【正文】 藝與傳統(tǒng)消化池比較有一共同的特點：提高了厭氧反應(yīng)負(fù)荷和處理效率，延長了污泥停留時間，提高了污泥濃度，改善了反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)。近年來人們發(fā)現(xiàn)，厭氧細(xì)菌經(jīng)馴化后可以極大地提高其對毒性物質(zhì)的耐受力。 （4）衛(wèi)生條件較差，一般廢水中均含有硫酸鹽，厭氧條件下會產(chǎn)生硫酸鹽還原作用而放出硫化氫等氣體，其中硫化氫是一種有毒和具有惡臭的氣體，如果反應(yīng)器不能做到完全密閉，就會散發(fā)出臭氣，引起二次污染，因此，厭氧處理系統(tǒng)的各處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能密封，以防臭氣散發(fā)。含氮和磷的有機(jī)物通過厭氧消化，其所含的氮和磷被轉(zhuǎn)化為氨氮和磷酸鹽，由于只有很少的氮和磷被細(xì)胞合成利用，所以絕大部分的氮和磷以氨氮和磷酸鹽的形式在出水排出。厭氧系統(tǒng)規(guī)模靈活，可大可小，設(shè)備簡單，易于建設(shè)，無需昂貴的設(shè)備。而好氧法處理單一有機(jī)物的廢水，往往還需投加其他營養(yǎng)物，如N、P等，這就增加了運行費用。（5） 剩余污泥量少 好氧法處理污水，因為微生物繁殖速度快，剩余污泥生成率很高。（4）、污泥負(fù)荷高 。當(dāng)處理水COD在4000~5000mg/L之間，回收沼氣的經(jīng)濟(jì)效益較好。（2）、低能耗。如處理過的潔凈水可用于魚塘養(yǎng)魚和農(nóng)田灌溉；產(chǎn)生的沼氣可作為能源；剩余污泥可以作為肥料用于土壤改良。厭氧生物處理利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無機(jī)物主要包括大量的生物氣和水。當(dāng)流入廢水的BOD濃度較高，細(xì)菌在好氧狀態(tài)下增長以后，由于缺氧會使各種厭氧細(xì)菌繁殖起來。即在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧細(xì)菌降解有機(jī)物，最終產(chǎn)物是二氧化碳和甲烷氣體。厭氧生物處理活性污泥法與生物膜法是在有氧條件下，由好氧微生物降解污水中的有機(jī)物，最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，作為無害化和高效化的方法被推廣應(yīng)用。厭氧生物處理具有高效低耗的特點，因此比好氧生物處理技術(shù)更具優(yōu)越性。一般污水散發(fā)出惡臭是由于厭氧細(xì)菌增長產(chǎn)生了硫化氫、胺等氣體所造成的。此生物氣俗稱沼氣，沼氣的主要成分是約2/3的甲烷和1/3的二氧化碳，是一種可回收的能源。 厭氧處理具有下列優(yōu)點：（1）、處理成本低。厭氧處理不但能源需求很少而且還能產(chǎn)生大量的能源。（3）、應(yīng)用范圍廣。 厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷比好氧法要高得多，單位反應(yīng)器容積的有機(jī)物去除量也因此要高得多，特別是使用新一代的高速厭氧反應(yīng)器更是如此。而厭氧法處理污水，由于厭氧世代時間很長、微生物增殖緩慢，因而處理同樣數(shù)量的廢水僅產(chǎn)生相當(dāng)于好氧法1/10~1/6的剩余污泥；剩余污泥脫水性能好，脫水時可不使用或少使用絮凝劑，因此剩余污泥處理要容易得多；可減輕后續(xù)污泥處理的負(fù)擔(dān)和運行費用；污泥高度無機(jī)化，可用作農(nóng)田肥料或作為新運行的廢水處理廠的種泥出售。（7）、易管理 厭氧方法的菌種（例如厭氧顆粒污泥）可以在停止供給廢水與營養(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。目前處理工業(yè)廢水的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），從幾十立方米到上萬立方米的規(guī)模都運行良好。因為氮和磷是營養(yǎng)物質(zhì)，排入水體可引起湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化，雖然厭氧法在去除COD和BOD方面具有高效低耗的優(yōu)點，但因不能去除氮和磷，使該法的應(yīng)用存在局限性，當(dāng)被處理的廢水含有過量的氮和磷時，不能單獨采用厭氧法，而應(yīng)采用厭氧與好氧工藝相結(jié)全的處理工藝。 （5）厭氧處理去除有機(jī)物不徹底 厭氧處理廢水中有機(jī)物時往往不夠徹底，一般單獨采用厭氧生物處理不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所以厭氧處理必須要與好氧處理相配合。三、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展厭氧處理法最早用于處理城市污水處理廠的沉淀污泥，即污泥消化，后來用于處理高濃度有機(jī)廢水，采用的是普通厭氧生物處理法。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(qiáng)了對不良因素（例如有毒物質(zhì)）的適應(yīng)性，因此十幾年來，厭氧廢水處理技術(shù)得以很快推廣，成為水處理領(lǐng)域里一項有效的新技術(shù)。厭氧生物處理是一個復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成，因而可將厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)階段，既水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的水解酸化過程分別為： 單糖 （131） 脂肪 長鏈脂肪酸、甘油 （132） 蛋白質(zhì) 氨基酸 （133）由于簡單碳水化合物的分解產(chǎn)酸作用，要比含氮有機(jī)物的分解產(chǎn)氨作用迅速，故蛋白質(zhì)的分解在碳水化合物分解后產(chǎn)生。 圖13－1 有機(jī)物厭氧消化三階段模式圖雖然厭氧消化過程從理論上可分為以上3個階段，但是在厭氧反應(yīng)器中，這3個階段是同時進(jìn)行的，并保持某種程度的動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡一旦被pH值、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會導(dǎo)致低級脂肪酸的積存和厭氧進(jìn)程的異常變化，甚至?xí)?dǎo)致整個厭氧消化過程停滯。其中化糞池、堆肥等屬于自然厭氧消化，消化池屬于人工強(qiáng)化的厭氧消化。原生動物主要有鞭毛蟲、纖毛蟲和變形蟲。同型乙酸菌的種屬有乙酸桿菌，它們能夠?qū)OH2轉(zhuǎn)化成乙酸，也能將甲酸、甲醇轉(zhuǎn)化為乙酸。（二）厭氧消化的影響因素因甲烷菌對環(huán)境條件的變化最為敏感，其反應(yīng)速度決定了整個厭氧消化的反應(yīng)進(jìn)程，因此厭氧反應(yīng)的各項影響因素也以對甲烷菌的影響因素為準(zhǔn)。溫度與有機(jī)物負(fù)荷、產(chǎn)氣量關(guān)系見圖132。~℃。消化溫度與消化時間的關(guān)系，見圖133。 圖133 溫度與消化時間的關(guān)系(2) 污泥投配率污泥投配率是指每日投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分?jǐn)?shù)。攪拌的方法一般有：消化氣循環(huán)攪拌法、泵加水射器攪拌法和混合攪拌法等。因此要求C／N達(dá)到（10～20）：1為宜。(5) 有毒物質(zhì)所謂“有毒”是相對的，事實上任何一種物質(zhì)對甲烷消化都有兩方面的作用，即有促進(jìn)與抑制甲烷細(xì)菌生長的作用。 某些物質(zhì)的毒閥濃度 表132物質(zhì)名稱毒閥濃度界限（mol/L）物質(zhì)名稱毒閥濃度界限（mol/L）堿金屬和堿土金屬Ca2+,Mg2+,Na+,K+101~10+6胺類105~100重金屬Cu2+,Ni2+,Zn2+,Hg2+,Fe2+105~103有機(jī)物質(zhì)106~100H+和OH106~104在消化過程中對消化有抑制作用的物質(zhì)主要有重金屬離子、SNH有機(jī)酸等。例如當(dāng)鋅的濃度為lmg/L時，具有毒性，用硫化物沉淀法，加入Na2S后，產(chǎn)生ZnS沉淀，毒性得到降低。硫的有害方面是：若重金屬離子較少，則消化液中將產(chǎn)生過多的H2S釋放而進(jìn)入消化氣中，降低消化氣的質(zhì)量并腐蝕金屬設(shè)備（管道、鍋爐等）。當(dāng)NH4+濃度超過150mg／L時，消化即受到抑制。