理生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)時，為了增(zeng)加污(wu)水(shui)與污(wu)泥的(de)(de)接觸，更加有效地利(li)用反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)容積，優化UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)結構設計和操作參數，使反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中顆粒(li)污(wu)泥床在高的(de)(de)液體表(biao)面上升流速下(xia)充分膨脹，從(cong)而處理效果大(da)(da)大(da)(da)提高，由此形成了早(zao)期的(de)(de)厭氧膨脹顆粒(li)床(Expanded Granular Sludge Bed, EGSB)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)。

1. EGSB反應器(qi)的工作原理

EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)是對UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)改(gai)進(jin)，與UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)相比(bi)，它們最大的(de)(de)(de)區別在于反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內液體(ti)(ti)上升流(liu)速的(de)(de)(de)不(bu)同。在UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中，水力上升流(liu)速Vup一般小于1m/h,污泥床更像一個靜止床，而(er)(er)EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)通(tong)過采用出(chu)水循環(huan)，其流(liu)速Vup一般可(ke)達(da)到5～10m/h,所(suo)(suo)以(yi)整個顆粒污泥床是膨脹的(de)(de)(de)。EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)這種獨有的(de)(de)(de)特(te)征使它可(ke)以(yi)進(jin)一步向著(zhu)空間(jian)化方向發展，反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)高徑比(bi)可(ke)高達(da)20或更高。因此對于相同容積的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)而(er)(er)言，EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)占(zhan)地面積大為減少(shao)。除反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)主體(ti)(ti)外，EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)主要組成部(bu)分(fen)有進(jin)水分(fen)配系統(tong)、氣(qi)、液、固(gu)三(san)相分(fen)離器(qi)(qi)以(yi)及出(chu)水循環(huan)部(bu)分(fen)，其結構示(shi)(shi)意圖如(ru)圖3所(suo)(suo)示(shi)(shi)。

EGSB反(fan)(fan)應(ying)器在運行過(guo)程中，待處(chu)理廢水(shui)與被回流(liu)的(de)出水(shui)混(hun)合經反(fan)(fan)應(ying)器底部(bu)的(de)進(jin)水(shui)分(fen)配系(xi)統均勻進(jin)人(ren)反(fan)(fan)應(ying)器的(de)反(fan)(fan)應(ying)區。反(fan)(fan)應(ying)區內的(de)泥(ni)水(shui)混(hun)合液及厭氧消(xiao)化產生的(de)沼(zhao)氣(qi)(qi)向上流(liu)動(dong)，部(bu)分(fen)沉(chen)降性能較好的(de)污泥(ni)經過(guo)膨脹床區后自然回落到(dao)污泥(ni)床區，沼(zhao)氣(qi)(qi)及其余的(de)泥(ni)水(shui)混(hun)合液繼續向上流(liu)動(dong)，經三相(xiang)分(fen)離器后，沼(zhao)氣(qi)(qi)進(jin)入(ru)集氣(qi)(qi)室(shi)，部(bu)分(fen)污泥(ni)經沉(chen)淀后返回反(fan)(fan)應(ying)區，液相(xiang)夾(jia)帶部(bu)分(fen)沉(chen)降性極差的(de)污泥(ni)排出反(fan)(fan)應(ying)器。

進(jin)水(shui)(shui)分(fen)配系統的(de)(de)主要作(zuo)用是將進(jin)水(shui)(shui)均(jun)勻地(di)分(fen)配到(dao)整(zheng)個反應(ying)器(qi)的(de)(de)底部，并產(chan)生一個均(jun)勻的(de)(de)上升(sheng)流速。與UASB反應(ying)器(qi)相比(bi)，EGSB反應(ying)器(qi)由(you)于高徑(jing)比(bi)更(geng)(geng)大(da)，其所需(xu)要的(de)(de)配水(shui)(shui)面積會(hui)較小，同(tong)時EGSB反應(ying)器(qi)采用了出水(shui)(shui)循環，其配水(shui)(shui)孔口的(de)(de)流速會(hui)更(geng)(geng)大(da)，因此系統更(geng)(geng)容易保證(zheng)配水(shui)(shui)均(jun)勻。

三相(xiang)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)仍(reng)然(ran)是EGSB反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)最關鍵的(de)構造(zao)，其主(zhu)要作用是將出水、沼氣、污泥(ni)三相(xiang)進行有(you)效(xiao)分(fen)離(li)，使污泥(ni)在反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)內有(you)效(xiao)持(chi)留。與UASB反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)相(xiang)比，EGSB反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)內的(de)液(ye)體(ti)上升流速(su)要大得(de)多，因此必須對三相(xiang)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)進行特殊(shu)改進。改進可以有(you)以下幾種(zhong)方法:

①增加一(yi)個(ge)可以(yi)旋轉的葉片，在三相分離器底(di)部產生一(yi)股向下(xia)水流(liu)，有利(li)于污泥(ni)的回流(liu)；

②采用篩(shai)鼓或細(xi)格柵，可以截留細(xi)小顆粒污泥；

③在反應器內設置攪拌器，使(shi)氣泡與(yu)顆粒污泥分離；

④在出水堰處設置(zhi)擋板，以截留顆粒污泥。

出水循環部分(fen)是(shi)EGSB反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)不同于(yu)UASB反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)之處，其主要(yao)目的(de)(de)是(shi)提高反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內的(de)(de)液體上升流速(su)，使顆(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)床(chuang)層充分(fen)膨脹，污(wu)(wu)水與(yu)微生物之間充分(fen)接觸，加強(qiang)傳質效果，還可以(yi)避免反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內死角(jiao)和短流的(de)(de)產(chan)生。

2. EGSB反(fan)應器(qi)的特點

與廢水(shui)的好氧生物(wu)法相(xiang)比(bi)，厭氧法具(ju)(ju)有(you)負荷高、產泥少、能耗低、回收部(bu)分生物(wu)能等優點。EGSB反應器(qi)與UASB反應器(qi)相(xiang)比(bi)，具(ju)(ju)有(you)以下的特點(表2)。

3. EGSB反應器的(de)啟動(dong)

EGSB反應(ying)器的常規啟(qi)動：

反應(ying)器能(neng)否快速啟動直(zhi)接影響其應(ying)用(yong)與推廣(guang)，因此(ci)快速成功地啟動EGSB反應(ying)器成為國內(nei)外學者(zhe)研究的焦點。

EGSB反應器的啟動一般(ban)分為三個步驟:

1)啟動(dong)初期，接種污(wu)(wu)泥適應期。由(you)于所(suo)處環境(jing)的改變，接種污(wu)(wu)泥會經過(guo)一段的適應期。此時的水力(li)停(ting)留時間一般為6～10h;

2)啟動中期，提高(gao)水(shui)力(li)負(fu)荷，降低停留時(shi)(shi)間。隨著污(wu)泥活性的(de)恢復， 系統表現為COD去除率逐(zhu)(zhu)漸上升，此(ci)時(shi)(shi)可逐(zhu)(zhu)漸提高(gao)水(shui)力(li)負(fu)荷，將其從初始的(de)2～3m3/ (m3 .d)提高(gao)到(dao)4～6m3/ (m2.d)，水(shui)力(li)停留時(shi)(shi)間降低至(zhi)2～4h。通過改變水(shui)力(li)負(fu)荷，反(fan)應器(qi)內沉(chen)淀性能較差的(de)細小絮狀污(wu)泥會隨水(shui)流流出(chu)，由此(ci)完成(cheng)顆(ke)粒污(wu)泥的(de)篩(shai)選;

3)啟動穩定期。維持進水(shui)COD容積(ji)負荷，反應器出水(shui)COD去除率較高且穩定，啟動過程完成。

內循環(huan)厭氧反應(ying)器(IC)

