污(wu)水(shui)處(chu)理技術發展至今，已經歷了近150年，已開始從傳統的(de)能(neng)耗大戶向能(neng)源(yuan)及水(shui)資源(yuan)回(hui)收方向轉變。厭(yan)氧生物(wu)處(chu)理技術最大的(de)優勢在(zai)于無需提供氧氣，且(qie)能(neng)夠(gou)將污(wu)水(shui)中有機物(wu)轉化成高(gao)熱值甲(jia)烷氣體進行回(hui)用(yong)，降低能(neng)耗，實現能(neng)源(yuan)回(hui)收，使其在(zai)水(shui)處(chu)理行業(ye)受到更廣泛的(de)應用(yong)。

1. 厭氧生物技術的發展歷程概況

厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)術的(de)出現最(zui)早(zao)可(ke)以追朔到18世紀，Count Alessandro Volta于1776年(nian)(nian)推導出有機物(wu)降解和可(ke)燃性氣體之間的(de)相互關系，1808年(nian)(nian)Sir Humphry Davy首(shou)次證明(ming)了(le)厭氧(yang)消(xiao)(xiao)化(hua)過程中產生(sheng)(sheng)的(de)氣體中存在(zai)甲烷。1859年(nian)(nian)全球第一座厭氧(yang)消(xiao)(xiao)化(hua)處(chu)理廠在(zai)印度建成(cheng)，1895年(nian)(nian)進入英國，拉開(kai)了(le)污水厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)理及沼氣回收技(ji)術的(de)序幕。之后(hou)隨著對厭氧(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)認識和研究，不斷優化(hua)運行條件(jian)，使厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)術不斷快速發展。

中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)是(shi)推(tui)行厭氧(yang)污水處理系統(tong)非常成功的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家，1978年Lettinga團隊關于UASB的(de)(de)(de)研究成果在世(shi)界學術(shu)界嶄露頭角，掀(xian)起了厭氧(yang)技術(shu)的(de)(de)(de)研發浪潮。1982年，中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)第一座應用UASB工(gong)藝的(de)(de)(de)污水廠(chang)(chang)就在北京腐乳廠(chang)(chang)進入(ru)了工(gong)程試驗階段。20世(shi)紀90年代中(zhong)(zhong)期，厭氧(yang)技術(shu)公司紛(fen)紛(fen)在中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)成立(li)，各高校(xiao)及研究院(yuan)也培養(yang)了一大(da)批(pi)環保公司。同時國(guo)(guo)外企業也逐步開始(shi)進入(ru)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)市(shi)場，如帕(pa)克、威(wei)立(li)雅等(deng)。自此(ci)，中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)厭氧(yang)技術(shu)的(de)(de)(de)產業化(hua)時代到來。

2. 厭氧生物技術發(fa)展現(xian)狀及各工藝(yi)優缺點分(fen)析(xi)

厭(yan)氧(yang)生物降解過程一般分為四個階段(duan)：水解、酸(suan)化、產(chan)(chan)乙酸(suan)和產(chan)(chan)甲烷(wan)階段(duan)。其中產(chan)(chan)甲烷(wan)階段(duan)是(shi)(shi)整(zheng)個厭(yan)氧(yang)過程最(zui)為重要的(de)階段(duan)，也是(shi)(shi)厭(yan)氧(yang)降解過程的(de)限速階段(duan)。

污水厭(yan)氧(yang)生(sheng)物(wu)處理(li)技術一般在中溫條(tiao)件下進(jin)(jin)行，pH 維持在大約7.5左右，最適(shi)宜產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)微生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)。厭(yan)氧(yang)生(sheng)物(wu)處理(li)工藝的改進(jin)(jin)基本都圍繞著產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)過程，主(zhu)要(yao)關注如何提(ti)高系(xi)統(tong)內傳(chuan)質(zhi)效率和(he)促進(jin)(jin)產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)微生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)，從而(er)提(ti)高甲(jia)烷(wan)(wan)產(chan)(chan)率。主(zhu)要(yao)手段包括在系(xi)統(tong)中優化(hua)操作參數(shu)，添加載體，改善水力條(tiao)件，提(ti)高污泥停(ting)留(liu)時間等(deng)。

2.1 典型工(gong)藝類型

厭氧生物反應(ying)器工藝種類較多，在(zai)此(ci)列舉目前應(ying)用(yong)較廣的六種典型工藝類型進(jin)行介紹(shao)并(bing)對各自(zi)優缺點進(jin)行比較。

1）完全混合式厭氧消化罐（CSTR）

CSTR是最(zui)早出現也是目前應用(yong)最(zui)廣的(de)厭(yan)氧(yang)生物反應器(qi)，通(tong)常采用(yong)攪(jiao)拌器(qi)是系統(tong)內污(wu)泥液完全混(hun)合，設備簡單，易操作，成本(ben)低。可用(yong)于高濃度有機污(wu)水處(chu)理、污(wu)泥消(xiao)化處(chu)置(zhi)、餐廚垃(la)圾厭(yan)氧(yang)處(chu)置(zhi)等領域。

