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厭氧處理是在缺氧的環(huán)境里，有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化，使廢水中有機污染物的含量大幅減少，并產(chǎn)生沼氣的一種高效污水處理方式。厭氧處理作為把環(huán)境保護、能源回收與生態(tài)循環(huán)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是一種非常經(jīng)濟的處理方法，具有較好的環(huán)境與經(jīng)濟效益，在廢水處理成本上比好氧處理有優(yōu)勢，特別是對中等以上濃度（COD>1500 mg·L-1）的廢水更是如此。
與好氧處理相比，厭氧處理的成本較低，這是由于厭氧處理的動力消耗很少，以及營養(yǎng)物添加費用和污泥脫水費用的減少。即使不計沼氣作為能源所帶來的收益，厭氧法成本也僅為好氧法成本的約 l/3；如所產(chǎn)沼氣能被利用，則成本更會大大降低，甚至帶來一定利潤。厭氧處理的設(shè)備負荷高、占地少，反應(yīng)器容積負荷比好氧法要高得多，反應(yīng)器單位容積的有機物去除量也因此高得多，使用 IC 反應(yīng)器更是如此。產(chǎn)生的剩余污泥量比好氧法少得多，剩余污泥脫水性能好，濃縮時可不使用脫水劑，處理更容易。厭氧處理對氮和磷營養(yǎng)物的需求量小，好氧法氮和磷的需求量為 COD:N:P 等于 100:5:1，而厭氧法為(350~500):5:1，有機廢水一般已含有一定量的氮和磷及多種微量元素，因此厭氧方法可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。處理高濃度的有機廢水，不需要大量的稀釋水。厭氧菌種可以在終止供給廢水與營養(yǎng)的情況下保留其生物活性與良好的沉淀性能至少1 年以上，這一特性為其間斷的或季節(jié)性的運行提供了有利條件，厭氧顆粒污泥因此可作為新建厭氧處理廠的種泥出售。厭氧系統(tǒng)規(guī)模靈活，可大可小、設(shè)備簡單、易于制作，且無需昂貴的設(shè)備 [9, 10]。因此，厭氧處理作為生物處理的一種重要形式，正在不斷地開發(fā)出一系列新的厭氧處理工藝和構(gòu)筑物，已逐步克服了傳統(tǒng)厭氧工藝的缺點，在理論和實踐上取得了很大的進步。1896 年世界上第一座厭氧反應(yīng)器在英國建成 [9]，用來處理城市生活污水，所產(chǎn)生的沼氣用于城市街道照明。之后，隨著反應(yīng)器的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，厭氧處理的效率不斷提高。按照厭氧反應(yīng)器開發(fā)的年代來劃分，20 世紀(jì) 50年代以前開發(fā)的厭氧消化器為第一代厭氧反應(yīng)器，20 世紀(jì) 60 年代到 70 年代末開發(fā)的反應(yīng)器為第二代反應(yīng)器，20 世紀(jì) 80 年代以來開發(fā)的反應(yīng)器為第三代厭氧反應(yīng)器。
第一代厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)比較簡單，反應(yīng)器中的微生物（即厭氧污泥）與廢水或廢料是完全混合在一起的，污泥在反應(yīng)器里的停留時間（SRT，Sludge Retention Time）與廢水的停留時間（HRT，Hydraulic Retention Time）是相同的，因此污泥在反應(yīng)器里濃度較低，處理效果差。廢水在反應(yīng)器里要停留幾天到幾十天之久，主要用于污泥與糞肥的消化，尚不能經(jīng)濟地用于工業(yè)廢水的處理。隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術(shù)的發(fā)展，人們認識到提高反應(yīng)器中污泥濃度的重要性，于是基于微生物固定化原理，第二代厭氧反應(yīng)器得以誕生。其技術(shù)核心在于，在反應(yīng)器中加入固體填料，微生物由于附著生長在填料表面，免于水力沖刷而得到保留，巧妙地將平均水力停留時間與生物固體停留時間相分離，其固體停留時間可以長達上百天，使得厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時或幾天，使反應(yīng)器的容積得以大大縮小，利于厭氧技術(shù)用于工業(yè)化的廢水處理。