內(nei)循環(IC) 厭氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器是(shi)由(you)荷蘭(lan)PAQUES公司于20世紀80年代(dai)后期，在對(dui)升流式厭氧污(wu)泥床(UASB)的(de)(de)應(ying)(ying)用現(xian)狀及其優(you)缺點進行深人分(fen)析的(de)(de)基(ji)礎上，研究(jiu)開發成功的(de)(de)第三(san)代(dai)高效(xiao)厭氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器。與前兩(liang)代(dai)厭氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器相比，IC厭氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器主要有以(yi)下兩(liang)個特點: 一是(shi)在反(fan)(fan)應(ying)(ying)器塔體內(nei)實(shi)現(xian)了(le)(le)無需外加(jia)動力的(de)(de)內(nei)循環，從而(er)使污(wu)泥和廢水得以(yi)充分(fen)混合，加(jia)強了(le)(le)傳質效(xiao)果，提高了(le)(le)生化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)速率;二(er)是(shi)三(san)相分(fen)離(li)不(bu)在塔體內(nei)完成，而(er)是(shi)在塔體外的(de)(de)分(fen)離(li)包內(nei)實(shi)現(xian)了(le)(le)三(san)相分(fen)離(li)，從而(er)增加(jia)了(le)(le)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)有效(xiao)容積。

隨著對(dui)該反(fan)應(ying)器技術研究的(de)不(bu)斷深人，其眾多(duo)優勢被人們(men)認識并(bing)接受，使其廢水處理工程(cheng)中的(de)應(ying)用(yong)得到了很大(da)程(cheng)度的(de)推廣(guang)和普及。目前，IC厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器已成功應(ying)用(yong)于(yu)啤(pi)(pi)酒生(sheng)產、食(shi)品加(jia)工、造(zao)紙等(deng)行(xing)業的(de)生(sheng)產污(wu)水處理中。我國(guo)于(yu)1996年引進該技術用(yong)于(yu)啤(pi)(pi)酒廢水的(de)處理，并(bing)對(dui)該技術進行(xing)研究。國(guo)內自主生(sheng)產的(de)IC厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器用(yong)于(yu)規模較大(da)的(de)廢水處理。由于(yu)其容(rong)積(ji)負荷高、能(neng)耗低、投(tou)資少(shao)、占地省、可再(zai)生(sheng)、運行(xing)穩定等(deng)特(te)點(dian)，被視為第三(san)代厭(yan)(yan)氧生(sheng)化反(fan)應(ying)器的(de)代表工藝之一(yi)。進一(yi)步研究開(kai)發(fa)IC厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器，推廣(guang)其應(ying)用(yong)范圍已成為厭(yan)(yan)氧廢水處理的(de)熱點(dian)之一(yi)。

1. IC厭氧(yang)反應器的開(kai)發背景

厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理效(xiao)率主(zhu)要(yao)取決(jue)于反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)所能保(bao)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生(sheng)物(wu)濃度及(ji)其生(sheng)化反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)速率，而傳(chuan)質(zhi)(zhi)條(tiao)件對(dui)(dui)生(sheng)化反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)速率起著至關重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。依(yi)托適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)營養(yang)、水(shui)(shui)力條(tiao)件以及(ji)利用微生(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)固定化作(zuo)用培(pei)養(yang)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing)和(he)沉降性(xing)能俱佳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒污(wu)(wu)泥，再加(jia)上(shang)特有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)三相分離器(qi)(qi)結構(gou)，UASB成(cheng)功(gong)地使(shi)污(wu)(wu)泥停留(liu)時間(jian)與(yu)水(shui)(shui)力停留(liu)時間(jian)相分離，解(jie)決(jue)了反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)生(sheng)物(wu)量(liang)保(bao)持(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題。但(dan)UASB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)質(zhi)(zhi)過(guo)程并不理想，這對(dui)(dui)進(jin)一(yi)步提(ti)高(gao)(gao)有(you)機(ji)負荷產(chan)生(sheng)負面(mian)影響。由于污(wu)(wu)泥與(yu)有(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)質(zhi)(zhi)過(guo)程主(zhu)要(yao)依(yi)賴于進(jin)水(shui)(shui)與(yu)產(chan)氣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪(jiao)動，因此(ci)強化傳(chuan)質(zhi)(zhi)過(guo)程最有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法就(jiu)是提(ti)高(gao)(gao)表(biao)(biao)面(mian)水(shui)(shui)力負荷和(he)表(biao)(biao)面(mian)產(chan)氣負荷。但(dan)高(gao)(gao)負荷產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)劇烈攪(jiao)拌會使(shi)UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥處(chu)于完(wan)全膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀態(tai)，使(shi)原本SRT>HRT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)向(xiang)SRT=HRT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)轉(zhuan)變(bian)，導(dao)致(zhi)污(wu)(wu)泥過(guo)度流(liu)失。為(wei)避免出(chu)現過(guo)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)力負荷與(yu)產(chan)氣負荷，UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)常(chang)常(chang)將進(jin)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升(sheng)流(liu)速控制在1～2m/h以內(nei)。傳(chuan)質(zhi)(zhi)與(yu)微生(sheng)物(wu)生(sheng)物(wu)量(liang)保(bao)有(you)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)矛盾(dun)，成(cheng)為(wei)UASB進(jin)一(yi)步提(ti)高(gao)(gao)有(you)機(ji)負荷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)根本制約因素。為(wei)解(jie)決(jue)這一(yi)問(wen)題，開(kai)發出(chu)了以出(chu)水(shui)(shui)回流(liu)來(lai)提(ti)高(gao)(gao)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)水(shui)(shui)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升(sheng)流(liu)速為(wei)主(zhu)要(yao)特征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第三代厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)，即IC厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)。與(yu)普通EGSB反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顯著差別在于，IC厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)巧妙地利用特有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)循環系統，利用自(zi)身產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沼氣膨脹做功(gong)，在無須外加(jia)能源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下實現了內(nei)循環污(wu)(wu)泥回流(liu)。

2. IC厭(yan)氧反(fan)應器的(de)結構及工作(zuo)原理

IC厭氧反應(ying)器(qi)由5個基本部分(fen)(fen)組成(cheng):進液混合(he)一布水(shui)區(qu)(qu)，第(di)一反應(ying)區(qu)(qu)，內循環(huan)系統，第(di)二反應(ying)區(qu)(qu)，沉淀出水(shui)區(qu)(qu)，其中內循環(huan)系統是(shi)IC厭氧反應(ying)器(qi)的(de)核心構造，由一級三相(xiang)分(fen)(fen)離(li)器(qi)、沼氣(qi)提升管、氣(qi)液分(fen)(fen)離(li)器(qi)、泥水(shui)下降管組成(cheng)。IC厭氧反應(ying)器(qi)的(de)基本結(jie)構示意圖如圖4所示。