2）升(sheng)流(liu)式厭氧(yang)污(wu)泥床（UASB）

UASB反應器污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)床區主要(yao)有沉(chen)降(jiang)性(xing)能(neng)(neng)良好的厭氧顆粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)組成，濃度(du)可達到(dao)50-100g/L或(huo)更高(gao)。沉(chen)淀懸浮區主要(yao)靠反應過程中產生(sheng)的氣(qi)體(ti)的上(shang)升攪拌作用形成，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃度(du)較(jiao)低，一般在5-40g/L范圍內。在UASB反應器中能(neng)(neng)得到(dao)一種具有良好沉(chen)降(jiang)性(xing)能(neng)(neng)和(he)高(gao)產甲烷活性(xing)菌的顆粒厭氧污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，因而相對其他的反應器有一定優(you)勢(shi)：顆粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的相對密度(du)比人工(gong)載體(ti)小，靠產生(sheng)的氣(qi)體(ti)來實(shi)現污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)與基質的充分接觸，省卻攪拌和(he)回(hui)流(liu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)設備(bei)和(he)能(neng)(neng)耗；顆粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)沉(chen)降(jiang)性(xing)能(neng)(neng)良好，避免附設沉(chen)淀分離(li)裝置和(he)回(hui)流(liu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)設備(bei)：反應器內不需投(tou)加填料和(he)載體(ti)，提高(gao)容積利用率。

3）厭氧折流板反應器（ABR）

ABR是McCarty和(he)Bachmann等(deng)人于1982年(nian)，在(zai)總結(jie)了第二代(dai)厭氧反應(ying)(ying)(ying)器(qi)工藝性(xing)能的(de)(de)基礎上，開發和(he)研制的(de)(de)一(yi)種新型(xing)高效的(de)(de)厭氧生物處理裝置。其特點是：反應(ying)(ying)(ying)器(qi)內置豎向(xiang)導(dao)流板，將反應(ying)(ying)(ying)器(qi)分隔(ge)(ge)成幾個(ge)(ge)串聯的(de)(de)反應(ying)(ying)(ying)室(shi)，每個(ge)(ge)反應(ying)(ying)(ying)室(shi)都(dou)是一(yi)個(ge)(ge)相對(dui)獨立的(de)(de)上流式污(wu)泥床系統，其中(zhong)的(de)(de)污(wu)泥以(yi)顆粒化形(xing)式或絮狀形(xing)式存在(zai)。一(yi)股而(er)言，在(zai)處理低濃度廢水時，不必將反應(ying)(ying)(ying)器(qi)分隔(ge)(ge)成很(hen)多隔(ge)(ge)室(shi)，以(yi)3～4個(ge)(ge)隔(ge)(ge)室(shi)為宜(yi)；而(er)在(zai)處理高濃度廢水時，宜(yi)將分隔(ge)(ge)數控制在(zai)6～8個(ge)(ge)，以(yi)保證反應(ying)(ying)(ying)器(qi)在(zai)高負荷條件下的(de)(de)復(fu)合流態特性(xing)。

4）厭氧膨脹床（ESGB）

20世紀90年代初，荷(he)蘭Wageningen農(nong)業(ye)大學開始了(le)厭(yan)氧(yang)膨(peng)脹(zhang)顆粒(li)(li)污(wu)(wu)泥床(簡(jian)稱EGSB)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)研究。Lettinga教授等人在(zai)利用UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)處(chu)理生(sheng)(sheng)活污(wu)(wu)水(shui)時，為(wei)了(le)增加污(wu)(wu)水(shui)與污(wu)(wu)泥的(de)(de)接觸，更有效(xiao)地利用反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)容積，改(gai)變了(le)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)結構(gou)設(she)計和(he)操作參數(shu)，使(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中顆粒(li)(li)污(wu)(wu)泥床在(zai)高的(de)(de)液體表(biao)(biao)面上(shang)升(sheng)(sheng)流(liu)速(su)下充分(fen)膨(peng)脹(zhang)，由此產(chan)生(sheng)(sheng)了(le)早(zao)期的(de)(de)EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)。EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)實際上(shang)是(shi)改(gai)進的(de)(de)UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)，區別在(zai)于(yu)前(qian)者具(ju)有更高的(de)(de)液體上(shang)升(sheng)(sheng)流(liu)速(su)，使(shi)整個(ge)顆粒(li)(li)污(wu)(wu)泥床處(chu)于(yu)膨(peng)脹(zhang)狀態(tai)，需要(yao)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)具(ju)有較大的(de)(de)高徑比。三(san)相分(fen)離器(qi)(qi)是(shi)EGSB反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)最關鍵的(de)(de)構(gou)造，能將出水(shui)、沼氣和(he)污(wu)(wu)泥三(san)相有效(xiao)分(fen)離，使(shi)污(wu)(wu)泥在(zai)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內有效(xiao)持留；出水(shui)循環部分(fen)是(shi)為(wei)了(le)提高反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內的(de)(de)液體表(biao)(biao)面上(shang)升(sheng)(sheng)流(liu)速(su)，使(shi)顆粒(li)(li)污(wu)(wu)泥與污(wu)(wu)水(shui)充分(fen)接觸，避免(mian)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內死角和(he)短流(liu)的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)。

