厭氧生物處理法技術研究

【資料簡介】

早在一百多年前，人們就開始使用厭氧工藝來處理生活污水污泥。1860年，法國工程師Mouras首先使用厭氧方法處理沉淀池中的固定材料。后來，德國的KarlImhoff將其開發(fā)成一個腐蝕罐和一個雙層沉淀池(也稱為Imhoff池)，至今仍在使用。從1910年到1950年，進一步發(fā)展了高效加熱攪拌污泥消化池，如厭氧接觸法，被稱為第一代厭氧反應器。由于第一代厭氧反應器不能將污泥停留時間與水力停留時間分開，污泥中溫消化池的HRT持續(xù)20～30天，大大增加了消化池的容積和面積，提高了建設成本。

為了提高厭氧反應系統(tǒng)的加工效率，研制了第二代厭氧反應器。例如：厭氧過濾器(AF)、上流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧流化床(AFB)和厭氧接觸膜膨脹床反應器(AAFEB)。它們的共同特征是可以將固體停留時間與液壓停留時間分開，這使得固體在反應堆中停留時間可以長達數(shù)百天，而且液壓停留時間可以從幾十年縮短到幾天甚至幾個小時。UASB已經(jīng)被廣泛應用于這些開發(fā)的高效厭氧處理系統(tǒng)的實際生產(chǎn)中。

AF最初是由美國斯坦福大學的兩位學者開發(fā)的。該裝置充滿礫石、鵝卵石、塑料或纖維等，并將厭氧微生物附著在填料的巨大表面，以保持較高的生物量和較少的SRT。一般采用上流方式，在中溫條件下也可采用下流方式。

UASB是一種上流式厭氧污泥床，由荷蘭農(nóng)業(yè)大學的幾位教授在AF的基礎上開發(fā)而成。其特點是在反應器上部安裝了氣、固、液三相分離器。混合氣中的污泥可以自動返回反應區(qū)，保持較大的生物量和較長的SRT，整個反應器由反應區(qū)和沉淀區(qū)兩部分組成。UASB具有較高的容積負荷率和污泥負荷率。

工作原理：廢水中的有機污染物在厭氧條件下被微生物降解。沼氣轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等，含有60%以上的甲烷，可作為鍋爐燃燒、發(fā)電等再利用的能源。這樣，兩種有機污染物都被去除，能源被循環(huán)利用。

升流式厭氧污泥床反應器的主體是一個裝有顆粒厭氧污泥的容器，反應器上部設有一個特殊的氣、液、固分離系統(tǒng)(即三相分離器)。它能保持反應器中厭氧微生物的高活性和良好的沉淀性能，且反應器的效率高于普通厭氧裝置，同時節(jié)省了投資和占地面積。其關鍵技術是三相分離器、配水系統(tǒng)和工藝條件，特別是顆粒污泥形成的工藝條件，是UASB裝置高效運行的關鍵。

當UASB用于處理高濃度污水時，UASB的容積負荷可達到10kg/m3.d-50kg/m3.d(好氧最大值為5kg/m3.d-10kg/m3.d)，HRT可縮短至10h-12h，這與污泥床中滯留的大量厭氧顆粒污泥是密不可分的。厭氧顆粒污泥多呈卵狀，直徑為0.15-5mm，具有良好的沉淀和生物活性。UASB反應器中顆粒污泥的形成通常需要幾個月的時間，但在反應器中加入惰性載體、顆粒活性炭和甲醇可以縮短顆粒污泥的形成時間。三相分離器的分離效果也是UASB成功的關鍵。同時，水解(酸化)工藝在厭氧工藝中得到了發(fā)展。

水解酸化的目的是將廢水中的不溶物轉(zhuǎn)化為可溶物，微生物難降解物轉(zhuǎn)化為可生物降解物。實踐證明，厭氧消化過程中的水解酸化段不僅能降低CODcr，而且能提高廢水的可生化性。針對這一特點，設計開發(fā)了多種類型的水解酸化反應器，對生活污水、印染廢水、食品廢水、化工廢水的處理起到了重要作用。取得了令人滿意的結果。

第二代厭氧處理工藝雖然在應用上取得了很大的成功，但在進一步擴大應用范圍方面仍然遇到許多問題，迫使人們在此基礎上繼續(xù)研究開發(fā)，從而陸續(xù)發(fā)展出第三代和新型厭氧反應器。主要包括膨脹顆粒污泥床(EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應器(IC)和厭氧隔板反應器(ABR)。