進(jin)水由(you)底(di)部(bu)(bu)進(jin)人第一(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)區(qu)與顆(ke)粒污泥混合(he)(he)，大部(bu)(bu)分(fen)有機物在此(ci)被降(jiang)解，產生(sheng)大量沼(zhao)(zhao)氣(qi)，沼(zhao)(zhao)氣(qi)被一(yi)級三相(xiang)分(fen)離器(qi)收(shou)集。由(you)于產氣(qi)量大和(he)(he)液相(xiang)上升流(liu)(liu)速較快，沼(zhao)(zhao)氣(qi)、廢(fei)水和(he)(he)污泥不能很好分(fen)離，形成了氣(qi)、固、液混合(he)(he)流(liu)(liu)體。又由(you)于氣(qi)液分(fen)離器(qi)中的(de)壓力小于反(fan)(fan)(fan)應(ying)區(qu)壓力，混合(he)(he)液體在沼(zhao)(zhao)氣(qi)的(de)夾帶(dai)作用下(xia)通(tong)過沼(zhao)(zhao)氣(qi)提升管(guan)進(jin)入氣(qi)液分(fen)離器(qi)中，在此(ci)大部(bu)(bu)分(fen)沼(zhao)(zhao)氣(qi)脫離混合(he)(he)液外(wai)排(pai)，混合(he)(he)流(liu)(liu)體的(de)密度變大，在重力作用下(xia)通(tong)過泥水下(xia)降(jiang)管(guan)回到(dao)第一(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)區(qu)的(de)底(di)部(bu)(bu)，與第一(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)區(qu)的(de)廢(fei)水、顆(ke)粒污泥混合(he)(he)，從而實現了流(liu)(liu)體在反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)內(nei)部(bu)(bu)的(de)循環。內(nei)循環使(shi)得第一(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)區(qu)的(de)液相(xiang)上升流(liu)(liu)速大大增加，可以達到(dao)10～20m/h。

第(di)二(er)反(fan)(fan)應區(qu)的(de)液(ye)相(xiang)上升流(liu)速(su)小于(yu)第(di)一反(fan)(fan)應區(qu)，一般(ban)僅為2～10m/h。這個(ge)區(qu)域除(chu)了繼(ji)續進行生(sheng)物反(fan)(fan)應之外，由于(yu)上升流(liu)速(su)的(de)降(jiang)低，還(huan)充當第(di)一反(fan)(fan)應區(qu)和沉淀(dian)出(chu)水(shui)(shui)區(qu)之間的(de)緩(huan)沖段(duan)，對解決(jue)跑泥、確保沉淀(dian)后出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)起著重(zhong)要作用。

3. IC厭(yan)氧反應器的特點

基于前面的論述可以知道(dao)，IC厭氧反(fan)應器具有很多優(you)點，其主要的優(you)點如(ru)下:

1)污(wu)泥(ni)可(ke)以大量保(bao)(bao)(bao)留(liu)。①第(di)(di)二反(fan)應區(qu)(qu)的(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)上(shang)升流(liu)(liu)速(su)一(yi)般僅(jin)為(wei)2～10m/h,遠小于(yu)(yu)第(di)(di)一(yi)反(fan)應區(qu)(qu)，混合液在(zai)(zai)此(ci)區(qu)(qu)具有相(xiang)(xiang)對長的(de)(de)(de)水力停(ting)留(liu)時(shi)間;②由于(yu)(yu)大部(bu)分(fen)(fen)COD在(zai)(zai)第(di)(di)一(yi)反(fan)應區(qu)(qu)已被去除(chu)，此(ci)區(qu)(qu)產氣量很少(shao)，不(bu)足以產生很大的(de)(de)(de)水流(liu)(liu)湍(tuan)動，混合液接近于(yu)(yu)推流(liu)(liu)狀態;③內(nei)循環(huan)系(xi)(xi)統不(bu)通過第(di)(di)二反(fan)應區(qu)(qu)，對此(ci)區(qu)(qu)流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su)幾(ji)乎(hu)無(wu)影(ying)響。上(shang)述三點非(fei)常有利(li)于(yu)(yu)顆(ke)粒污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)沉(chen)降和保(bao)(bao)(bao)留(liu)，即使在(zai)(zai)數倍于(yu)(yu)UASB的(de)(de)(de)進水負(fu)荷(he)條(tiao)件下也是(shi)如此(ci)，不(bu)存在(zai)(zai)高(gao)(gao)COD負(fu)荷(he)下污(wu)泥(ni)被沖出系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)問題(ti)。由于(yu)(yu)內(nei)循環(huan)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，使得(de)反(fan)應器具有SRT>HRT的(de)(de)(de)特征(zheng)，實現了“高(gao)(gao)負(fu)荷(he)與(yu)污(wu)泥(ni)流(liu)(liu)失(shi)相(xiang)(xiang)分(fen)(fen)離”的(de)(de)(de)第(di)(di)三代厭氧(yang)反(fan)應器的(de)(de)(de)設計思想，既保(bao)(bao)(bao)持了污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)濃(nong)度(du)，又強化(hua)了傳質(zhi)過程。同(tong)時(shi)，由于(yu)(yu)第(di)(di)二反(fan)應區(qu)(qu)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，使得(de)第(di)(di)一(yi)反(fan)應區(qu)(qu)與(yu)沉(chen)淀出水區(qu)(qu)之間有了緩沖段，也同(tong)樣防(fang)止了高(gao)(gao)峰負(fu)荷(he)時(shi)污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)失(shi)。

2) 具有(you)很高的(de)(de)容(rong)積(ji)(ji)負荷(he)。IC厭(yan)(yan)氧反應器(qi)通過采(cai)用內循環技術，提(ti)高了(le)(le)第(di)一(yi)反應區的(de)(de)液(ye)相上升流速，使得混合液(ye)處(chu)(chu)于推流狀(zhuang)態，強(qiang)化了(le)(le)廢水中有(you)機物和(he)顆粒污(wu)泥(ni)的(de)(de)傳質，提(ti)高了(le)(le)生物處(chu)(chu)理能力，從(cong)而大幅度(du)提(ti)高了(le)(le)反應器(qi)的(de)(de)容(rong)積(ji)(ji)負荷(he)。容(rong)積(ji)(ji)負荷(he)的(de)(de)提(ti)高會(hui)導致反應器(qi)沼氣(qi)量(liang)的(de)(de)提(ti)升，進一(yi)步增(zeng)強(qiang)了(le)(le)沼氣(qi)升流對污(wu)泥(ni)床的(de)(de)湍動和(he)傳質效(xiao)果。通常，IC厭(yan)(yan)氧反應器(qi)的(de)(de)進水負荷(he)可(ke)(ke)以(yi)高出(chu)UASB反應器(qi)的(de)(de)三倍(bei)之多(duo)。在采(cai)用IC厭(yan)(yan)氧反應器(qi)處(chu)(chu)理土豆加工廢水時(shi)，當進水COD為10000～15000mg/L時(shi)， 進水容(rong)積(ji)(ji)負荷(he)可(ke)(ke)達35～50kg COD/ (m3·d)，當處(chu)(chu)理啤(pi)酒廢水時(shi)，進水COD為2000～3000mg/L,容(rong)積(ji)(ji)負荷(he)可(ke)(ke)高達40kgCOD/ (m3 ·d)，COD去除率在75%～80%。

3) 沼(zhao)氣(qi)(qi)提(ti)升實(shi)現內(nei)循環(huan)，不必外加動(dong)力(li)。IC厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)實(shi)際上是一(yi)種特殊的氣(qi)(qi)提(ti)式反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)，其(qi)工(gong)作原理與空氣(qi)(qi)提(ti)升液體循環(huan)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(氣(qi)(qi)體式反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi))十(shi)分(fen)相(xiang)似，區(qu)別僅在于IC厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中的提(ti)升動(dong)力(li)源自(zi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中的自(zi)產沼(zhao)氣(qi)(qi)，而氣(qi)(qi)提(ti)式反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中的提(ti)升動(dong)力(li)源自(zi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)外動(dong)力(li)提(ti)供(gong)的空氣(qi)(qi)。因此，與氣(qi)(qi)提(ti)式反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)相(xiang)比，IC厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)不必通過外力(li)實(shi)現強制循環(huan)， 從而可節省能耗。