污泥停留時間的延長與污泥濃度的提高使厭氧系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性，有效增強了對不良因素有毒物質(zhì)的適應(yīng)性。因此在 20 世紀(jì) 50 年代之后的 30 年里，厭氧廢水處理技術(shù)很快得到推廣應(yīng)用，成為水污染防治領(lǐng)域里一項有效的新技術(shù)。除了常見的UASB 反應(yīng)器外，第二代厭氧反應(yīng)器的代表主要還有厭氧濾器 AF （Anaerobic Filter）、固定膜膨脹床AEB （Anaerobic Expended Bed）反應(yīng)器和流化床AFB （Anaerobic Fluid Bed）反應(yīng)器。但是，第二代厭氧反應(yīng)器還存在一些問題，例如 UASB 反應(yīng)器內(nèi)可能出現(xiàn)短流現(xiàn)象，影響處理能力，當(dāng)進水中的懸浮物濃度過高時還會引起堵塞。正是對于這些問題的研究，導(dǎo)致了第三代高效厭氧反應(yīng)器的開發(fā)和利用。第二代厭氧反應(yīng)器主要基于固體停留時間與水力停留時間的分離而發(fā)展的新型反應(yīng)器，但是對于進水無法采用高的水力負荷和有機負荷的情況下，例如，在低溫條件下采用低負荷工藝時，由于在污泥床內(nèi)混合強度太低，以致無法抵消短流效應(yīng)。為了獲得高的攪拌強度，采用較高的反應(yīng)器設(shè)計以獲得高的上升流速或采用出水回流。為了解決上述問題，20 世紀(jì) 90 年代初，以升流式流化床 UABF （Upflow Anaerobic Bed Filter）反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床 EGSB （Expanded Granular S1udge Bed）、內(nèi)循環(huán) IC 反應(yīng)器和折流板ABR （Anaerobic Baffled Reacto）反應(yīng)器為典型代表的第三代厭氧反應(yīng)器相繼出現(xiàn)，這些新型反應(yīng)器大多數(shù)是在 UASB 反應(yīng)器的基礎(chǔ)上進行改進或疊加的新技術(shù)，增大了反應(yīng)產(chǎn)物沼氣上升的氣流速度，從而產(chǎn)生了“帶動”和“攪拌”作用，使厭氧反應(yīng)中泥、水得以循環(huán)。其中，以 IC 反應(yīng)器的應(yīng)用較多。
宜興五環(huán) IC反應(yīng)器 UASB 厭氧反應(yīng)器
與好氧處理相比，厭氧處理的成本較低，這是由于厭氧處理的動力消耗很少，以及營養(yǎng)物添加費用和污泥脫水費用的減少。即使不計沼氣作為能源所帶來的收益，厭氧法成本也僅為好氧法成本的約 l/3；如所產(chǎn)沼氣能被利用，則成本更會大大降低，甚至帶來一定利潤。厭氧處理的設(shè)備負荷高、占地少，反應(yīng)器容積負荷比好氧法要高得多，反應(yīng)器單位容積的有機物去除量也因此高得多，使用 IC 反應(yīng)器更是如此。產(chǎn)生的剩余污泥量比好氧法少得多，剩余污泥脫水性能好，濃縮時可不使用脫水劑，處理更容易。厭氧處理對氮和磷營養(yǎng)物的需求量小，好氧法氮和磷的需求量為 COD:N:P 等于 100:5:1，而厭氧法為(350~500):5:1，有機廢水一般已含有一定量的氮和磷及多種微量元素，因此厭氧方法可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。處理高濃度的有機廢水，不需要大量的稀釋水。厭氧菌種可以在終止供給廢水與營養(yǎng)的情況下保留其生物活性與良好的沉淀性能至少1 年以上，這一特性為其間斷的或季節(jié)性的運行提供了有利條件，厭氧顆粒污泥因此可作為新建厭氧處理廠的種泥出售。厭氧系統(tǒng)規(guī)模靈活，可大可小、設(shè)備簡單、易于制作，且無需昂貴的設(shè)備 [9, 10]。因此，厭氧處理作為生物處理的一種重要形式，正在不斷地開發(fā)出一系列新的厭氧處理工藝和構(gòu)筑物，已逐步克服了傳統(tǒng)厭氧工藝的缺點，在理論和實踐上取得了很大的進步。1896 年世界上第一座厭氧反應(yīng)器在英國建成 [9]，用來處理城市生活污水，所產(chǎn)生的沼氣用于城市街道照明。之后，隨著反應(yīng)器的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，厭氧處理的效率不斷提高。按照厭氧反應(yīng)器開發(fā)的年代來劃分，20 世紀(jì) 50年代以前開發(fā)的厭氧消化器為第一代厭氧反應(yīng)器，20 世紀(jì) 60 年代到 70 年代末開發(fā)的反應(yīng)器為第二代反應(yīng)器，20 世紀(jì) 80 年代以來開發(fā)的反應(yīng)器為第三代厭氧反應(yīng)器。
