厭氧反應(yīng)概述：

利用微生物生命過程中的代謝活動，將有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物，從而去除水中有機(jī)物污染的過程，成為污水的生物處理。根據(jù)代謝過程對氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧的情況下，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)物包括大量的生物氣（即沼氣）和水。

化工地埋式污水處理設(shè)備厭氧反應(yīng)  厭氣處理技術(shù)的優(yōu)勢和不足：

厭氧優(yōu)勢：

1.可作為環(huán)境保護(hù)、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)，具有良好的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

2.耗能少,運(yùn)行費(fèi)低,對中等以上(1500mg/L)濃度廢水費(fèi)用僅為好氧工藝1/3。

3.回收能源，理論上講1kgCOD可產(chǎn)生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計(jì)算，日產(chǎn)沼氣2240m3,相當(dāng)于2500m3天然氣或3.85t煤,可發(fā)電5400Kwh。

4.設(shè)備負(fù)荷高、占地少。

5.剩余污泥少,僅相當(dāng)于好氧工藝1/6～1/10。

6.對N、P等營養(yǎng)物需求低，好氧工藝要求C：N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。

7.可直接處理高濃有機(jī)廢水,不需稀釋。

8.厭氧菌可在中止供水和營養(yǎng)條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節(jié)性運(yùn)行。

9.系統(tǒng)靈活,設(shè)備簡單,易于制作管理，規(guī)模可大可小。

厭氧不足：

1.出水污染濃度高于好氧，一般不能達(dá)標(biāo);

2.對有毒性物質(zhì)敏感;

3.初次啟動緩慢，少需8-12周以上方能轉(zhuǎn)入正常水平。

反應(yīng)機(jī)理：

厭氧反應(yīng)過程是對復(fù)雜物質(zhì)(指高分子有機(jī)物以懸浮物和膠體形式存在于水中)生物降解的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。其反應(yīng)過程可分為四個階段：

1.水解階段——被細(xì)菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產(chǎn)物能被溶解于水，并透過細(xì)胞為細(xì)胞所利用。

2.發(fā)酵階段——小分子的化合物在發(fā)酵菌(即酸化菌)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物，并分泌到細(xì)胞外。這一階段主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。

3.產(chǎn)酸階段——上一階段產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

4.產(chǎn)甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新細(xì)胞物質(zhì)。原理圖如下：

a.水解階段——含有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物水解和脂類水解。

b.發(fā)酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化，以及較脂肪酸與醇類的厭氧氧化。

c.產(chǎn)乙酸階段——含有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。

d.產(chǎn)甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時(shí)，還會有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。厭氧反應(yīng)器類型：普通厭氧反應(yīng)池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(UASB)反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧流化庫反應(yīng)器、厭氧折流反應(yīng)器(ABR)、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、厭氧混臺反應(yīng)器等。

厭氧反應(yīng)的工藝控制條件：

溫度：按三種不同嗜溫厭氧菌(嗜溫5-20℃嗜溫20-42℃嗜溫42-75℃)工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧(30-35℃)、高溫厭氧(50-55℃)三種。溫度對厭氧反應(yīng)尤為重要，當(dāng)溫度低于非常非常優(yōu)下限溫度時(shí)，每下降1℃，效率下降11%。在上述范圍，溫度在1-3℃的微小波動，對厭氧反應(yīng)影響不明顯，但溫度變化過大(急速變化)，則會使污泥活力下降，度產(chǎn)生酸積累等問題。

PH：厭氧水解酸化工藝，對PH要求范圍較松，即產(chǎn)酸菌的PH應(yīng)控制4-7℃范圍內(nèi);*厭氧反應(yīng)則應(yīng)嚴(yán)格控制PH，即產(chǎn)甲烷反應(yīng)控制范圍6.5-8.0,非常非常佳范圍為6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。

氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產(chǎn)甲烷階段的非常非常優(yōu)氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應(yīng)控制進(jìn)水帶入的氧的含量，不能因以對厭氧反應(yīng)器造成不利影響。

營養(yǎng)物：厭氧反應(yīng)池營養(yǎng)物比例為C:N:P=(350-500):5:1。

水解酸化池調(diào)試

①調(diào)試工作前的先決條件

調(diào)試前的先決條件包括全部機(jī)械設(shè)備和儀表在調(diào)試工作進(jìn)行之前已經(jīng)進(jìn)行初步調(diào)試，并確認(rèn)可投入使用;所有的構(gòu)筑物和工藝管道均已經(jīng)清理完畢;各構(gòu)筑物均已經(jīng)進(jìn)行閉水試驗(yàn)，經(jīng)過監(jiān)理方和各方同意驗(yàn)收;各構(gòu)筑物經(jīng)過初期的清水試驗(yàn)，確認(rèn)構(gòu)筑物能滿足設(shè)計(jì)要求。

②確定調(diào)試過程中需要培育的菌種

通過對以往污水處理的經(jīng)驗(yàn)，活性污泥法主要菌種為細(xì)菌和有關(guān)的微生物，培育菌種的菌源采用活性污泥或者采用化糞池污泥，或者直接使用人類糞便污水作為菌源;加入的菌源要求不存在對微生物有害作用的重金屬物質(zhì)。

③初步向池內(nèi)投加污水

首先向池中加入一定量的污水，加入的污水要求有適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物濃度，它們是微生物的食源，如果營養(yǎng)不夠，就要加入無機(jī)鹽(氨鹽，氮鹽)補(bǔ)充營養(yǎng)。

④投加菌種污泥

在污水進(jìn)入池內(nèi)后加入含有菌種的人類糞便污水，觀察污水的水質(zhì)情況，直到污水中出現(xiàn)絮狀物質(zhì)，證明污泥有了活性，等待微生物的靜態(tài)生長，然后加大污水的加入量。