4)抗沖(chong)擊(ji)負荷(he)能力強，運(yun)行穩定。內(nei)循(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)形成使得IC厭氧反(fan)(fan)應器(qi)(qi)第一反(fan)(fan)應區(qu)的(de)(de)實際水(shui)(shui)量遠大(da)(da)于(yu)進口水(shui)(shui)量，例(li)如(ru)在(zai)處理與啤酒廢水(shui)(shui)濃(nong)度相(xiang)當的(de)(de)廢水(shui)(shui)時，循(xun)環(huan)(huan)流量可(ke)達(da)進水(shui)(shui)流量的(de)(de)2～3倍(bei);處理土(tu)豆加(jia)工廢水(shui)(shui)時，循(xun)環(huan)(huan)流量可(ke)達(da)10～20倍(bei)。循(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)稀釋了進水(shui)(shui)，提高了反(fan)(fan)應器(qi)(qi)的(de)(de)抗沖(chong)擊(ji)能力和(he)酸(suan)堿調節能力。即使入水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)含有一定濃(nong)度的(de)(de)有毒(du)有害物質，由于(yu)內(nei)循(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)的(de)(de)稀釋作用(yong)，其對(dui)反(fan)(fan)應器(qi)(qi)內(nei)的(de)(de)活(huo)性污泥生(sheng)化反(fan)(fan)應所(suo)構成的(de)(de)威脅(xie)也將(jiang)大(da)(da)大(da)(da)減弱。由于(yu)內(nei)循(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)對(dui)進水(shui)(shui)所(suo)起到的(de)(de)pH調節的(de)(de)能力，從(cong)而大(da)(da)大(da)(da)節約了反(fan)(fan)應器(qi)(qi)運(yun)行過程中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)和(he)劑酸(suan)堿的(de)(de)用(yong)量。

5) 出水穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)好，系(xi)統(tong)啟(qi)動(dong)快(kuai)。IC厭(yan)氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)相當于兩個(ge)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的串聯系(xi)統(tong)，一般(ban)情況下，兩級處理系(xi)統(tong)的出水水質(zhi)、穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)高于一級處理系(xi)統(tong)。IC厭(yan)氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)污泥(ni)活(huo)性(xing)(xing)高，生物增殖快(kuai)，為(wei)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)快(kuai)速啟(qi)動(dong)提供(gong)有(you)利(li)條件。IC厭(yan)氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)啟(qi)動(dong)周期一般(ban)為(wei)1～2個(ge)月，而普通UASB啟(qi)動(dong)周期長達4～6個(ge)月。

6)基建(jian)投(tou)資(zi)省(sheng)(sheng)，占(zhan)地面積(ji)小。在處(chu)理相同的(de)(de)(de)(de)廢水(shui)時，IC厭氧反(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)(de)容積(ji)負(fu)荷是(shi)普通UASB反(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)(de)4倍左(zuo)右，故其所(suo)需的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)體積(ji)僅為UASB反(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)(de)1/4～1/3，節省(sheng)(sheng)了基建(jian)投(tou)資(zi)，加上IC厭氧反(fan)應(ying)(ying)器不僅體積(ji)小而(er)且有很大(da)的(de)(de)(de)(de)高(gao)徑比(一般高(gao)度(du)可達16～25m，高(gao)徑比為4～8)，所(suo)以占(zhan)地面積(ji)特別省(sheng)(sheng)，非(fei)常適用于占(zhan)地面積(ji)緊張的(de)(de)(de)(de)企業。

厭氧(yang)序批式反應(ying)器(ASBR)

厭(yan)(yan)氧(yang)序批式反應(ying)器(qi)(Anaerobic Sequecing Batch Reactor, ASBR) 是(shi)20世紀90年(nian)(nian)代美國愛荷華州立大(da)(da)學(xue)Dague教(jiao)授等(deng)人將好氧(yang)生物處(chu)(chu)理(li)中(zhong)(zhong)的(de)(de)SBR法用于厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)(zhong)，從而開發出(chu)的(de)(de)一種新(xin)型高效厭(yan)(yan)氧(yang)反應(ying)器(qi)。這(zhe)種工(gong)藝能克服污泥(ni)(ni)流失的(de)(de)問題，且在(zai)反應(ying)器(qi)內能培養出(chu)沉降好、活(huo)性高顆粒污泥(ni)(ni)，具有較高的(de)(de)污泥(ni)(ni)停(ting)留時間(jian)(jian)，低的(de)(de)水(shui)力(li)停(ting)留時間(jian)(jian)。雖然ASBR運行(xing)上類似(si)于厭(yan)(yan)氧(yang)接觸，但ASBR的(de)(de)固液(ye)分(fen)(fen)離在(zai)反應(ying)器(qi)內部進行(xing)，不需(xu)(xu)設澄(cheng)清池，不需(xu)(xu)真空(kong)脫氣設備。另外，ASBR中(zhong)(zhong)不需(xu)(xu)UASB中(zhong)(zhong)復雜的(de)(de)三相(xiang)分(fen)(fen)器(qi)，與其(qi)他高效厭(yan)(yan)氧(yang)反應(ying)器(qi)如AF、UASB等(deng)相(xiang)比(bi)，ASBR具有工(gong)藝簡單(dan)、運行(xing)方式靈活(huo)、生化反應(ying)推動(dong)力(li)大(da)(da)、耐沖擊負(fu)荷強等(deng)優點(dian)。近(jin)些年(nian)(nian)，ASBR受(shou)到世界范圍內的(de)(de)廣泛(fan)關注，已成為厭(yan)(yan)氧(yang)生物處(chu)(chu)理(li)領域的(de)(de)研究熱點(dian)之一。

1. ASBR的運行模式

典型的(de)ASBR運(yun)行周期包(bao)括四(si)個(ge)(ge)階段(duan)，即進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)、反(fan)應、沉(chen)淀、出水(shui)(shui)(shui)，可以再加一(yi)個(ge)(ge)閑置(zhi)階段(duan)，閑置(zhi)是(shi)指出水(shui)(shui)(shui)階段(duan)與下一(yi)個(ge)(ge)周期的(de)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)階段(duan)之(zhi)間的(de)時間間隔，這可以增加進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)的(de)靈活(huo)性(xing)，其運(yun)行模式如圖5所示。在多池(chi)并(bing)聯的(de)運(yun)行系(xi)統中(zhong)，各(ge)個(ge)(ge)反(fan)應器可以按序列進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)，但(dan)是(shi)每個(ge)(ge)反(fan)應器必須在出水(shui)(shui)(shui)階段(duan)完成后，才能開(kai)始下一(yi)輪的(de)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)。

1)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)期(qi)(qi)。廢水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)應器，反(fan)(fan)應器內基質濃度驟然增高。由(you)莫諾特 (Monod)動(dong)力學方(fang)程(cheng)可知，在(zai)此條件下，微生物獲得了進(jin)(jin)行(xing)代謝活(huo)動(dong)的巨大(da)推動(dong)力，基質轉化速(su)率高。進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)量由(you)預期(qi)(qi)的水(shui)(shui)(shui)力停留時間、有機負(fu)荷(he)、期(qi)(qi)待的污(wu)泥沉降性能來(lai)確定。ASBR反(fan)(fan)應器的進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)方(fang)式有兩種(zhong):連續進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)和集(ji)中進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)。連續進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)就是進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)的同時開始(shi)攪拌，反(fan)(fan)應器始(shi)終處于反(fan)(fan)應狀態，即進(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)應期(qi)(qi);集(ji)中進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)則是將廢水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)人(ren)到預定水(shui)(shui)(shui)位以后再(zai)開始(shi)攪拌從而進(jin)(jin)人(ren)反(fan)(fan)應期(qi)(qi)。