第一代厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)比較簡單，反應(yīng)器中的微生物（即厭氧污泥）與廢水或廢料是完全混合在一起的，污泥在反應(yīng)器里的停留時間（SRT，Sludge Retention Time）與廢水的停留時間（HRT，Hydraulic Retention Time）是相同的，因此污泥在反應(yīng)器里濃度較低，處理效果差。廢水在反應(yīng)器里要停留幾天到幾十天之久，主要用于污泥與糞肥的消化，尚不能經(jīng)濟地用于工業(yè)廢水的處理。隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術(shù)的發(fā)展，人們認識到提高反應(yīng)器中污泥濃度的重要性，于是基于微生物固定化原理，第二代厭氧反應(yīng)器得以誕生。其技術(shù)核心在于，在反應(yīng)器中加入固體填料，微生物由于附著生長在填料表面，免于水力沖刷而得到保留，巧妙地將平均水力停留時間與生物固體停留時間相分離，其固體停留時間可以長達上百天，使得厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時或幾天，使反應(yīng)器的容積得以大大縮小，利于厭氧技術(shù)用于工業(yè)化的廢水處理。污泥停留時間的延長與污泥濃度的提高使厭氧系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性，有效增強了對不良因素有毒物質(zhì)的適應(yīng)性。因此在 20 世紀(jì) 50 年代之后的 30 年里，厭氧廢水處理技術(shù)很快得到推廣應(yīng)用，成為水污染防治領(lǐng)域里一項有效的新技術(shù)。除了常見的UASB 反應(yīng)器外，第二代厭氧反應(yīng)器的代表主要還有厭氧濾器 AF （Anaerobic Filter）、固定膜膨脹床AEB （Anaerobic Expended Bed）反應(yīng)器和流化床AFB （Anaerobic Fluid Bed）反應(yīng)器。但是，第二代厭氧反應(yīng)器還存在一些問題，例如 UASB 反應(yīng)器內(nèi)可能出現(xiàn)短流現(xiàn)象，影響處理能力，當(dāng)進水中的懸浮物濃度過高時還會引起堵塞。正是對于這些問題的研究，導(dǎo)致了第三代高效厭氧反應(yīng)器的開發(fā)和利用。第二代厭氧反應(yīng)器主要基于固體停留時間與水力停留時間的分離而發(fā)展的新型反應(yīng)器，但是對于進水無法采用高的水力負荷和有機負荷的情況下，例如，在低溫條件下采用低負荷工藝時，由于在污泥床內(nèi)混合強度太低，以致無法抵消短流效應(yīng)。為了獲得高的攪拌強度，采用較高的反應(yīng)器設(shè)計以獲得高的上升流速或采用出水回流。為了解決上述問題，20 世紀(jì) 90 年代初，以升流式流化床 UABF （Upflow Anaerobic Bed Filter）反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床 EGSB （Expanded Granular S1udge Bed）、內(nèi)循環(huán) IC 反應(yīng)器和折流板ABR （Anaerobic Baffled Reacto）反應(yīng)器為典型代表的第三代厭氧反應(yīng)器相繼出現(xiàn)，這些新型反應(yīng)器大多數(shù)是在 UASB 反應(yīng)器的基礎(chǔ)上進行改進或疊加的新技術(shù)，增大了反應(yīng)產(chǎn)物沼氣上升的氣流速度，從而產(chǎn)生了“帶動”和“攪拌”作用，使厭氧反應(yīng)中泥、水得以循環(huán)。其中，以 IC 反應(yīng)器的應(yīng)用較多。
宜興五環(huán) IC反應(yīng)器 UASB 厭氧反應(yīng)器
