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厭氧生物處置，又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵，是指在厭氧條件下由厭氧或兼性微生物的共同作用，使有機物合成并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。最初的厭氧處置工藝僅被應(yīng)用于生活污水的處置，之后又被應(yīng)用于污泥消化合成，進而應(yīng)用于工業(yè)廢水的處置，并且開展了很多效果良好的厭氧生物處置工藝。傳統(tǒng)厭氧生物處置技術(shù)具有水力停留時間長、有機負(fù)荷低、池容大等的缺陷，限制了厭氧生物處置技術(shù)的推行和應(yīng)用。

隨著對全球能源短缺和溫室效應(yīng)等問題的關(guān)注，可再生能源的重要性日益顯現(xiàn)，而厭氧生物處置技術(shù)可將污廢水轉(zhuǎn)化為乙酸、甲烷、氫氣等可再生能源，既能完成資源化、能源化應(yīng)用，又能減輕環(huán)境污染。因而，關(guān)于厭氧處置技術(shù)、厭氧反響器的開發(fā)研討也變得越來越多。隨著對厭氧消化機理研討的不時深人和各種高效厭氧反響器的飛速開展，污廢水的生物處置技術(shù)曾經(jīng)成為資源和環(huán)境維護的中心技術(shù)之一。同時，污水厭氧生物處置技術(shù)以其本錢低廉、穩(wěn)定高效等特性，在高濃度有機廢水、難降解有機度水的處置范疇中得到了普遍的應(yīng)用。?

厭氧生物處置工藝的開展

第一代厭氧反響器

早在19世紀(jì)，人們就應(yīng)用厭氧工藝處置廢水廢物。1881年，法國工程師Louis Mouras創(chuàng)造了用以處置污水污泥的“自動凈化器”，從而開端了人類應(yīng)用慶氧生物過程處置廢水廢物的進程。1896年英國呈現(xiàn)了第一座用于處置生活污水的厭氧消化池，產(chǎn)生的沼氣用于照明。1904 年德國的工程師Imhoff將其開展成為Imhoff雙層沉淀池(即墮落池)，這一工藝至今依然在有效天時用。1912 年英國的伯明翰市樹立了第一個用土堤圍成的露天敞開式消化池。至1914年，美國有14座城市樹立了厭氧消化池。1925 年至1926年，美國、德國相繼建成了較為規(guī)范的消化池。二戰(zhàn)完畢后，厭氧處置技術(shù)的開展又掀起了一個高潮，高效的、可加溫和攪拌的消化池得到了開展，厭氧污泥與廢水的加溫、攪拌進步了處置效率。但從實質(zhì)上，反響器中的微生物(即厭氧污泥)與廢水或廢料是完整混合在一同的，污泥在反響器里的停留時間(SRT) 與廢水的停留時間(HRT)是相同的，因而污泥在反響器里濃度低，廢水在反響器里要停留幾天到幾十天之久，處置效果差。此時的厭氧處置技術(shù)主要用于污泥與糞肥的消化，它尚不能經(jīng)濟地用于工業(yè)廢水處理。直至1955年，Soefer開發(fā)了用以處置食品包裝廢水的厭氧接觸反響器(AC法)， 獲得了良好的效果。

如圖1所示，這種反響器是在出水沉淀池中增設(shè)了污泥回流安裝，增大了厭氧反響器中的污泥濃度，處置負(fù)荷和效率顯著進步。上述反響器被稱為第一代厭氧反響器，由于厭氧微生物生長遲緩，世代時間長，而厭氧消化池?zé)o法將水力停留時間和污泥停留時間別離， 由此形成水力停留時間必需較長。普通來講，第一代厭氧反響器處置廢水的停留時間至少需求20~30d。

第二代厭氧反響器

隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術(shù)的開展，人們認(rèn)識到進步反響器中污泥濃度的重要性，于是，基于微生物固定化原理的高效厭氧生物反響器得以開展。第二代高效厭氧生物反響器必需滿足以下兩個條件:

1)系統(tǒng)內(nèi)可以堅持大量的活性厭氧污泥；

2) 反響器進水應(yīng)與污泥堅持良好的接觸。

根據(jù)這一準(zhǔn)繩，20世紀(jì)60年代末，第一個基于微生物固定化原理的高速厭氧反響器——厭氧濾池降生。它的勝利之處在于，在反響器中加人固體填料(如沙礫等)，微生物由于附著生長在填料的外表，免于水力沖刷而得到保存，巧妙地將均勻水力停留時間與生物固體停留時間相別離，其固體停留時間能夠長達上百天，這就使得厭氧處置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。在相同的溫度下，厭氧濾池的負(fù)荷高出厭氧接觸工藝2～3倍，同時有很高的COD去除率，而且反響器內(nèi)易于培育出順應(yīng)有毒物質(zhì)的厭氧污泥。

1974 年，荷蘭研討和開發(fā)了UASB反響器技術(shù)，其最大特性是反響器內(nèi)顆粒污泥保證了高濃度的厭氧污泥，標(biāo)志著厭氧反響器的研討進入了新的時期。隨后，研討者們基于一些厭氧處置經(jīng)歷和厭氧處置所觸及的微生物學(xué)、生物化學(xué)和生化工程的最新研討成果，開發(fā)出的一批厭氧反響器被稱為第二代廢水厭氧處置反響器，其中比擬典型的有:升流式固體厭氧反響器(USR)、升流式厭氧污泥床反響器(UASB)、 厭氧濾池(AF)、厭氧流化床(AFB)等。

第二代厭氧反響器處理了厭氧微生物生長遲緩、生物量易隨液體流出等無益于反響器高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵問題，這些反響器的突出優(yōu)點有: 1)具有較高有機負(fù)荷和水力負(fù)荷，反響器容積比傳統(tǒng)安裝減少90%以上;

2)在低溫、沖擊負(fù)荷、存在抑止物等不利條件下仍可堅持良好的穩(wěn)定性;

3) 反響器構(gòu)造簡單，占空中積小，合適各種范圍，并可作為運轉(zhuǎn)單元被分離在整體的處置技術(shù)中，操作煩瑣，人工管理費用得到降低。

但是第二代厭氧反響器的缺陷依然十分明顯:關(guān)于進水無法采用高的水力和有機負(fù)荷，反響器的應(yīng)用負(fù)荷和產(chǎn)氣率遭到限制。

第三代厭氧反響器

20世紀(jì)90年代初，人們?yōu)橥瓿筛咝捬醴错懫鞯挠行н\轉(zhuǎn)，分離第二代反響器的優(yōu)缺陷，研發(fā)了第三代厭氧反響器。第三代厭氧反響用具備占空中積小、動力損耗小等特性，微生物均以顆粒污泥固定化的方式存在于反響器當(dāng)中，反響器單位容積的生物量比以往更高，能接受更高的水力負(fù)荷且具備較高的有機污染物凈化效果。反響器內(nèi)的微生物在不同區(qū)域內(nèi)生長，能夠與不同區(qū)域內(nèi)的進水充沛接觸，完成了一定水平上的生物相別離。第三代反響器的主要代表有:厭氧收縮顆粒污泥床(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反響器(IC)、升流式厭氧污泥床過濾器(UBF)等。