2)反應期(qi)。該階段是有機物轉化為生物氣(qi)的(de)關鍵(jian)步驟，反應所需時間取(qu)決于幾個因素，:包括廢水成分(fen)和濃度(du)(du)、要(yao)求達(da)到的(de)水質、活性污(wu)泥濃度(du)(du)、攪(jiao)拌(ban)(ban)效(xiao)果(guo)以及溫(wen)度(du)(du)。其中，攪(jiao)拌(ban)(ban)對于均化環(huan)境條(tiao)件(溫(wen)度(du)(du)、pH值、基質濃度(du)(du)等(deng))是很重要(yao)的(de)。但(dan)是根據其他相關研究發現，過(guo)強(qiang)的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)會剪碎污(wu)泥絮體，從而導致較差的(de)沉淀效(xiao)果(guo)。

3)沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)期(qi)。停(ting)止攪拌(ban)混(hun)(hun)勻，讓生(sheng)物(wu)團在(zai)靜止的條件下沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)，使固液(ye)分(fen)離，形(xing)成低懸(xuan)浮固體(ti)的。上清液(ye)。反應器(qi)(qi)此時(shi)(shi)變成澄(cheng)清器(qi)(qi)，沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)時(shi)(shi)間(jian)(jian)可根據生(sheng)物(wu)團的沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)特(te)性確定，典型時(shi)(shi)間(jian)(jian)在(zai)10～30min間(jian)(jian)變化，沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)時(shi)(shi)間(jian)(jian)不能過長(chang)，否(fou)則因(yin)生(sheng)物(wu)氣(qi)繼續產出(chu)會造成沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)顆粒重新懸(xuan)浮。混(hun)(hun)合(he)液(ye)懸(xuan)浮固體(ti)濃度 (MLSS)、進料(liao)量與生(sheng)物(wu)量之(zhi)比(F/M)是影響(xiang)生(sheng)物(wu)團沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)速率(lv)及排(pai)出(chu)液(ye)清澈程度的重要因(yin)素。

4)出水(shui)期(qi)。出水(shui)階(jie)(jie)段是在(zai)有(you)效的(de)泥水(shui)分(fen)離之后進行的(de)。出水(shui)階(jie)(jie)段所需要的(de)時間是由進水(shui)量與出水(shui)流速來控(kong)制的(de)。出水(shui)階(jie)(jie)段結束，則下(xia)一個周(zhou)期(qi)的(de)進水(shui)階(jie)(jie)段立即開(kai)始。

2. ASBR反應器的運行特征

厭(yan)(yan)氧(yang)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)的代(dai)謝緩慢，生(sheng)(sheng)長速率(lv)低(di)，如果出水(shui)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)失量過大的話會(hui)導致(zhi)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)的失敗，但是這也使厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)的污泥產率(lv)低(di)，減少了(le)污泥的處(chu)理費用。在(zai)(zai)低(di)濃度(du)基(ji)(ji)質條(tiao)件(jian)下(xia)，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)對(dui)基(ji)(ji)質的利(li)用率(lv)低(di)，導致(zhi)厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)不適合處(chu)理低(di)濃度(du)(COD <1000mg/L)廢水(shui)。同(tong)時(shi)，傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)需要在(zai)(zai)較高溫(wen)度(du)下(xia)運(yun)行(xing)(xing)，對(dui)外(wai)加(jia)熱源(yuan)的要求增加(jia)了(le)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)的投資(zi)。ASBR系統(tong)污泥沉降性能良好，出水(shui)中沉降性能較差污泥的流(liu)失有(you)利(li)于(yu)ASBR反(fan)應器中污泥的顆粒(li)化(hua)，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)持(chi)留量高，可以(yi)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)條(tiao)件(jian)下(xia)處(chu)理低(di)濃度(du)廢水(shui)，有(you)效地克服了(le)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)工(gong)藝(yi)(yi)的缺(que)點。相對(dui)于(yu)傳(chuan)統(tong)厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)應器，ASBR反(fan)應器具有(you)生(sheng)(sheng)物(wu)污泥顆粒(li)化(hua)、耐(nai)沖擊負(fu)荷、適應性廣和受溫(wen)度(du)影響小(xiao)等主(zhu)要運(yun)行(xing)(xing)特征。

1)活性污泥(ni)顆粒(li)化。ASBR反應器(qi)(qi)排水(shui)時將(jiang)沉淀(dian)性能(neng)較(jiao)差的(de)絮體洗出(chu)反應器(qi)(qi)，留(liu)下較(jiao)重(zhong)的(de)、沉淀(dian)性能(neng)較(jiao)好的(de)生(sheng)物絮凝體，進一步互相吸(xi)附成為活性高、沉降性能(neng)好的(de)活性污泥(ni)顆粒(li)。

2)耐沖擊(ji)負荷，適應(ying)性(xing)廣(guang)。ASBR反應(ying)器是間(jian)歇(xie)運行的非穩態(tai)厭氧生(sheng)物(wu)處理工藝，時(shi)間(jian)上為推流式(shi)反應(ying)器，空(kong)間(jian)上為完全(quan)混合式(shi)反應(ying)器，耐沖擊(ji)負荷。

3)受溫(wen)度影(ying)響(xiang)小(xiao)。ASBR反(fan)應器(qi)(qi)的(de)(de)工(gong)作溫(wen)度區間為5～65℃。溫(wen)度較低時(shi)，生物(wu)的(de)(de)生命活動節(jie)奏變慢，對基質的(de)(de)去除率降低，但是ASBR反(fan)應器(qi)(qi)出水(shui)中的(de)(de)微生物(wu)流失量少(shao)使(shi)反(fan)應器(qi)(qi)內(nei)可保持較高(gao)的(de)(de)生物(wu)量，同時(shi)微生物(wu)的(de)(de)衰(shuai)減(jian)也下(xia)降，最(zui)終(zhong)提(ti)高(gao)反(fan)應器(qi)(qi)內(nei)污泥的(de)(de)濃(nong)度，可以(yi)抵消前者對處理效果的(de)(de)影(ying)響(xiang)。

厭氧遷移式污(wu)泥床(chuang)反應器(AMBR)

厭氧遷移(yi)式污(wu)泥床反應器(Anaerobic Migrating Blanket Reactor, AMBR)是一(yi)種新型高(gao)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)工藝，可以用來處(chu)(chu)(chu)理(li)工業(ye)廢水和城市(shi)污(wu)水，它融合(he)了UASB與(yu)ASBR的(de)(de)優點，屬于多格室串(chuan)聯反應器，在流態上整體呈現推流式，局(ju)部則又呈現完全(quan)混(hun)合(he)式，其對(dui)有(you)機物的(de)(de)降解速率和處(chu)(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)高(gao)于單(dan)(dan)個(ge)完全(quan)混(hun)合(he)反應器，而且(qie)在一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)能力下所需(xu)的(de)(de)反應器容積也(ye)比單(dan)(dan)個(ge)完全(quan)混(hun)合(he)反應器要小得多，并且(qie)無(wu)需(xu)三相分離器和配水系統，運(yun)行方(fang)式靈活(huo)、結構簡單(dan)(dan)、運(yun)行穩定(ding)(ding)，有(you)較強的(de)(de)耐沖擊能力，易于實現自動控制。

1. AMBR工藝的(de)基(ji)本(ben)構造

如圖(tu)6、圖(tu)7所示，AMBR工(gong)藝由三(san)個隔(ge)室組成，中間隔(ge)室用于在(zai)改(gai)變進水(shui)(shui)流向前短時進水(shui)(shui)防(fang)止短流，作(zuo)為運行過渡區(qu);兩側隔(ge)室均(jun)設有進水(shui)(shui)口和(he)出水(shui)(shui)口(如果左(zuo)面隔(ge)室作(zuo)為進水(shui)(shui)口，那么右面隔(ge)室則(ze)作(zuo)為出水(shui)(shui)口)，按設定的(de)時間開啟不同的(de)進水(shui)(shui)口。整(zheng)個反應(ying)器的(de)運行由PLC編程控制。