5）內循環厭氧反(fan)應器（IC）

內循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)（IC）厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)也是在(zai)(zai)UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)基(ji)礎(chu)上發(fa)展起來(lai)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)效(xiao)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。其依靠(kao)沼氣在(zai)(zai)升(sheng)流(liu)管和(he)回流(liu)管間產生的(de)(de)(de)密度(du)差在(zai)(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內部形(xing)成流(liu)體循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)。IC內循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)荷(he)蘭帕克公(gong)司的(de)(de)(de)專(zhuan)利產品，目前(qian)帕克公(gong)司在(zai)(zai)全球有300多臺IC反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)得以應(ying)(ying)用。IC反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)實(shi)際上由兩級UASB構成，底部UASB負(fu)(fu)荷(he)高(gao)(gao)，頂部負(fu)(fu)荷(he)低。因(yin)為(wei)在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)級分離時收集(ji)了(le)大(da)量(liang)沼氣，其對廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)擾動(dong)減少，使(shi)得在(zai)(zai)二級三相分離中(zhong)得到更好(hao)的(de)(de)(de)氣、水(shui)(shui)(shui)、泥(ni)分離效(xiao)果。二級分離的(de)(de)(de)lC反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)確保了(le)最佳的(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)停留(liu)時間，這樣對于處理一(yi)(yi)(yi)些(xie)化工廢(fei)水(shui)(shui)(shui)有利，因(yin)為(wei)這些(xie)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)厭(yan)(yan)氧污(wu)(wu)泥(ni)產量(liang)很(hen)小。IC反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)具有一(yi)(yi)(yi)個自調節的(de)(de)(de)氣提內循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)結構，循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)與(yu)原水(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)將稀釋進水(shui)(shui)(shui)濃度(du)。內循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)作用所帶(dai)來(lai)的(de)(de)(de)能量(liang)使(shi)得泥(ni)水(shui)(shui)(shui)在(zai)(zai)底部混(hun)合(he)更加(jia)充(chong)分，從而污(wu)(wu)泥(ni)活性也得到增加(jia)。IC反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)容積負(fu)(fu)荷(he)(15-30kgCOD/m3)為(wei)UASB(7-15kgCOD/m3)的(de)(de)(de)兩倍。該反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)有機(ji)(ji)負(fu)(fu)荷(he)達到UASB反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)2～4倍。另外，IC厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)具有高(gao)(gao)徑(jing)比大(da)、上流(liu)速度(du)快、有機(ji)(ji)負(fu)(fu)荷(he)高(gao)(gao)、傳質(zhi)效(xiao)果好(hao)等(deng)優(you)點(dian)，其去除有機(ji)(ji)物(wu)能力遠超過UASB等(deng)二代厭(yan)(yan)氧反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。

6）厭氧膜生物反應器（AnMBR）

AnMBR將厭氧(yang)工(gong)藝與膜(mo)分(fen)離系統結(jie)合，使得水(shui)(shui)(shui)力停留時間HRT與污泥停留時間SRT分(fen)開，SRT均(jun)超過30天，有(you)助于促進(jin)厭氧(yang)微生物生長，且(qie)(qie)占地小。AnMBR首(shou)次(ci)被(bei)提出(chu)是在上世紀70年(nian)(nian)代(dai)末，然而由于膜(mo)污染問(wen)題嚴重(zhong)，發(fa)展緩慢(man)。近些年(nian)(nian)隨(sui)著膜(mo)技術的(de)發(fa)展，投資和運行成本(ben)下降，且(qie)(qie)2011年(nian)(nian)斯坦(tan)福大學(xue)的(de)Mccarthy教(jiao)授(shou)等人提出(chu)厭氧(yang)MBR將會(hui)是實現污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理廠能量(liang)平衡的(de)重(zhong)要工(gong)藝，AnMBR技術重(zhong)回(hui)人們視野，引起了廣泛關注(zhu)。日本(ben)在厭氧(yang)MBR實際應用上起步較早，早在2000年(nian)(nian)就有(you)了第(di)一個實際運行的(de)項目。截止2008年(nian)(nian)8月，該公司在日本(ben)已(yi)經(jing)運行了14個厭氧(yang)MBR實際工(gong)程(cheng)項目，包括釀酒(jiu)廢渣，餐廚垃圾，沙(sha)拉醬生產污水(shui)(shui)(shui)以及污泥等。

2.2 各工藝優缺點及應(ying)用分析(xi)

