【正文】 1/3的二氧化碳，是一種可回收的能源。厭氧生物處理具有高效低耗的特點(diǎn)，因此比好氧生物處理技術(shù)更具優(yōu)越性。即在無(wú)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。厭氧生物處理利用厭氧微生物的代謝過(guò)程，在無(wú)需提供氧氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無(wú)機(jī)物主要包括大量的生物氣和水。（2）、低能耗。（4）、污泥負(fù)荷高 。而好氧法處理單一有機(jī)物的廢水，往往還需投加其他營(yíng)養(yǎng)物，如N、P等，這就增加了運(yùn)行費(fèi)用。含氮和磷的有機(jī)物通過(guò)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。近年來(lái)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(duì)毒性物質(zhì)的耐受力。與好氧過(guò)程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等為受氫體。綜上，厭氧消化三階段的模式如圖141所示。根據(jù)其代謝功能可分為纖維素分解菌、碳水化合物分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌幾大類。常見(jiàn)的甲烷菌有甲烷桿菌、甲烷球菌、甲烷八疊球菌、甲烷螺旋菌四種類型。 圖132 溫度與有機(jī)物負(fù)荷、產(chǎn)氣量關(guān)系圖中溫或高溫厭氧消化允許的溫度變動(dòng)范圍為177。因中溫消化的溫度與人的體溫接近，故對(duì)寄生蟲卵及大腸菌的 殺滅率較低；高溫消化 對(duì)寄生蟲卵的殺滅率可達(dá)99％。污泥細(xì)胞質(zhì)（原生質(zhì)）的分子式是C5H7NO2，即合成細(xì)胞的C／N比約為5：1。低于毒閾濃度下限，對(duì)甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；在毒閾濃度范圍內(nèi)，有中等抑制作用，如果濃度是逐漸增加，則甲烷細(xì)菌可被馴化，超過(guò)毒閾濃度上限，則對(duì)甲烷細(xì)菌有強(qiáng)烈的抑制作用。硫的有利方面是：低濃度硫是細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的元素，可促進(jìn)消化進(jìn)程；硫直接與重金屬絡(luò)合形成硫化物沉淀。但由于消化液的緩沖作用，在一定范圍內(nèi)可以避免發(fā)生這種情況。蛋形殼體曲線做法如圖134（d）所示。2）排泥：消化池的排泥管設(shè)在池底，依靠消化池內(nèi)的靜壓將熟污泥排至污泥的后續(xù)處理裝置。大氣壓式見(jiàn)圖135（b）。沼氣從集氣罩通過(guò)沼氣管道輸送至貯氣柜。高壓球形罐在需要長(zhǎng)距離輸送沼氣時(shí)采用。立管數(shù)量根據(jù)攪拌氣量及立管內(nèi)的氣流速度決定。熱交換器通過(guò)熱量計(jì)算決定。池外加溫方法是在污泥進(jìn)入消化池之前，把生污泥加溫到足以達(dá)到消化溫度和補(bǔ)償消化池殼體及管道的熱損失，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可有效地殺滅生污泥中的寄生蟲卵。因此，把消化池設(shè)計(jì)成兩級(jí)，僅有約20％沼氣量沒(méi)有收集，但是由于第二級(jí)消化池?zé)o攪拌、加溫，減少了能耗，且第二級(jí)消化池有濃縮污泥的功能。消化池總高度：H＝h1＋h2＋h3＋h4＝2＋＋10＋= m。兩相消化具有池容積小，加溫與攪拌能耗少，運(yùn)行管理方便，消化更徹底的特點(diǎn)。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣，自氣化罐頂部收集后引出利用。d)左右（相當(dāng)于厭氧產(chǎn)氣反應(yīng)器的3~4倍）。不過(guò)，由于兩相（酸化、氣化）反應(yīng)器容積的不等，可能構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)一定的困難和增添一定的工作量。置于集氣室單元縫隙之下的擋板的作用為氣體反射器和防止沼氣氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的紊動(dòng)，會(huì)阻礙顆粒沉淀，包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過(guò)分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。UASB系統(tǒng)的原理是在形成沉降性能良好的污泥絮凝體的基礎(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)，使氣相、液相和固相三相得到分離。固體（污泥）由沉淀區(qū)沉淀后自行返回反應(yīng)區(qū)、沉淀后的處理水從出水槽排出。三相分離器的分離效果將直接影響反應(yīng)器的處理效果。