AMBR反(fan)應(ying)器(qi)有兩種不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)構造(zao)型式。一(yi)種是在(zai)反(fan)應(ying)器(qi)中間格室(shi)底部有一(yi)圓形(xing)開孔(kong)(圓孔(kong)尺寸可(ke)以(yi)調整)，底部的(de)(de)(de)小孔(kong)可(ke)以(yi)使(shi)底物與污(wu)泥充分接觸，保證污(wu)泥的(de)(de)(de)遷移，同(tong)(tong)時可(ke)防止發生短路(lu)循環(huan)。當COD負荷增(zeng)(zeng)(zeng)加時，產氣量也(ye)會(hui)(hui)增(zeng)(zeng)(zeng)加，從而(er)導(dao)致進水室(shi)的(de)(de)(de)擾動增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)，污(wu)泥遷移速(su)率增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)，此時增(zeng)(zeng)(zeng)加孔(kong)的(de)(de)(de)尺寸可(ke)以(yi)顯著地(di)減小污(wu)泥遷移速(su)率。這種型式的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)水力停(ting)留時間通(tong)常較長。另外一(yi)種是在(zai)相鄰格室(shi)中間設置一(yi)系(xi)列垂直安裝的(de)(de)(de)導(dao)流(liu)板(導(dao)流(liu)板間距(ju)可(ke)調)，以(yi)減少底物的(de)(de)(de)短路(lu)循環(huan)。導(dao)流(liu)板與反(fan)應(ying)器(qi)壁(bi)要有足(zu)夠的(de)(de)(de)距(ju)離以(yi)防止大(da)(da)的(de)(de)(de)顆粒污(wu)泥通(tong)過時發生阻塞。該種型式的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)適用于HRT較低(di)的(de)(de)(de)情況，此外在(zai)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)條件下，使(shi)用具有導(dao)流(liu)板的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器(qi)發生短路(lu)循環(huan)的(de)(de)(de)機會(hui)(hui)將會(hui)(hui)大(da)(da)大(da)(da)降低(di)。

2. AMBR工藝的基(ji)本(ben)原理

AMBR反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)是多(duo)室(shi)(shi)(shi)串聯運(yun)(yun)行(xing)(xing)，至少有(you)三(san)個格(ge)室(shi)(shi)(shi)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)兩側各有(you)進(jin)(jin)、出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)口。運(yun)(yun)行(xing)(xing)時進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)從反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)一-端水(shui)(shui)(shui)(shui)平流(liu)人，另一端流(liu)出(chu)，從整個反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)內的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)狀態(tai)來看屬于(yu)推流(liu)式(shi)，但每個隔室(shi)(shi)(shi)內由于(yu)機(ji)械(xie)混(hun)合(he)、產(chan)氣(qi)的(de)攪(jiao)拌作用(yong)表現(xian)為(wei)(wei)完(wan)全混(hun)合(he)的(de)狀態(tai)。這種整體上為(wei)(wei)推流(liu)式(shi)， 局部區(qu)域(yu)內為(wei)(wei)完(wan)全混(hun)合(he)式(shi)的(de)多(duo)個反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)串聯工藝對(dui)有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)的(de)降解速率和處(chu)理效果無疑高于(yu)單個完(wan)全混(hun)合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)，而且在一定的(de)處(chu)理能力下所需(xu)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)容積也(ye)比(bi)單個完(wan)全混(hun)合(he)低(di)得(de)多(duo)。因(yin)而出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)中的(de)有(you)機(ji)底物(wu)(wu)(wu)濃度最低(di)，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)體對(dui)底物(wu)(wu)(wu)的(de)利用(yong)效率也(ye)最低(di)，產(chan)氣(qi)量小，出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)可作為(wei)(wei)內部澄清池，起到泥水(shui)(shui)(shui)(shui)分離的(de)作用(yong)，減少出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)量，防止(zhi)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)體隨(sui)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)失。為(wei)(wei)了防止(zhi)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)在出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)累積， 需(xu)定期反(fan)(fan)(fan)向(xiang)運(yun)(yun)行(xing)(xing)，使出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)變為(wei)(wei)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)，進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)變為(wei)(wei)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)室(shi)(shi)(shi)。為(wei)(wei)達到連(lian)續進(jin)(jin)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)目(mu)的(de)，反(fan)(fan)(fan)向(xiang)運(yun)(yun)行(xing)(xing)前有(you)從中間單元室(shi)(shi)(shi)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)過渡階段。為(wei)(wei)促進(jin)(jin)污泥與污水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)充分接(jie)觸(chu)，三(san)個格(ge)室(shi)(shi)(shi)中均設(she)置(zhi)污泥攪(jiao)拌設(she)施間歇攪(jiao)拌，系統出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)口前設(she)置(zhi)擋板(ban)以防止(zhi)污泥的(de)流(liu)失。

3.AMBR反應器的特點(dian)

AMBR反應(ying)器運行(xing)方(fang)式靈活、結(jie)構簡單，不需要(yao)氣固分離系(xi)統和(he)(he)配水(shui)系(xi)統。裝置(zhi)采用(yong)隔室(shi)(shi)結(jie)構，廢水(shui)以推流式運行(xing)，出(chu)(chu)水(shui)室(shi)(shi)中H2分壓和(he)(he)H2S水(shui)平低(di)(di)，有(you)(you)利(li)(li)于甲烷(wan)化(hua)反應(ying)。廢水(shui)水(shui)平流動，出(chu)(chu)水(shui)室(shi)(shi)中的(de)有(you)(you)機底物(wu)濃度最低(di)(di)，生物(wu)體對底物(wu)的(de)利(li)(li)用(yong)效(xiao)(xiao)率也最低(di)(di)，產氣量小，出(chu)(chu)水(shui)室(shi)(shi)可作為內部澄清池(chi)。反應(ying)器內水(shui)流方(fang)向周期(qi)性(xing)改變(bian)，有(you)(you)利(li)(li)于污泥(ni)的(de)遷(qian)移，防(fang)止污泥(ni)在最后隔室(shi)(shi)積(ji)累，還可防(fang)止揮發性(xing)脂肪酸(suan)( Volatile Fatty Acid, VFA)在進水(shui)室(shi)(shi)中積(ji)累。另外可為產甲烷(wan)創造有(you)(you)利(li)(li)條件，反應(ying)過程不需投加緩沖(chong)液(ye)或出(chu)(chu)水(shui)循環(huan)。系(xi)統工(gong)藝(yi)不需要(yao)預酸(suan)化(hua)，不會出(chu)(chu)現(xian)污泥(ni)膨(peng)脹和(he)(he)污泥(ni)上浮現(xian)象，且工(gong)藝(yi)耐沖(chong)擊負荷(he)能力強，對有(you)(you)機物(wu)的(de)去(qu)除效(xiao)(xiao)果好。

厭氧膜生物(wu)反應器(AnMBR)

厭氧膜生(sheng)物(wu)反(fan)應器可以簡單定義(yi)為膜分離技術和(he)厭氧生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)(li)(li)單元相結合的(de)廢水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)技術。它的(de)提出始于(yu)20世(shi)紀(ji)70年(nian)代(dai)，至此，這一技術的(de)研究和(he)開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)相繼展開(kai)(kai)(kai)(kai)。20世(shi)紀(ji)80年(nian)代(dai)，美(mei)國、日(ri)本和(he)南(nan)非相繼開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)了AnMBR技術并用(yong)于(yu)工(gong)業(ye)和(he)生(sheng)活(huo)污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)。由于(yu)當時膜生(sheng)產技術不夠發(fa)達，膜價格昂(ang)貴(gui)且膜的(de)使用(yong)壽命短，膜通量小等原因，這些(xie)技術還是(shi)主(zhu)要局限于(yu)實驗室和(he)中(zhong)試規(gui)模的(de)廢水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)應用(yong)。20世(shi)紀(ji)90年(nian)代(dai)后，隨著研究日(ri)益增多，針對AnMBR的(de)研究就主(zhu)要集(ji)中(zhong)在(zai)膜材質與(yu)(yu)膜組件形(xing)式的(de)開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)與(yu)(yu)優化、膜污染(ran)表征與(yu)(yu)控制、反(fan)應器的(de)配置與(yu)(yu)構造以及在(zai)各種廢水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)中(zhong)的(de)應用(yong)等方(fang)面。