表1 各種典型厭氧生物(wu)污水(shui)處理工藝優缺點分析

相(xiang)比于好氧(yang)生(sheng)物(wu)處理工(gong)(gong)藝，厭(yan)氧(yang)種(zhong)類(lei)繁(fan)多，除(chu)上述(shu)六(liu)種(zhong)典型工(gong)(gong)藝外，常見工(gong)(gong)藝還包括厭(yan)氧(yang)流(liu)化床（AFB）、接(jie)觸式厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應器(qi)、厭(yan)氧(yang)生(sheng)物(wu)濾池、推(tui)流(liu)式厭(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應器(qi)等，為了選擇最適(shi)合的(de)(de)工(gong)(gong)藝，需要對這幾種(zhong)反(fan)(fan)應器(qi)的(de)(de)構型和(he)進水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)、特性等進行系統(tong)性評(ping)估。一般來說，CSTR和(he)推(tui)流(liu)式反(fan)(fan)應器(qi)適(shi)用于料(liao)(liao)液濃度較大(da)、懸(xuan)浮物(wu)固體含量(liang)較高的(de)(de)有(you)(you)機原料(liao)(liao)，如：禽畜糞便、污泥、工(gong)(gong)業有(you)(you)機廢渣和(he)秸稈(gan)。UASB、IC、ABR和(he)EGSB則適(shi)用于料(liao)(liao)液濃度較低、懸(xuan)浮物(wu)固體含量(liang)少的(de)(de)有(you)(you)機原料(liao)(liao)，如：屠宰及肉(rou)類(lei)加工(gong)(gong)廢水(shui)(shui)、釀造廢水(shui)(shui)、食(shi)品加工(gong)(gong)廢水(shui)(shui)等等。

除溫度(du)、pH等環境指標外，厭氧反應(ying)器(qi)最重(zhong)要(yao)的(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)參(can)(can)數(shu)是有機負荷和水(shui)(shui)力停(ting)留時間(jian)，影響這(zhe)兩個參(can)(can)數(shu)的(de)(de)因素(su)主(zhu)要(yao)有三個：1）單(dan)位體(ti)積活性生(sheng)物(wu)(wu)含量；2）微生(sheng)物(wu)(wu)和進水(shui)(shui)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)接(jie)觸時間(jian)；3）系統中的(de)(de)傳質(zhi)效(xiao)率。目(mu)前(qian)有機污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)(li)領域，UASB和IC最適于應(ying)用(yong)于大型污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)(li)廠，SRT和HRT能夠有效(xiao)分離(li)，運(yun)(yun)行(xing)成本較低。對(dui)(dui)于較小(xiao)規模或者(zhe)對(dui)(dui)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)要(yao)求更高的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)(li)系統，更適用(yong)于采用(yong)厭氧生(sheng)物(wu)(wu)膜法處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)，如EGSB、AFB、厭氧生(sheng)物(wu)(wu)濾池、厭氧生(sheng)物(wu)(wu)轉(zhuan)盤等。但是由(you)于載體(ti)的(de)(de)添加，這(zhe)些反應(ying)器(qi)設計(ji)較復雜(za)，成本也(ye)較高。比如在EGSB和AFB的(de)(de)設計(ji)過程中，需要(yao)充分考慮上升流速問題，為了(le)維持(chi)較高的(de)(de)載體(ti)膨脹率，需要(yao)較大的(de)(de)高徑比，這(zhe)也(ye)限制了(le)該類工(gong)藝(yi)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)(li)量。

AnMBR結合了厭氧(yang)技術和膜分離的優(you)缺點。由(you)(you)于膜的加入，使微生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)速率加快(kuai)，系統啟動(dong)時間（1-2周）遠(yuan)遠(yuan)低于傳統厭氧(yang)系統（1-3月），產氣效率高，且出水(shui)水(shui)質(zhi)可直接達到排放標準，適用于進水(shui)COD濃(nong)度相(xiang)對(dui)(dui)較低且出水(shui)水(shui)質(zhi)要求高的有機廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理(li)應用場(chang)景。AnMBR在工業(ye)廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理(li)中的應用目(mu)前(qian)(qian)主(zhu)要集中于酒精(jing)、食品工業(ye)、屠宰場(chang)廢(fei)(fei)水(shui)以及垃圾(ji)滲濾液(ye)等高濃(nong)度易生(sheng)物(wu)降解(jie)的有機廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理(li)。隨著工業(ye)廢(fei)(fei)水(shui)出水(shui)水(shui)質(zhi)要求的提(ti)高，對(dui)(dui)于高油脂、高鹽度、高毒性等工業(ye)廢(fei)(fei)水(shui)，AnMBR工藝由(you)(you)于膜的截留作用，顯著提(ti)高厭氧(yang)污泥的停留時間，防(fang)止生(sheng)物(wu)量(liang)流失(shi)，相(xiang)比(bi)傳統厭氧(yang)生(sheng)物(wu)技術有著明顯的優(you)勢。目(mu)前(qian)(qian)AnMBR供(gong)(gong)應商(shang)較少(shao)，全球范圍來看(kan)，僅有久(jiu)保田、SEUZ、威立雅、Evoqua等少(shao)數大型企業(ye)提(ti)供(gong)(gong)AnMBR系統。