三、 UASB反應(yīng)器的運(yùn)行效果UASB反應(yīng)器能滯留高濃度活性很強(qiáng)的顆粒狀污泥，平均濃度達(dá)30~40kgSS/m3，使處理負(fù)荷大幅度提高，可達(dá)7~15kgCOD/ (m3 UASB反應(yīng)器運(yùn)行效果與參數(shù) 表13－3廢水類型進(jìn)水COD(mg/L)溫度(℃)反應(yīng)器(m3)負(fù)荷(kgCOD/(m3與厭氧消化法相比，厭氧接觸法具有以下特點(diǎn)： 消化池污泥濃度高，其揮發(fā)性懸浮物的濃度一般為5~10g/L，耐沖擊能力強(qiáng)。此外，為保證沉淀池分離效果，在設(shè)計(jì)時(shí)，沉淀池表面負(fù)荷應(yīng)比一般廢水沉淀池表面負(fù)荷小，一般不大于1m/h，混合液在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間比一般廢水沉淀時(shí)間要長(zhǎng)，可采用4h。厭氧流化床反應(yīng)器由于使用較小的微粒，因此形成比表面積很大的生物膜，生物濃度高，流態(tài)化又充分改善了有機(jī)質(zhì)向生物膜傳遞的傳質(zhì)速率；同時(shí)它克服了厭氧濾器中可能出現(xiàn)的短路和堵塞。該工藝控制較困難，管理較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，投資和運(yùn)行成本高，而且一些流化床反應(yīng)器還需要一個(gè)單獨(dú)的預(yù)酸化反應(yīng)器，這使其造價(jià)更高，因而尚未普遍推廣。EGSB反應(yīng)器也可以看作是流化床反應(yīng)器的一種改良，區(qū)別在于EGSB反應(yīng)器不使用任何惰性的填料作為細(xì)菌的載體，細(xì)菌在EGSB中的滯留依賴細(xì)菌本身形成的顆粒污泥；同時(shí)EGSB反應(yīng)器的上流速度小于流化床反應(yīng)器，其中的顆粒污泥并未達(dá)到流態(tài)化的狀態(tài)而只是不同程度的膨脹而已，如圖（1313）所示。厭氧生物膜膨脹床工藝同膨脹顆粒污泥床相似。厭氧濾池的缺點(diǎn)是載體相當(dāng)昂貴，據(jù)估計(jì)載體的價(jià)格與構(gòu)筑物建筑價(jià)格相當(dāng)。在廢水入口處，產(chǎn)酸菌和發(fā)酵細(xì)菌占較大比例；隨著水流方向，產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌逐漸增多并占據(jù)主導(dǎo)地位。厭氧微生物附著在轉(zhuǎn)盤表面，并在其上生長(zhǎng)。下面介紹一例實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)裝置用有機(jī)玻璃制成，內(nèi)設(shè)4級(jí)生物轉(zhuǎn)盤。反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在35℃177。在試驗(yàn)中觀察到生物膜幾乎覆蓋在轉(zhuǎn)盤的整個(gè)表面，并且從第1級(jí)到第4級(jí)，隨著廢水中有機(jī)物濃度的降低，膜的厚度逐漸減小，在第4級(jí)轉(zhuǎn)盤表面上，只有一層很薄的生物膜。一些研究者認(rèn)為，應(yīng)用厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理高濃度有機(jī)廢水是可行的，厭氧微生物能迅速地附著在轉(zhuǎn)盤的表面，并在轉(zhuǎn)盤表面上生長(zhǎng)。經(jīng)一級(jí)處理后懸浮物去除率為40%，出水BOD5約為200mg/L，曝氣池容積為10000m3，MLVSS為3g/L，BOD5去除率為90%，試計(jì)算消化池的尺寸。因此，在這類反應(yīng)器中是厭氧生物膜中的微生物和懸浮生長(zhǎng)的厭氧活性污泥共同起作用。從試驗(yàn)來(lái)看，(m3起動(dòng)時(shí)，在人工合成污水中投入一些甲醇，以促進(jìn)甲烷細(xì)菌的生長(zhǎng)，并把每天所排出的廢水回流至厭氧生物轉(zhuǎn)盤。反應(yīng)器的第一級(jí)前面有一個(gè)混合室，室內(nèi)裝有一個(gè)葉片轉(zhuǎn)子，提供轉(zhuǎn)子葉片攪動(dòng)使污水均勻地經(jīng)多孔布水板進(jìn)入第一級(jí)。 圖13－15 厭氧生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造圖生物轉(zhuǎn)盤中的厭氧微生物主要以生物膜的附著生長(zhǎng)方式，適合于繁殖速度很慢的甲烷菌的生長(zhǎng)，由于厭氧微生物代謝有機(jī)物的條件是在無(wú)分子氧條件下進(jìn)行，所以在構(gòu)造上有如下特點(diǎn)：由于厭氧生物轉(zhuǎn)盤是在無(wú)氧條件下代謝有機(jī)物質(zhì)，因此不考慮利用空氣中的氧，圓盤在反應(yīng)槽的廢水中浸沒(méi)深度一般都大于好氧生物轉(zhuǎn)盤，通常采用70%~100%，軸帶動(dòng)圓盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)，使各級(jí)轉(zhuǎn)盤達(dá)到混合。