1. AnMBR反應器的結構(gou)配置

厭氧(yang)(yang)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying)器(qi)(qi)以膜(mo)(mo)(mo)過濾代替(ti)傳(chuan)統活性(xing)(xing)(xing)污(wu)(wu)泥(ni)法中(zhong)的(de)沉淀池(chi)，由(you)于(yu)(yu)膜(mo)(mo)(mo)的(de)過濾作用，不僅(jin)能(neng)夠將(jiang)所(suo)有的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固體截留(liu)在生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)，而且將(jiang)大分子(zi)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)也截留(liu)在反應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)，實現水(shui)(shui)(shui)力停留(liu)時間(jian)與污(wu)(wu)泥(ni)齡的(de)徹底(di)分離(li)，消除(chu)傳(chuan)統厭氧(yang)(yang)活性(xing)(xing)(xing)污(wu)(wu)泥(ni)工(gong)藝中(zhong)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)膨脹問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)厭氧(yang)(yang)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying)器(qi)(qi)體現出(chu)了明顯的(de)技術優勢。同(tong)時由(you)于(yu)(yu)厭氧(yang)(yang)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying)器(qi)(qi)對(dui)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)去除(chu)效率(lv)高，膜(mo)(mo)(mo)對(dui)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)有較(jiao)強截留(liu)能(neng)力，所(suo)以，該反應(ying)器(qi)(qi)對(dui)難降解和有毒(du)有害(hai)化(hua)合物(wu)(wu)(wu)有較(jiao)好處理效果。采用膜(mo)(mo)(mo)系(xi)統易具有良好的(de)水(shui)(shui)(shui)力狀態，膜(mo)(mo)(mo)的(de)耐(nai)久性(xing)(xing)(xing)、抗堵性(xing)(xing)(xing)較(jiao)好，膜(mo)(mo)(mo)自(zi)身易于(yu)(yu)優化(hua)。另外，還具有出(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)穩定，系(xi)統設(she)計和操(cao)作簡單，基建費(fei)用低(di)，便于(yu)(yu)管理和自(zi)動(dong)控制，升級(ji)改造潛力大等優點。厭氧(yang)(yang)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應(ying)器(qi)(qi)系(xi)統工(gong)藝如圖8所(suo)示。

AnMBR常用的厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)系統主要(yao)有:升流式厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)污泥床(chuang)反應器(UASB)、厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)顆粒膨脹污泥床(chuang)(EGSB)、厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)流動床(chuang)(FB)、厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)生物濾池(AF)、折流式厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)反應器(ABR)等。

AnMBR的膜組(zu)件主要(yao)是超濾(lv)和(he)微濾(lv)膜，在膜組(zu)件的配(pei)置(zhi)(zhi)上主要(yao)有(you)兩種形式，即外置(zhi)(zhi)式和(he)內置(zhi)(zhi)式，如(ru)圖9所示。主要(yao)分為外置(zhi)(zhi)式[圖9(a)]和(he)內置(zhi)(zhi)式[圖9 (b)、圖9 (c) ] 兩種。

2. AnMBR反應器的工藝設計原(yuan)理

AnMBR的(de)啟(qi)動(dong)包含三個過(guo)(guo)程:馴化階(jie)段、啟(qi)動(dong)階(jie)段和穩定運(yun)行(xing)(xing)階(jie)段。結合上(shang)(shang)面(mian)的(de)任意一個反(fan)應器，反(fan)應器的(de)大小尺(chi)寸(cun)要根據實際(ji)情況(kuang)而定，產生的(de)沼氣(qi)通過(guo)(guo)集氣(qi)罩收集并通過(guo)(guo)泵(beng)進行(xing)(xing)曝氣(qi)，選擇合適的(de)膜組件放置(zhi)在(zai)上(shang)(shang)部的(de)膜分離區，通過(guo)(guo)泵(beng)的(de)抽吸(xi)作用出水(shui)，壓力(li)計(ji)(ji)(ji)顯(xian)示(shi)膜的(de)跨膜壓力(li)(TMP)。. 上(shang)(shang)部設有回流(liu)泵(beng)，將AnMBR上(shang)(shang)部的(de)，上(shang)(shang)清液回流(liu)至底部，保證污水(shui)和污泥(ni)混(hun)合均勻。通過(guo)(guo)向進水(shui)中投加NaHCO3以(yi)保證反(fan)應器的(de)pH在(zai)6.8～7.4，pH自動(dong)控制系統(tong)控制pH。通過(guo)(guo)流(liu)量計(ji)(ji)(ji)控制水(shui)力(li)負荷(he)，溫(wen)(wen)度由溫(wen)(wen)度控制計(ji)(ji)(ji)控制，選擇錯流(liu)式來代替(ti)死端過(guo)(guo)濾(lv)。

馴化階段的進(jin)水(shui)負荷(he)不能(neng)太高，因為剛剛接(jie)(jie)種的產(chan)甲(jia)烷菌活性往往比較低，在工程實踐中常(chang)常(chang)要引入產(chan)甲(jia)烷活性用來表(biao)征接(jie)(jie)種泥中的甲(jia)烷菌的含量，定義(yi)為:

啟動階段是反應器從一個(ge)進水(shui)負荷較低(di)的狀態(tai)發展到進水(shui)負荷較高的穩定(ding)狀態(tai)。在啟動階段進水(shui)負荷應該(gai)緩慢的增(zeng)加，且每天增(zeng)加的幅度要根(gen)據氣體的總產量(liang)來確定(ding)。

3. AnMBR反應主(zhu)要運(yun)行參數

AnMBR反(fan)應主(zhu)要(yao)運(yun)行參(can)數(shu)(shu)(shu)主(zhu)要(yao)是指生(sheng)物反(fan)應器的(de)(de)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)(shu)(shu)和膜系統主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)(shu)(shu)，其中(zhong)生(sheng)物反(fan)應器的(de)(de)操(cao)作(zuo)參(can)數(shu)(shu)(shu)對膜的(de)(de)結垢(gou)和整(zheng)體效能的(de)(de)發揮影(ying)響都很(hen)大(da)，同時還與(yu)AnMBR的(de)(de)性能如膜通量(liang)、COD去除率(lv)、出(chu)水(shui)水(shui)質等有很(hen)大(da)的(de)(de)關系。

1)有機負荷的選擇(ze)

AnMBR的(de)優勢之一就是適宜處(chu)理高(gao)濃度有機(ji)(ji)廢水。如果系統運行(xing)穩定(ding)，則(ze)揮發性脂肪(fang)酸也會(hui)保持在(zai)一定(ding)范(fan)圍，一般把揮發性脂肪(fang)酸作為(wei)有機(ji)(ji)負(fu)荷(he)的(de)指(zhi)示物(wu)，不同的(de)有機(ji)(ji)廢水，有機(ji)(ji)負(fu)荷(he)相差(cha)很大(da)。從AnMBR處(chu)理各種(zhong)廢水的(de)效果，可以看(kan)出AnMBR優良的(de)性能，COD的(de)去除率(lv)一般均(jun)超(chao)過90%，而有機(ji)(ji)負(fu)荷(he)可以超(chao)過40kg/ (m3 .d)，甚至近70kg/ (m3 .d)。