緩沖劑是在有機(jī)物分解過程中產(chǎn)生的，即消化液中的CO2（碳酸）及NH3（以NH3和NH4+的形式存在，NH4+一般是以NH4HCO3存在）。圖134 消化池基本池形（a）、（b）、（c）圓柱形；（d）蛋形圓柱形厭氧消化池的池徑一般為6~35m，~，池底、池蓋傾角一般取150~200，池頂集氣罩直徑取2～5m，高l～3m。杭州市四堡污水處理廠即采用的蛋形消化池。投配池應(yīng)加蓋，設(shè)排氣管及溢流管。3）溢流裝置：為避免消化池的投配過量、排泥不及時或沼氣產(chǎn)量與用氣量不平衡等情況發(fā)生時，沼氣室內(nèi)的氣壓增高致使池頂壓破。見圖135。當(dāng)池內(nèi)沼氣受到的壓力超過Δh（Δh為“U”形管內(nèi)水層高度）時，即產(chǎn)生溢流。當(dāng)沼氣受壓時，污泥或上清液通過溢流管經(jīng)水封管、下流管排入排水槽。沼氣管的管徑按日平均產(chǎn)氣量計算，管內(nèi)流速按7～8m／s計，當(dāng)消化池采用沼氣循環(huán)攪拌時，則計算管徑時應(yīng)增加攪拌循環(huán)所需沼氣量。氣壓的大小可用蓋頂加減鑄鐵塊的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）攪拌設(shè)備攪拌的目的是使池內(nèi)污泥溫度與濃度均勻，防止污泥分層或形成浮渣層，均勻池內(nèi)堿度，從而提高污泥分解速度。1）沼氣攪拌沼氣攪拌的優(yōu)點是沒有機(jī)械磨損，攪拌比較充分，可促進(jìn)厭氧分解，縮短消化時間。立管氣流速度按7~15m／s設(shè)計，攪拌氣量按每1000m3池容5~7m3／min計，空氣壓縮機(jī)的功率按每m3池容所需功率5~8W計。如果需要，可以把加壓后的部分污泥從中位管壓入消化池進(jìn)行補(bǔ)充攪拌。如池徑大于10m，可設(shè)2個或2個以上熱交換器。加溫的方法有池內(nèi)加溫和池外加溫兩種。池外加溫多采用套管式泥水熱交換器或圖134（b）的熱交換器兼混合器完成。第一級消化池有加溫、攪拌設(shè)備，并有集氣罩收集沼氣，消化溫度為33～35℃；第二級消化池沒有加溫與攪拌設(shè)備，依靠余熱繼續(xù)消化，消化溫度約為20～26℃，消化氣可收集或不收集。圖137 消化時間與產(chǎn)氣率的關(guān)系兩級消化池的設(shè)計主要是計算消化池的總有效容積，用式（1311）計算，然后按容積比為一級：二級等于1：1，2：1或3：2分成兩個池子即可。一級消化池擬用尺寸見圖138。消化池各部分容積：集氣罩容積：上蓋容積： 下錐體容積：等于上蓋容積，V4＝ m3。因此近年來研究采用兩相消化法，即根據(jù)消化機(jī)理，把第一、二階段與第三階段分別在兩個消化池中進(jìn)行，使各自都在最佳環(huán)境條件中進(jìn)行消化，使各相消化池具有更適合于消化過程三個階段各自的菌種群生長繁殖的環(huán)境。（二）、兩相厭氧生物處理的組成兩相厭氧生物處理法工藝流程，一般如圖13－9所示，工藝流程由兩大部分組成。上清液由沉淀池上部流出，作為下一步反應(yīng)器（氣化罐）的進(jìn)水。 （二）、兩相厭氧生物處理的工藝特點由于在兩相厭氧處理法中，有機(jī)物的酸化和氣化是分隔在兩個獨立的反應(yīng)器進(jìn)行，總結(jié)該工藝的特點如下。 兩相厭氧處理法系統(tǒng)的總有機(jī)負(fù)荷率較高，致使反應(yīng)器的總?cè)莘e比較小。故有機(jī)物在酸化過程中所需的反應(yīng)器容積是相當(dāng)小的。一般，在中溫度發(fā)酵（30~35℃）情況下，COD總?cè)コ蛇_(dá)90%左右，總產(chǎn)氣率達(dá)3m3/ (m3第五節(jié) 升流式厭氧污泥床（UASB法）升流式厭氧污泥床（UASB）工藝是由荷蘭人在20世紀(jì)70年代開發(fā)的，他們在研究用升流式厭氧濾池處理馬鈴薯加工廢水和甲醇廢水時取消了池內(nèi)的全部填料，并在池子的上部設(shè)置了氣、液、固三相分離器，于是一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效能很高的新型厭氧反應(yīng)器便誕生了。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應(yīng)器頂部上升，上升到表面的顆粒碰擊氣體發(fā)射板的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過流面積在接近水面時增加，因此上升流速在接近排放點降低。為了在沉淀區(qū)中取得對上升流中污泥絮體/顆粒滿意的沉淀效果，三相