d) （塊狀填料）；5~8kgCOD/ (m3d)?？梢栽谳^短的水力停留時(shí)間下取得較長(zhǎng)的污泥齡，平均細(xì)胞停留時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)100d以上，厭氧濾池的優(yōu)點(diǎn)如下： 生物固體濃度高，因此可以獲得較高的有機(jī)負(fù)荷； 微生物固體停留時(shí)間長(zhǎng)，因此可以縮短水力停留時(shí)間，耐沖擊負(fù)荷能力也較強(qiáng)； 啟動(dòng)時(shí)間短，停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比較容易； 不需污泥回流，運(yùn)行管理方便。當(dāng)有厭氧菌形成的生物膜附著在載體上時(shí)，生物膜載體顆粒的粒徑稍稍增大，一般為 ~.。為了提高上流速度。該工藝多可用來(lái)處理COD濃度較高的工業(yè)生產(chǎn)有機(jī)廢水，如酵母發(fā)酵廢水、土霉素廢水、豆制品廢水、啤酒糖化廢水、啤酒廢水和屠宰廢水等。二、 厭氧流化床厭氧流化床（AFB）與好氧流化床工藝相同，只是在厭氧條件下運(yùn)行。 增設(shè)沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和真空脫氣設(shè)備，流程較復(fù)雜。與普通厭氧消化池相比，它的水力停留時(shí)間大大縮短。UASB反應(yīng)器在所有高速厭氧反應(yīng)器中是應(yīng)用最為廣泛的。（7）排泥系統(tǒng) 其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。（2）反應(yīng)區(qū) 其中包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，有機(jī)物主要在這里被厭氧菌所分解，是反應(yīng)器的主要部位。污泥的顆粒化可使反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷。 UASB反應(yīng)器最重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的頂部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。厭氧反應(yīng)發(fā)生在污水與污泥顆粒的接觸過(guò)程，在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起內(nèi)部循環(huán)，這對(duì)于顆粒污泥的形成和維持有利。在這情況下，反應(yīng)器的COD去除率及產(chǎn)氣率有所提高?；蛘哒f(shuō)，兩相厭氧處理法具有一定的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定。反應(yīng)器出流經(jīng)沉淀進(jìn)行固液分離后，部分污泥回流至酸化罐，以保持罐中有一定的污泥濃度，剩余污泥排放。各階段的菌種、消化速度、對(duì)環(huán)境的要求、分解過(guò)程及消化產(chǎn)物等都不相同，對(duì)運(yùn)行管理方面造成諸多不便?！窘狻坑捎谑Ｓ嗷钚晕勰嗔枯^多，故采用污泥投配率為5%，消化池總?cè)莘e：用兩級(jí)消化，容積比采用一級(jí)：二級(jí)=2：1，則一級(jí)消化池容積為6400m3，用2個(gè)，每個(gè)消化池容積3200m3；二級(jí)消化池一個(gè)，容積為3200m3。（四）兩級(jí)厭氧消化兩級(jí)消化是污泥消化先后在兩個(gè)消化池中進(jìn)行。（4）加溫設(shè)備消化池加溫的目的在于維持消化池的消化溫度（中溫或高溫），使消化能有效地進(jìn)行。當(dāng)消化池池徑大于l0 m時(shí)，應(yīng)設(shè)水射器2個(gè)或2個(gè)以上。可連續(xù)攪拌，也可間歇攪拌，即在2~5h內(nèi)將全池污泥攪拌一次。圖136 貯氣柜（a）低壓浮蓋式 1水封柜；2浮蓋；3外軌；4滑輪；5—進(jìn)氣管（b）高壓球形罐 l導(dǎo)氣管；2安全閥低壓浮蓋式的浮蓋重量決定了柜內(nèi)的氣壓，柜內(nèi)氣壓一般為1177~1961Pa（120~200mmH2O），最高可達(dá)3432~4904Pa（350~500mmH2O）。溢流管從消化池蓋插入設(shè)計(jì)污泥面以下，水封管上端與大氣相通，下流管的上端水平軸線標(biāo)高高于設(shè)計(jì)污泥面，下端接入排水槽。溢流裝置常用形式有倒虹管式、大氣壓式及水封式等3種。污泥投配池一般為矩形，至少設(shè)兩個(gè)，池容根據(jù)生污泥量及投配方式確定，通常按12h的貯泥量設(shè)計(jì)。見(jiàn)圖134。當(dāng)有機(jī)酸積累，PH降低，NH3濃度減小，NH4+濃度增大。但重金屬的毒性，可以用絡(luò)合法降低。各種污泥底物含量及C/N 表131底物名稱污泥種類初次沉淀池污泥活性污泥混合污泥碳水化合物（％）脂肪、脂肪酸（％）蛋白質(zhì)（%）C/N(~)：1(~)：1(~)：1從C／N看，初次沉淀池污泥的營(yíng)養(yǎng)成分比較合適，混合污泥次之，而活性