3. 厭氧生(sheng)物技術未(wei)來發展趨勢

傳(chuan)統厭(yan)(yan)氧(yang)生物(wu)技(ji)(ji)術(shu)多用(yong)于(yu)工(gong)業有機廢水處(chu)(chu)理(li)(li)，由于(yu)其無法有效出去氮磷(lin)等營養物(wu)質，難以用(yong)于(yu)城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)水處(chu)(chu)理(li)(li)。然(ran)而近(jin)些年，概念(nian)水廠的提(ti)出和建立(li)，將(jiang)厭(yan)(yan)氧(yang)生物(wu)技(ji)(ji)術(shu)用(yong)于(yu)市(shi)政污(wu)水處(chu)(chu)理(li)(li)，逐步(bu)取(qu)代好氧(yang)生物(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝，使城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)水處(chu)(chu)理(li)(li)廠實(shi)現能源自(zi)給，并回收資源的理(li)(li)念(nian)不絕于(yu)耳，預(yu)示(shi)著(zhu)市(shi)政污(wu)水處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝的變(bian)革，在這場(chang)變(bian)革中(zhong)，AnMBR和厭(yan)(yan)氧(yang)氨氧(yang)化（Anammox）必將(jiang)起(qi)到(dao)舉足(zu)輕重的作用(yong)。

3.1 厭氧(yang)膜(mo)生物反(fan)應器

AnMBR進一步推廣應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)最大障礙之一是膜污(wu)(wu)染問(wen)題，好氧MBR的(de)(de)膜污(wu)(wu)染控制主(zhu)要(yao)依靠曝氣，而厭(yan)氧反應(ying)(ying)器無(wu)法(fa)通過(guo)這(zhe)一手(shou)段(duan)(duan)緩(huan)解膜污(wu)(wu)染。因此為緩(huan)解這(zhe)一問(wen)題，必須在深入研究(jiu)膜污(wu)(wu)染機理的(de)(de)基(ji)礎上，開發(fa)新(xin)型膜組(zu)件、通過(guo)優化(hua)反應(ying)(ying)器構(gou)型、改善水力學條件等手(shou)段(duan)(duan)調控混合液理化(hua)性(xing)質(zhi)，是有效減緩(huan)膜污(wu)(wu)染發(fa)生與發(fa)展的(de)(de)方法(fa)。

發新型抗污染膜材料(liao)

開發(fa)新型(xing)高(gao)(gao)通量、抗(kang)污染(ran)、低成本的(de)(de)膜(mo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)一(yi)直是膜(mo)技術研究者的(de)(de)努力方向，且隨著材(cai)(cai)料(liao)(liao)科學的(de)(de)發(fa)展，近幾年取得了很大(da)突破。比如，美(mei)國PolyCera公司開發(fa)了一(yi)種超親(qin)水UF膜(mo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，在膜(mo)表(biao)面添(tian)加(jia)金屬(shu)離子，使其(qi)具(ju)有很強(qiang)的(de)(de)親(qin)水性，通量遠高(gao)(gao)于目前(qian)市面上的(de)(de)超濾膜(mo)，同時(shi)又(you)不易受到(dao)油(you)脂或其(qi)他高(gao)(gao)分子有機(ji)物的(de)(de)污染(ran)，耐強(qiang)酸(suan)堿和高(gao)(gao)溫，或許是應用于AnMBR工業廢(fei)水處理的(de)(de)理想選擇。

優化反應(ying)器構型

反(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)構(gou)(gou)型(xing)直接(jie)影響(xiang)了反(fan)應(ying)(ying)器(qi)的(de)水力條(tiao)件，間接(jie)影響(xiang)混合(he)液性(xing)質(zhi)，同時相比(bi)較開(kai)發新型(xing)膜(mo)(mo)材料，優化反(fan)應(ying)(ying)器(qi)構(gou)(gou)型(xing)和參數是控制膜(mo)(mo)污染更加直接(jie)的(de)手段。好(hao)氧(yang)MBR基本以浸沒(mei)式(shi)為(wei)主，而AnMBR由于(yu)沒(mei)有(you)曝氣沖刷來緩(huan)解膜(mo)(mo)污染，更適(shi)合(he)分(fen)置式(shi)結(jie)構(gou)(gou)。分(fen)置式(shi)結(jie)構(gou)(gou)中，前端厭氧(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)構(gou)(gou)型(xing)和運行條(tiao)件的(de)選擇便(bian)成為(wei)關鍵性(xing)因(yin)素。比(bi)如，UASB/EGSB的(de)顆粒(li)污泥顆粒(li)較大，胞外聚(ju)合(he)物含(han)量高(gao)，且有(you)三相分(fen)離器(qi)，一般來說膜(mo)(mo)污染比(bi)CSTR輕；AFB由于(yu)添加了載體，厭氧(yang)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)出水懸浮態污泥含(han)量少，也會(hui)減輕一部分(fen)膜(mo)(mo)污染等。因(yin)此，AnMBR反(fan)應(ying)(ying)器(qi)構(gou)(gou)型(xing)的(de)選擇需要綜(zong)合(he)考慮處(chu)理(li)量、進水水質(zhi)、膜(mo)(mo)污染控制等多方(fang)面因(yin)素。

