隨著世界能源的日益短缺、廢水污染負荷的日益加大，廢水中污染物種類的日益復雜化，廢水厭氧生物處理技術以其投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負荷高、產污少、耐沖擊負荷等諸多優點而受到環保人士的重視。厭氧生物處理技術是利用厭氧微生物的代謝特性分解有機污染物，在不需要外源能量的條件下，以被還原有機物作為受氫體，同時產生有能源價值的甲烷氣體的一種水處理技術。

2.1．1厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理又被稱為厭氧消化、厭氧發酵，是指在厭氧調件下由多種厭氧或兼性微生物的共同作用下，使有機物分解產生CH4和CO2的過程。厭氧微生物學的研究結果表明，產甲烷菌是一類非常特別的細菌，它只能利用一些簡單的有機物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺類H2/CO2等，而不能利用除乙酸以外的含兩個以上脂肪酸和甲醇以外的醇類。20世紀70年代，研究發現，原來被稱為“奧氏產甲烷菌”的細菌，實際是有兩種細菌共同組成的，其中一種細菌先將乙醇氧化為乙酸和氫氣，在工程中設為水解酸化池，水解酸化池的作用是把大分子物質分解為小分子物質減少厭氧處理負荷，另一種細菌則利用氫氣、二氧化碳以及乙酸產生CH4，由此可把厭氧消化過程概述為三階段理論，也就是整個厭氧消化可以分為三個階段，即水解、發酵、產氫產乙酸階段和產甲烷階段，該理論將厭氧發酵微生物分為發酵細菌群、產氫產乙酸菌群和產甲烷菌群。

2.1.2厭氧生物處理的特點

1、厭氧生物處理的特點

厭氧生物處理與好氧生物處理相比有許多優點，簡要介紹如下：

（1）、厭氧生物處理進水COD范圍廣，菌種馴化后抗沖擊負荷能力強。

（2）、廢水處理后，厭氧消化工藝比好氧工藝產生的污泥量少，而且剩余污泥脫水性能好，污泥處理比較容易。

（3）、厭氧生物處理工藝的副產品之一是清潔能源沼氣，沼氣熱值高，燃燒后釋放的碳氫化合物較少，可減少對大氣環境的污染。鎮平分公司沼氣利用作為今年環保一項工作。

（4）、厭氧生物處理可以節省動力消耗，由于細菌分解有機物是無氧呼吸，所以不必給系統提供氧氣，這樣就節省了曝氣設備所消耗的電能，可以同時獲得經濟效益與環境效益。

2、厭氧生物處理的缺點

（1）、厭氧生物啟動時間較長，由于厭氧生物的世代期長，增長速率較低，污泥增長緩慢，因此啟動時間較長，一般達3—6個月甚至更長。

（2）、厭氧生物處理后的廢水不能達到排放標準。厭氧法雖然負荷高，去除有機物的絕對量和進液濃度高，但其出水COD濃度高于好氧處理，菌群的物質決定去除有機物不徹底，因此必須與好氧處理結合起來使用。

（3）、厭氧有機物對有毒物質較為敏感。

（4）、厭氧生物處理可能造成二次污染，廢水中含有硫酸鹽，由于還原反應會產生H2S氣體，H2S是一種有毒和惡臭的氣體，如果系統密閉不嚴易散發引起二次污染。鎮平分公司調試階段已發生這種情況，我們正在考慮沼氣綜合利用，消除臭氣，減少污染。

2．1.3厭氧生物處理工藝

廢水厭氧生物處理技術已取得了很大的進展，已開發了很多種類的厭氧反應器，達到近10種，下面結合我公司實際，介紹UASB和IC反應器。

1、上流式厭氧污泥床反應器（簡稱UASB）

UASB反應器由三個功能區構成，即底部的布水區，中部的反應區，頂部的分離流出區，其中反應區為UASB反應器的工作主體。廢水進入UASB反應器，布水區的功能是將待處理的廢水均勻地分布在反應取得橫斷面上，反應區則包括污泥床區和懸浮區，污泥床區位于反應器的最底部，其懸浮物質量濃度可高達60—80g/L，具有良好的沉降性能和凝聚性能。廢水進入反應器首先與該部分污泥混合，廢水中有的有機物被污泥中的微生物分解沼氣，由于甲烷不溶于水，形成微小氣泡不斷上升，在上升過程中相互碰撞結合成交大的氣泡，在這種氣泡的碰撞、結合上升的攪拌作用下，使污泥床以上的污泥呈松散懸浮狀態，并與廢水充分混合接觸，廢水中的大部分有機物在這個區域被分解轉化，此區域被簡稱為反應區。 反應器的上部設有固、液、氣三相分離器，含有大量氣泡的混合液，不斷上升，到達三相分離器下部，首先將氣體進行分離，被分離出來的氣體進入氣室，并由管道引出，固液混合液進入分離器，失去氣泡攪動作用的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉淀至底部反應區，保持反應器內足夠的生物量以去除廢水中的有機物，分理出污泥的處理水進入澄清區，混合液中的污泥得到進一步分離，澄清水經溢流堰排出，在這個區域內發生泥、水、氣的分離，得到澄清的處理水和高熱值的沼氣，因此將此區稱為分離區。三相分離器是UASB的核心，但布水器的作用不容小視，布水均勻不形成死角能使污水與底部污泥充分混合，有效利用池容，布水方式等阻力布水、大阻力布水、逐點脈沖布水和堰式布水四種，我公司的厭氧裝置均采用等阻力布水。