2)溫度的(de)控制

要達到(dao)較好的(de)處理(li)效果，AnMBR的(de)操作溫(wen)度通(tong)(tong)常需較高(gao)(gao)。溫(wen)度較高(gao)(gao)時，可以降低溶(rong)解性微生物(wu)代謝產物(wu)(SMP) 濃度(粘度也降低)，使(shi)膜通(tong)(tong)量(liang)也提(ti)高(gao)(gao)。在(zai)一定的(de)溫(wen)度范圍與壓力條(tiao)(tiao)件(jian)下，溫(wen)度每(mei)升(sheng)高(gao)(gao)l℃,膜通(tong)(tong)量(liang)增加1%～2%。然(ran)而有研(yan)究(jiu)發現，在(zai)常溫(wen)或低溫(wen)條(tiao)(tiao)件(jian)下，AnMBR也能夠取得較好的(de)處理(li)效果和較大(da)的(de)膜通(tong)(tong)量(liang)。

3)膜(mo)通量、壓力和膜(mo)面流速

由于(yu)(yu)(yu)AnMBR本(ben)身的(de)(de)(de)特點(dian)，目前(qian)都采用(yong)分置式AnMBR和(he)錯流(liu)過濾(lv)的(de)(de)(de)方式，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)和(he)膜(mo)面流(liu)速是很重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)參(can)數(shu)，因(yin)此(ci)對這(zhe)兩個參(can)數(shu)進行(xing)了很多研究。BeaubienA等人考察AnMBR的(de)(de)(de)最(zui)佳操作條件(jian)(jian)時(shi)發現，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)與(yu)通(tong)量(liang)之間(jian)的(de)(de)(de)關系明顯出現兩個截然不同的(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)域，即高壓(ya)(ya)(ya)區(qu)(qu)(qu)(qu)和(he)低(di)(di)樂區(qu)(qu)(qu)(qu)。在低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)區(qu)(qu)(qu)(qu)，透過流(liu)速主要(yao)與(yu)膜(mo)間(jian)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)有關;在高壓(ya)(ya)(ya)區(qu)(qu)(qu)(qu)，水力(li)(li)(li)條件(jian)(jian)則(ze)成為控制因(yin)素(su)。在低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)區(qu)(qu)(qu)(qu)膜(mo)的(de)(de)(de)滲透性和(he)高壓(ya)(ya)(ya)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)臨界(jie)通(tong)量(liang)的(de)(de)(de)影響因(yin)素(su)主要(yao)是微生物的(de)(de)(de)濃度(du)。在比較(jiao)高的(de)(de)(de)錯流(liu)流(liu)速下(大于(yu)(yu)(yu)3m/s),并(bing)沒有觀察到膜(mo)通(tong)量(liang)的(de)(de)(de)下降。臨界(jie)通(tong)量(liang)的(de)(de)(de)確定對于(yu)(yu)(yu)控制膜(mo)結垢相當重(zhong)要(yao)，操作壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)高于(yu)(yu)(yu)臨界(jie)通(tong)量(liang)時(shi)結垢嚴重(zhong)。在膜(mo)過濾(lv)器中設置折流(liu)板，可以減輕結垢，大幅(fu)提高膜(mo)通(tong)量(liang)。

4.AnMBR反應(ying)器的特(te)點

在保留厭氧生物處理(li)技術(shu)投資省、能(neng)耗(hao)低、可回收利用沼氣(qi)能(neng)源、負荷(he)高、產泥少(shao)、耐沖(chong)擊負荷(he)等諸多優(you)點的基礎上，由于引(yin)入膜組件，還帶(dai)來了一系(xi)列優(you)點:

1)實現(xian)了(le)SRT和HRT的有(you)效(xiao)分(fen)離，因而(er)AnMBR可(ke)以有(you)更高的有(you)機負(fu)荷(he)(he)和容積負(fu)荷(he)(he)。有(you)研(yan)究(jiu)發現(xian)，當引人膜組件后，氧反(fan)應器的有(you)機負(fu)荷(he)(he)率(OLR)從(cong)4kgCOD/ (m3·d)提高到12kg COD/ (m3·d)，而(er)處理效(xiao)果(guo)不受影(ying)響。

2)膜的截(jie)留作(zuo)用使得(de)濁度(du)、細菌和病毒等物質(zhi)得(de)到(dao)大幅度(du)去除，提高了(le)出(chu)水(shui)水(shui)質(zhi)。

3)膜分(fen)離作用(yong)還體(ti)現在對(dui)厭氧反應(ying)器(qi)的構(gou)造和處(chu)理效果有(you)特殊的強化作用(yong)。

4)對于兩相厭氧MBR,膜(mo)分(fen)離作(zuo)用(yong)可以使(shi)產酸反應器(qi)中的產酸細菌濃度增加，提(ti)高(gao)(gao)水解(jie)發酵的能力并使(shi)系統保持較高(gao)(gao)的酸化率。

5)顯著改善反應器固液(ye)分離效果(guo)，在處理(li)生物難(nan)降(jiang)解的(de)有機物和高(gao)濃(nong)度有機廢水有很好的(de)應用前景。

當然AnMBR系統的要想能夠有更大(da)發展前(qian)景還(huan)需要解決以(yi)下(xia)問(wen)題:

1)膜(mo)污染問題

膜(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染(ran)問題很(hen)大程度上決定了AnMBR系(xi)統的(de)(de)(de)經濟性(xing)(xing)和(he)實用性(xing)(xing)。AnMBR中(zhong)污(wu)泥特性(xing)(xing)與好(hao)氧情況(kuang)有較大改變(bian)，膜(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染(ran)情況(kuang)往(wang)往(wang)更復雜。膜(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染(ran)的(de)(de)(de)影響因素(su)很(hen)多，污(wu)泥組成、操作條件、膜(mo)(mo)(mo)(mo)組件的(de)(de)(de)材料(liao)和(he)構造都對膜(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染(ran)有重要(yao)(yao)影響，因而研(yan)究它(ta)們之間的(de)(de)(de)關系(xi)對于(yu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)染(ran)控制有重要(yao)(yao)意義，目前這(zhe)方面的(de)(de)(de)研(yan)究還不多。

2)能耗(hao)的問題

由于目(mu)前(qian)的AnMBR大(da)多數(shu)使用(yong)的是外置式(shi)的，之(zhi)所以(yi)采用(yong)外置式(shi)是因為反應器中(zhong)缺(que)少有效的水(shui)力條(tiao)件(jian)(水(shui)力紊動)，所以(yi)需(xu)要通過(guo)水(shui)泵(beng)來進(jin)行液體循(xun)環(huan)以(yi)改善污染狀況。這就造成了耗能相對(dui)較(jiao)高。

3)經驗參數缺乏

由于AnMBR的(de)研究不多，尤其是在國內(nei)，對(dui)各種不同行業(ye)的(de)廢(fei)水(shui)處(chu)理的(de)經(jing)驗參數(shu)缺乏，例如停(ting)留時間、有機負荷等，這就要求(qiu)大量的(de)實(shi)驗支持。

聲明(ming)：本(ben)文轉自(zi)環(huan)保小(xiao)蜜蜂，本(ben)文版權(quan)歸原作(zuo)者所有(you)，不代(dai)表本(ben)網站觀點，僅供學習交流之用(yong)，不做商業用(yong)途。如文中的內容、圖片(pian)、音頻(pin)、視頻(pin)等存在第(di)三方的在先知識產權(quan)，請(qing)及時聯系我們刪除(chu)。