盡管AnMBR在工業污(wu)(wu)水(shui)(shui)領域已開始了實際應(ying)用(yong)，在市政污(wu)(wu)水(shui)(shui)領域進入了中試階段(duan)，能耗，污(wu)(wu)泥產量(liang)等方面的(de)優(you)勢初步得(de)到(dao)體(ti)現，然(ran)而AnMBR在市政污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)中更大規(gui)模的(de)實際應(ying)用(yong)仍有(you)需要解(jie)決的(de)問題。另(ling)外，城市污(wu)(wu)水(shui)(shui)中的(de)氮磷營(ying)養物質(zhi)得(de)不到(dao)有(you)效去除，也是(shi)制約AnMBR應(ying)用(yong)于城市污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)的(de)嚴重障(zhang)礙。因此普遍認(ren)為可以將Anammox與AnMBR技(ji)術(shu)耦(ou)合，以達到(dao)去除或回收氮磷的(de)目的(de)。

3.2 厭(yan)氧氨(an)氧化(hua)（ANAMMOX）

厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)技術以(yi)NO2--N為電(dian)子受體，直接將(jiang)污水(shui)中(zhong)的(de)氨(an)(an)氮(dan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)為氮(dan)氣，低溫(wen)(wen)條件下運(yun)(yun)行，氨(an)(an)氮(dan)（>80%）和總氮(dan)去除(chu)率（>75%）均較(jiao)高，在(zai)污水(shui)脫氮(dan)領域有良好(hao)的(de)應(ying)用潛力。1977年，奧地利(li)的(de)理(li)論化(hua)學(xue)家(jia)Broda根(gen)據化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)熱力學(xue)標準吉(ji)布斯自由能變化(hua)，做出了自然(ran)界應(ying)該存在(zai)以(yi)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)或者亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)為氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)劑的(de)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)的(de)預言。目(mu)前厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)工(gong)(gong)藝已成(cheng)功運(yun)(yun)用于(yu)中(zhong)國(guo)、日(ri)本、美國(guo)以(yi)及荷蘭等(deng)國(guo)家(jia)的(de)高基質(氨(an)(an)氮(dan))中(zhong)溫(wen)(wen)(30-40°C)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)中(zhong)，今(jin)后努力的(de)方向則是(shi)將(jiang)其較(jiao)好(hao)地用于(yu)處(chu)理(li)低基質低溫(wen)(wen)的(de)市(shi)政(zheng)污水(shui)。我國(guo)建(jian)(jian)造了數(shu)座(zuo)實際工(gong)(gong)程(cheng)，主要在(zai)發酵行業 (包(bao)括釀酒、味精(jing)、酵母(mu)廢(fei)水(shui))，其中(zhong)通遼梅花(hua)味精(jing)廢(fei)水(shui)一期工(gong)(gong)程(cheng) ANAMMOX 反(fan)(fan)應(ying)器容積高達6600m3，由帕克(ke)公司設(she)計建(jian)(jian)立，是(shi)迄今(jin)世(shi)(shi)界上(shang)(shang)規(gui)模最大(da)的(de)ANAMMOX 工(gong)(gong)程(cheng)。在(zai)市(shi)政(zheng)污水(shui)處(chu)理(li)領域，世(shi)(shi)界范圍內真正實現(xian)生產規(gui)模的(de)主流厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)項目(mu)，是(shi)新加坡樟宜短程(cheng)硝化(hua)-主流厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)項目(mu)，日(ri)處(chu)理(li)量20萬噸。另外奧地利(li)Strass污水(shui)廠是(shi)全(quan)球(qiu)首個實現(xian)完(wan)全(quan)能源自給且在(zai)側流工(gong)(gong)藝上(shang)(shang)實踐厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)的(de)水(shui)廠，日(ri)處(chu)理(li)規(gui)模3.8萬噸。

去年年底，“西安(an)四污”的(de)(de)主流厭氧(yang)氨氧(yang)化現(xian)象，引起了(le)(le)學術界的(de)(de)軒然(ran)大波(bo)，被認為是我(wo)國(guo)首(shou)例主流ANAMMOX實際應用(yong)。然(ran)而紅菌的(de)(de)產生(sheng)是否具(ju)有可重復性(xing)還是僅僅是個別現(xian)象仍然(ran)需要進一步(bu)(bu)研(yan)究。可以肯定(ding)的(de)(de)是ANAMMOX菌仍然(ran)存在一些不(bu)(bu)足，比如(ru)還不(bu)(bu)能(neng)純化培(pei)養、生(sheng)長緩慢（倍增時間約為11 d）、對環境條件(jian)敏(min)感、需要中溫條件(jian)（30-40℃）、基(ji)(ji)質利用(yong)單一等，嚴重制約了(le)(le)該工藝(yi)(yi)的(de)(de)進一步(bu)(bu)發展(zhan)，不(bu)(bu)過(guo)，隨著分(fen)子生(sheng)物學和材料科學等基(ji)(ji)礎(chu)學科的(de)(de)不(bu)(bu)斷突(tu)破，相(xiang)信ANAMMOX工藝(yi)(yi)將會有更快的(de)(de)發展(zhan)。