2、IC反應器：

IC反應器與以UASB為代表的第2代厭氧反應器相比，在容積負荷、電耗、工程造價、

占地面積等諸多方面，具有絕對的優勢，是對現代高效厭氧反應器的一種突破，有著重大的理論意義和實用價值，進一步研究和開發IC反應器，推廣其應用范圍已成為當前廢水厭氧處理的重點內容之一。

2.1IC反應器的基本構造

IC反應器可以看作是由2個UASB反應器疊加串聯構成，高徑比一般為4一8，高度可達16一25m。由5部分組成:混合區、第1反應區、第2反應區、內循環系統和出水區。其中內循環系統是IC反應器的核心部分，由一級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和污泥回流管組成。參見圖1。

2.2進液和混合布水系統

廢水通過布水系統泵入反應器內， 進入布水器的廢水與從IC反應器上部返回的循環水、反應器底部的污泥有效地混合，由此產生對進液的稀釋和均質作用。為了進水能夠均勻的進入IC反應器的流化床反應室，布水系統采用了一個特別的結構設計。

2.3流化床反應室

在此部分，廢水和顆粒污泥混合物在進水與循環水的共同推動下，迅速進人流化床室。廢水和污泥之間產生強烈而有效的接觸。這導致很高的污染物向生物物質(即顆粒污泥)的傳質速率。在流化床反應室內，廢水中的絕大部分可生物降解的污染物被轉化為生物氣。這些生物氣在被稱為一級沉降的下部三相分離器處收集并導入氣體提升器，通過這個提升裝置部分泥水混合物被傳送到反應器最上部的氣液分離器，氣體分離后從反應器導出

2.4內循環系統

在氣體提升器中，氣提原理使氣、水、污泥混合物快速上升，氣體在反應器頂部分離之后，剩余的泥水混合物經過一個同心的管道向下流入反應器底部，由此在反應器內形成循環流。氣體動力來自于上升的和返回的泥水混合物中氣體含量的巨大差別，因此，這個泥水混合物的內循環不需要任何外加動力。有意思的是，這個循環流的流量隨著進液中COD的量的增大而自然增大，因此反應器具有自我調節的作用，原因是在高負荷條件下，產生更多的氣體，從而也產生更多的循環水量，導致更大程度的進水的稀釋。這對廠穩定的運行意義重大。

2.5深度凈化室

經過一級沉降之后，上升水流的主體部分繼續向上流入深度凈化室，廢水中殘存的生物可降解的COD被進一步降解，因此這個部分等于一個有效的后處理過程。產生的氣體在稱為二級沉降的上部三相分離器中收集并導出反應器，由千在深度凈化室內的污泥負荷較低、相對長的水力保留時間和接近于推流的流動狀態，廢水在此得到有效處理并避免了污泥的流失。廢水中的可生物降解COD幾乎得到完全的去除。由于大量的COD已在流化床反應室中去除，深度凈化室的產氣量很小，不足以產生很大的流體湍動，加之，內循環流動不通過深度凈化室，因此流體的上流速度很小。這兩個原因使生物污泥能很好地保留在反應器內，即使反應器負荷數倍于UASB時也如此。由于深度凈化室的污泥濃度通常較低，有相當大的今間允許流化床部分的污泥膨脹進人其中，這就防止了高峰負荷時污泥的流失。

2.6工作流程

廢水首先通過布水系統進人IC反應器底部的混合區，并與來自泥水下降管的內循環泥水混合液充分混合后進人顆粒污泥床進行COD的生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解.產生大量沼氣沼氣由一級三相分離器收集。由于沼氣產生氣提作用，使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應器頂部的氣液分離器，沼氣在該處與泥水分離并被導出處理系統。泥水混合物則沿泥水下降管進人反應器底部的混合區.并與進水充分混合后進人污泥膨脹床區，形成內循環，內循環流量可達進水流量的0.5一5倍經膨脹床處理后的廢水除一部分參與內循環外，其余污水通過一級三相分離器后，進人精處理區的顆粒污泥床區，進行剩余COD降解與產沼氣過程，提高和保證了出水水質。由于大部分COD已被降解，所以精處理區的COD負荷較低，產氣量也較少。精處理區產生的沼氣由二級三相分離器收集，通過集氣管進人氣液分離器并被導出處理系統。經過精處理區處理后的廢水經二級三相分離器作用后，上清液經出水區排走，顆粒污泥則返回精處理區污泥床。IC的內循環技術巧妙地利用污泥顆粒化、污泥回流和分級處理，大幅度提高了COD容積負荷，實現了泥水間的良好接觸，強化了傳質效果。 

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