废水厌氧生物处理技术与进展摘要本文系统总结了污水厌氧生物处理技术发展历程、技术现状,并对各技术的优缺点进行了比较, 。
1引言随着我国工农业的迅速发展和城市化水平的提高，排放到环境中的工农业废水和城市废水不断增加，对环境造成严重的污染，使得可利用的水资源遭到了破坏。
为了使国民经济可持续发展，必须采取相应的对策，保护水资源。
2废水厌氧生物处理技术的发展历程①厌氧过程广泛存在于自然界中；②1881 年，法国，Louis Mouras ，“自动净化器”；③处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等处理剩余污泥的各种厌氧消化池等；——HRT 很长、处理效率很低、浓臭的气味等；④70 年代后，能源危机，现代高速厌氧反应器，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理；■厌氧接触法(Anaerobic Contact Process)■厌氧滤池(Anaerobic Filter、AF )■上流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Bed、UASB )■厌氧流化床(Anaerobic Fluidized Bed、AFB )■厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed 、AAFEB)■厌氧生物转盘(Anaerobic Rotated Biological Disc、ARBD)■挡板式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor、ABR)现代高速厌氧反应器的主要特点：——HRT 与SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则较短，反应器内生物量很高。
——HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；■⑤90 年代以后，在UASB 反应器基础上又发展起来了EGSB 和IC 反应器；——EGSB 反应器，处理低温低浓度的有机废水；——IC 反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有机负荷。
总结上述发展历程厌氧生物处理技术的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881 年由法国的Louis Mouras 所发明的“自动净化器”开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。
这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器”。
它们的共同特点是：①水力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRT会长达90 天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的HRT 也还长达20~30 天；②虽然HRT 相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；③具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。
第二阶段当进入上世纪50、60 年代，特别是70 年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。
这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧生物反应器” ，它们的主要特点有：①HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；②主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；③HRT 与SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则可以较短，反应器内生物量很高。
第三阶段进入20世纪90 年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的UASB 反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。
其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水等；而IC 反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生的大量沼气形成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。
这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器”。
它们的主要特点有：①把沉淀池中的厌氧发酵室分离出来,建成独立工作的厌氧消化反应器。
在此阶段中开发的主要处理设施有普通厌氧消化池和UASB、厌氧接触工艺、两相厌氧消化工艺、AF、AFB 等。
②把有机废水和有机污泥的处理和生物气的利用结合起来,即把环保和能源开发结合起来。
沼渣的综合利用也被当作重要任务提到了议事日程。
③处理对象除VSS外,还着眼于BOD和COD的降低以及某些有机毒物的降解。
厌氧生物处理技术的反应器主体也经历了三个时代：第一代反应器: 以厌氧消化池为代表,属于低负荷系统；第二代反应器: 可以将固体停留时间与水力停留时间分离,能够保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄,属于高负荷系统。
第三代反应器: 在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下,使固液两相充分接触,从而既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触, 以达到真正高效的目的。
3工艺现状3.0化粪池用于处理来自厕所的粪便废水。
曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。
还可用于郊区的别墅式建筑。
处理粪便并加以过滤沉淀的设备。
其原理是固化物在池底分解，上层的水化物体，进入管道流走，防止了管道堵塞，给固化物体（粪便等垃圾）有充足的时间水解。
化粪池指的是将生活污水分格沉淀，及对污泥进行厌氧消化的小型处理构筑物。
.3.1厌氧消化池厌氧消化池的特点：密闭、无氧，废水经贮存槽入池，在一定反应温度下，厌氧消化，所产甲烷由顶部集气罩输出，作燃料或化工原料。
进出料呈间歇性，贮存气设备既平衡产气和用气，也平衡池内压力，防止出料时形成负压吸入空气，从而破坏无氧环境。
厌氧消化池原理：在微生物作用下通过液化、酸性发酵和碱性发酵三个阶段后产生沼气的过程。
优点：适于高浓度废水和好氧难降解的有机废水。
（好氧：中、低浓度）。
能耗低：为ASP 的1/10。
负荷高：好氧2-4KgBOD/m3﹒d,厌氧2—10，可高达50。
剩余污泥少：易浓缩、易脱水，污泥量为ASP的5%-20%。
N、P需要少：好氧BOD:N:P为100:5:0.5，厌氧100:2.5:0.5,。
生产灵活，适应性强：可季节性、间歇性运转。
可产生有价值的副产物：如沼气。
缺点：厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。
出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。
操作控制因素比较复杂。
3.2厌氧接触工艺厌氧接触工艺( anaerobic contact pro2cess )也称厌氧活性污泥法( anaerobic activatedsludge process) 是在消化池后设置沉淀分离装置,经消化池厌氧消化后的混合液排至沉淀池分离装置进行泥水分离,澄清水由上部排出,污泥回流至厌氧消化池。
这样做既避免了污泥流失又可提高消化池容积负荷,从而大大缩短了水力停留时间。
厌氧接触工艺的一般负荷:中温为2—10kg COD/ (m3·d) ,污泥负荷0. 25kg COD/ (kg VSS·d) , 池内的MLVSS为10—15g/L。
优点:容积负荷高,水力停留时间较普通厌氧池短,易启动,耐冲击负荷。
缺点:需污泥回流,固液分离有时较困难。
3.3厌氧生物滤池厌氧生物滤池（Anaerobic Biofilter，简称AF）由美国Standford 大学的Y oung 和Mc. Carty 于1967 年在生物滤池的基础上研发，是公认的早期高效厌氧生物反应器。
厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物反应器。
厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。
污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。
厌氧生物滤池具有以下优点：（1）处理能力比一般消化池高；（2）生物量浓度高，可获得较高的有机负荷；（3）不需要专门的搅拌设备，装置简单，工艺自身能耗低；（4）微生物菌体停留时间长，耐冲击负荷能力较强；（5）无需回流污泥，运行管理方便；（6）在处理水量和负荷有较大变化的情况下，运行能保持较大的稳定性。
厌氧生物滤池的主要不足是：（1）滤池容易堵塞，尤其是底部，因此主要适用于悬浮物浓度较低的溶解性有机废水处理；（2）对布水装置要求较高，否则易发生短流，影响处理效果；（3）滤池的清洗尚无简单有效的方法。
3.4上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB（Up-flow Anaerobic SludgeBed/Blanket）。
由荷兰Lettinga教授于1977年发明。
污水自下而上通过UASB。
反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。
因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。
反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。
消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。
UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。
运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
与其他类型的厌氧反应器相较有下述优点：①污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L；②容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/（m³.d）左右，甚至能够高达15~40kgCOD/(m³.d)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。
③设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。
3.5厌氧流化床和厌氧附着膜膨化床厌氧附着膨胀床( anaerobic at tackefilm explanden bad , AAFEB)和厌氧流化床(anaerobic fluidised bed , AFB)的工作原理完全相同,操作方式也一样,只不过AFB 的膨胀率更高(习惯上把生物颗粒膨胀率为20 %左右的填料床称为膨胀床, > 30 %的称为流化床) 。
FB 工艺是一种借鉴流态化技术的一种生物反应装置,它以小粒径载体为流化粒料,废水作为流化介质,当废水以升流式通过床体时,与床体中附着于载体上的厌氧微生物不断接触反应,达到厌氧微生物降解的目的。