⑤進(jìn)一步加大污水的加入量

在上次加入污水量的基礎(chǔ)上，加大污水的投加量，重復(fù)上面的步驟。在進(jìn)行調(diào)試的過程中，要求隨時(shí)觀察水質(zhì)的變化情況，對出現(xiàn)的問題隨時(shí)處理，否則將對微生物產(chǎn)生很大的影響。

⑥加大污水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求

由于通過前期的培育，池中有了大量的微生物，可以將污水加至設(shè)計(jì)水位，重復(fù)上面的曝氣步驟，直到達(dá)到想要的結(jié)果，查看池中水質(zhì)分布情況和填料上膜的生長情況，針對性進(jìn)行下部工作。

⑦馴化

在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，池中的微生物還不能達(dá)到立即進(jìn)行連續(xù)處理的能力，要求進(jìn)水維持一段時(shí)間的間歇運(yùn)行，直到水中有了大量的微生物和掛膜已經(jīng)達(dá)到一定厚度，完成菌種的馴化，才可以連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣，不間斷的運(yùn)行。

水解酸化生物處理工藝出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代。該工藝不具有厭氧消化過程中對環(huán)境條件嚴(yán)格要求，及降解速度較慢的甲烷發(fā)酵階段，將系統(tǒng)控制在缺氧狀態(tài)下的水解酸化階段。其原理是通過水解菌、產(chǎn)酸菌釋放的酶促使水中難以生物降解的大分子物質(zhì)發(fā)生生物催化反應(yīng)，具體表現(xiàn)為斷鏈和水溶，微生物則利用水溶性底物完成胞內(nèi)生化反應(yīng)，同時(shí)排出各種有機(jī)酸。

MBR地埋式污水處理設(shè)備水解酸化過程能將廢水中的非溶解態(tài)有機(jī)物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機(jī)物，一些難于生物降解大分子物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)如有機(jī)酸等，從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后續(xù)好氧生物處理。

⑴ 水解池的啟動通過調(diào)整水力停留時(shí)間利用水解、產(chǎn)酸與甲烷菌生長速度的不同。利用水的流動造成甲烷菌在反應(yīng)器中難于繁殖的條件。省去了氣體回收部分。

⑵具有較好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力。

⑶水解過程可改變污水中有機(jī)物形態(tài)及性質(zhì)有利于后續(xù)好氧處理。水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子的有機(jī)物，可生物降解性一般較好。因此水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應(yīng)時(shí)間和處理的能耗。

⑷對固體有機(jī)物的降解可減少污泥量，其功能于消化池一樣。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的剩余污泥，故能實(shí)現(xiàn)污水、污泥同時(shí)處理，不需要經(jīng)常加熱的中溫消化池。

⑸池子不需要密閉，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價(jià)和便于維護(hù)。

⑹由于反應(yīng)控制在第二階段完成前，出水無厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕丁?/span>

生物法

傳統(tǒng)的生化法主要用于低濃度氨氮廢水處理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻５蜐舛劝钡獜U水通常具有比低的特點(diǎn)，有些生產(chǎn)廢水甚至不含COD，因此采用生物脫氮的方式處理，需要加入碳源，運(yùn)行成本很高。常見工藝有A/O或A2/O)和SBR工藝。其缺點(diǎn)是處理過程對溫度和工業(yè)廢水中某些組分的干擾非常敏感，需要的反應(yīng)器體積比較大，而且反硝化過程中會產(chǎn)生N2O，易轉(zhuǎn)化為其它影響臭氧層的氮氧化物，反硝化把NH4+這種有價(jià)值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成N2逸入空氣，造成浪費(fèi)。在A/O工藝中，為了促使反硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，一般要求C/N大于3。

空氣吹脫法

化工地埋式污水處理設(shè)備厭氧反應(yīng)  空氣吹脫法是使廢水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用廢水中氨的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮由液相轉(zhuǎn)移至氣相而達(dá)到廢水脫氨的目的。在空氣吹脫過程中，廢水pH、水溫、水力負(fù)荷及氣水比對吹脫效果有非常大的影響。一般來說，pH要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負(fù)荷為2.5-5m3/(m2•h)、氣水比2500-5000m3/m3，當(dāng)廢水處理要求更高時(shí)甚至達(dá)到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串聯(lián)操作方可滿足工藝要求。空氣吹脫法所需空氣量大，而空氣吹脫塔因?yàn)槭艿剿O(shè)備空塔氣速的限制，一般體積非常龐大，占地面積大。另外，空氣吹脫法需要在系統(tǒng)中引入第三種介質(zhì)——空氣，氨自廢水進(jìn)入空氣中，因?yàn)榭諝饬亢艽螅痹诳諝庵械臐舛群艿停仨氃俨捎盟釋笨諝膺M(jìn)行洗滌，而酸洗塔同樣體積非常龐大，而且在吸收不夠充分的情況下，容易造成二次污染，即水污染轉(zhuǎn)化為空氣污染。

空氣吹脫法一級除氨效率一般為85%左右，要達(dá)到更高的處理要求，則需要多級串連操作。另外，因?yàn)閺U水中氨的平衡濃度受溫度影響非常大，因此水溫低時(shí)采用空氣吹脫效率很低，一般不太適合在寒冷的冬季使用。在空氣吹脫工藝中，如果將廢水及空氣進(jìn)行加熱，提高操作溫度，可以提高脫氨效率，但是由于系統(tǒng)熱量無法實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，會導(dǎo)致其廢水處理單耗顯著增加，其經(jīng)濟(jì)性將受到很大的影響。通常認(rèn)為空氣吹脫法比較適用于1000mg/L以下的較低濃度氨氮廢水的處理。