3.3 反(fan)硝化型(xing)甲烷厭氧氧化（DAMO）

厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)反應(ying)產(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)的(de)(de)(de)同時(shi)，會有相當多的(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)(wan)溶(rong)解(jie)在(zai)水(shui)(shui)(shui)中，是造成溫室效應(ying)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)大來(lai)源，一(yi)(yi)些(xie)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠甲(jia)烷(wan)(wan)排放的(de)(de)(de)相關研究顯示，約75%的(de)(de)(de)碳足(zu)跡來(lai)自污(wu)(wu)泥厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)處(chu)理。因此(ci)，荷蘭科學家提出(chu)將厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化(hua)和(he)另一(yi)(yi)種厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)工藝結合，目(mu)的(de)(de)(de)是進一(yi)(yi)步降低能耗(hao)和(he)碳足(zu)跡，提高脫氮效率(lv)，被(bei)稱為(wei)(wei)甲(jia)烷(wan)(wan)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)耦合反硝(xiao)(xiao)化(hua)，可以同時(shi)去除(chu)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)性甲(jia)烷(wan)(wan)、亞硝(xiao)(xiao)酸鹽和(he)硝(xiao)(xiao)酸鹽。目(mu)前這個工藝還處(chu)于實驗室的(de)(de)(de)研究階(jie)段，反應(ying)器體(ti)積僅為(wei)(wei)2-10L，還有很長的(de)(de)(de)產(chan)業化(hua)之路。

4. 厭氧(yang)生物技術全(quan)球技術推介

ADI Systems（Evoqua）—— ADI?AnMBR

ADI Systems 1989年成(cheng)立于(yu)加拿大，是全球最早商(shang)業化(hua)AnMBR的企(qi)業之一，ADI? AnMBR工藝自(zi)2000 年便(bian)應用(yong)于(yu)大型(xing)水(shui)(shui)處理工程，擁有20 多(duo)年工程經驗，為全球35 個國家客戶(hu)提供可靠(kao)解決方(fang)案(an)。該技術成(cheng)功用(yong)于(yu)美國某食(shi)品(pin)工廠(chang)污水(shui)(shui)處理，處理量475 m3/d，進水(shui)(shui)COD 39 g/L，去除率高達99.3%，甲(jia)烷產量5,660 m3/d，同時節省運行成(cheng)本(ben)達50%。2017 年7 月美國污水(shui)(shui)處理企(qi)業Evoqua Water Technologies 并(bing)購ADI Systems，將其業務(wu)拓展至工業污水(shui)(shui)領域，11 月，Evoqua 于(yu)納斯達克證券交易所上(shang)市(shi)。

Paques —— ANAMMOX?

荷(he)蘭(lan)的帕(pa)克(ke)公司在過去超(chao)過三十年的時(shi)(shi)間里，都致(zhi)力(li)于幫助(zhu)工業企業減少水(shui)和(he)碳的排(pai)放，回收(shou)有價值的資源(yuan)(yuan)。帕(pa)克(ke)公司的厭氧水(shui)處理及凈化系統將廢水(shui)中有機物(wu)轉化成(cheng)沼氣(qi)，回收(shou)能(neng)源(yuan)(yuan)，同時(shi)(shi)回用(yong)水(shui)資源(yuan)(yuan)。從1981年第一臺BIOPAQ?反(fan)應(ying)器誕生起，帕(pa)克(ke)公司與合作(zuo)伙伴們密(mi)切合作(zuo)，研發并(bing)應(ying)用(yong)了各(ge)種(zhong)以厭氧反(fan)應(ying)為基礎的水(shui)和(he)氣(qi)體(ti)(ti)處理的整體(ti)(ti)解決方(fang)(fang)案(an)。這些(xie)方(fang)(fang)案(an)都具(ju)備成(cheng)本節(jie)約(yue)、運(yun)行可靠的特點。

帕(pa)克(ke)公司也是最早商業(ye)化應用Anammox工藝(yi)的企業(ye)，2002年聯合(he)Delft University of Technology和the University of Nijmegen，建(jian)立了(le)第一座Anammox工廠，自此ANAMMOX?應用于全球。其中包(bao)括迄今世界上規(gui)模最大的ANAMMOX 工程——我國通遼梅(mei)花味精(jing)廢(fei)水一期工程。目前帕(pa)克(ke)公司又聯合(he)荷蘭Radboud大學和Waterstromen公司進行DAMO工藝(yi)的研發，取得了(le)歐盟的經(jing)費(fei)資助。

Cambrian innovation —— ECOVOLT?

Cambrian innovation 2006年成立(li)于美(mei)國，研發了ECOVOLT?增強型厭(yan)(yan)氧(yang)消化系統，是世界上第一個(ge)商業化的(de)生(sheng)物電(dian)強化厭(yan)(yan)氧(yang)廢水處理解決方(fang)案，對(dui)廢水轉(zhuan)化為可(ke)再(zai)生(sheng)能源至關重要，其預制模塊化架構可(ke)實現低影(ying)響安裝(zhuang)，快速采購和(he)靈活的(de)容量增加。廢水流量在10,000之間(jian)每天(tian)300,000加侖(lun)。可(ke)去(qu)除80％至90％BOD，同時生(sheng)成高(gao)質(zhi)量的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)沼氣(qi)（約80％甲烷分數(shu)）。通過熱電(dian)聯產，將產生(sheng)30-200千瓦的(de)凈(jing)功率。

Cambrian也(ye)是ECOVOLT? MBR（膜生物(wu)(wu)反應器）供(gong)應商，采用最(zui)先進的(de)曝氣，強大的(de)膜過(guo)濾和動(dong)態集(ji)成的(de)控制(zhi)結(jie)構，可去(qu)除廢(fei)水中99％以上的(de)污染物(wu)(wu)，實現水的(de)再利用。可與其他厭氧系統耦(ou)合，結(jie)構緊湊。也(ye)可以作為獨立解(jie)決方案，處理較低有(you)機物(wu)(wu)濃度(du)的(de)廢(fei)水。

NVP Energy —— Lt-AD

NVP Energy來自英國，成(cheng)立于(yu)2011年，NVP提供(gong)基(ji)于(yu)厭(yan)氧(yang)顆粒(li)生(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)有機廢水(shui)能(neng)(neng)源(yuan)回收(shou)處(chu)理技(ji)(ji)術(shu)（Lt-AD），高效去除有機污染（COD,BOD），同時(shi)以(yi)沼(zhao)(zhao)氣的(de)(de)(de)(de)形(xing)式生(sheng)產(chan)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)。該(gai)技(ji)(ji)術(shu)適用于(yu)食飲（肉類加工(gong)、乳制品(pin)、釀造(zao)、蒸餾、麥芽加工(gong)和裝瓶）以(yi)及市政污水(shui)處(chu)理行業。與(yu)活(huo)性污泥處(chu)理相比，該(gai)工(gong)藝可(ke)降(jiang)低90%的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)成(cheng)本和90%的(de)(de)(de)(de)污泥產(chan)量(liang)(liang)。該(gai)技(ji)(ji)術(shu)利用了厭(yan)氧(yang)菌的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解作(zuo)用，將廢水(shui)中的(de)(de)(de)(de)有機污染物(wu)轉化(hua)為沼(zhao)(zhao)氣，污染物(wu)去除率(lv)高于(yu)80%。工(gong)藝設計(ji)采用了專門的(de)(de)(de)(de)厭(yan)氧(yang)顆粒(li)生(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)，將廢水(shui)中的(de)(de)(de)(de)有機污染物(wu)轉化(hua)為富含甲烷的(de)(de)(de)(de)沼(zhao)(zhao)氣。該(gai)技(ji)(ji)術(shu)獨特的(de)(de)(de)(de)設計(ji)特點使該(gai)工(gong)藝能(neng)(neng)夠在無外部熱量(liang)(liang)輸入的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)進行，因此所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)所有能(neng)(neng)量(liang)(liang)都可(ke)以(yi)回收(shou)并用于(yu)現場發(fa)電(dian)和/或供(gong)熱。

SYMBIONA SA——AnoxyMem?

Symbiona 來(lai)自波(bo)蘭，成(cheng)立于1995年(nian)，致力(li)于利(li)用先進厭氧(yang)技(ji)術從污水/污泥中回收水資源(yuan)和生物(wu)沼氣，擁有多(duo)項專利(li)，包(bao)括厭氧(yang)膜生物(wu)反應器AnoxyMem?，厭氧(yang)膨脹床/升流床AnoxyBed?，熱(re)水解技(ji)術DigeTherm?，中溫(wen)/高(gao)溫(wen)消(xiao)解AnoxyMix?等。

其分級分相處(chu)理(li)高濃(nong)度(du)有(you)機(ji)廢水(shui)(shui)或有(you)機(ji)廢物(wu)工藝，比傳統工藝降解(jie)率(lv)提高30%，污水(shui)(shui)/有(you)機(ji)廢物(wu)經預處(chu)理(li)進(jin)入(ru)(ru)消(xiao)化(hua)(hua)罐（37/55°C），產生沼氣(qi)(qi)，利用(yong)膜(mo)實現固液(ye)相分離(li)，同時回用(yong)熱水(shui)(shui)，膜(mo)出水(shui)(shui)可直接排(pai)放或者進(jin)一(yi)步資源化(hua)(hua)。膜(mo)分離(li)剩余(yu)少量污泥可進(jin)一(yi)步壓實，進(jin)入(ru)(ru)高溫水(shui)(shui)解(jie)工藝（90°C），后進(jin)入(ru)(ru)厭氧消(xiao)化(hua)(hua)系統（無需加熱），收集沼氣(qi)(qi)，泥渣離(li)心脫水(shui)(shui)。整套(tao)工藝沼氣(qi)(qi)可收集提純干燥，轉化(hua)(hua)為電能。