什么是厭氧廢水處理

　　厭氧廢水處理是一種在無(wú)氧或缺氧條件下，利用厭氧微生物(主要是厭氧菌)分解廢水中有機(jī)物的廢水處理方法。以下是詳細(xì)介紹：

　　一、基本原理

　　水解階段

　　復(fù)雜的大分子有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等，首先在厭氧微生物分泌的胞外酶的作用下被分解為小分子的溶解性有機(jī)物。例如，蛋白質(zhì)會(huì)被水解為氨基酸，多糖會(huì)被分解為單糖。這一過(guò)程就像把一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器拆解成一個(gè)個(gè)小零件，為后續(xù)的反應(yīng)提供合適的底物。

　　酸化階段

　　水解后的小分子有機(jī)物在產(chǎn)酸菌的作用下被轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)、醇類、二氧化碳和氫氣等。這些短鏈脂肪酸是后續(xù)產(chǎn)甲烷過(guò)程的重要底物，例如，葡萄糖在酸化過(guò)程中可以轉(zhuǎn)化為乙酸和氫氣。

　　產(chǎn)甲烷階段

　　這是厭氧處理的關(guān)鍵階段。產(chǎn)甲烷菌利用酸化階段產(chǎn)生的短鏈脂肪酸、氫氣和二氧化碳等，生成甲烷和二氧化碳。甲烷是一種重要的能源氣體，其產(chǎn)生過(guò)程可以用化學(xué)方程式簡(jiǎn)單表示，如乙酸分解：。產(chǎn)甲烷菌是一類非常特殊的微生物，它們對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，生長(zhǎng)緩慢，是厭氧處理過(guò)程中的限速步驟。

　　二、厭氧反應(yīng)器類型

　　厭氧消化池

　　這是最傳統(tǒng)的厭氧反應(yīng)器。它一般是一個(gè)大型的、密封的池子，廢水在池中停留較長(zhǎng)時(shí)間(一般數(shù)天到數(shù)十天)，以保證有機(jī)物的充分分解。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理能力較大，能夠處理高濃度的有機(jī)廢水。但是，它的缺點(diǎn)是水力停留時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大，處理效率相對(duì)較低。例如，在處理城市污水廠的污泥時(shí)，厭氧消化池可以將污泥中的有機(jī)物分解，減少污泥的體積，同時(shí)產(chǎn)生沼氣。

　　厭氧接觸反應(yīng)器

　　這種反應(yīng)器在厭氧消化池的基礎(chǔ)上增加了污泥回流系統(tǒng)。通過(guò)污泥回流，可以使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的微生物濃度，提高處理效率。它的工作過(guò)程是廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，與厭氧污泥充分接觸，有機(jī)物被分解，處理后的廢水流出反應(yīng)器，而部分污泥則被回流到反應(yīng)器的前端。它的水力停留時(shí)間比單純的厭氧消化池短，處理效果更好，適用于處理中高濃度的有機(jī)廢水。

　　上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器

　　UASB 反應(yīng)器是目前應(yīng)用較為廣泛的高效厭氧反應(yīng)器。它的主要結(jié)構(gòu)包括底部的布水系統(tǒng)、中部的反應(yīng)區(qū)(污泥床區(qū)和懸浮污泥區(qū))和頂部的三相分離器。廢水從底部進(jìn)入，均勻地分布在反應(yīng)器中，向上流動(dòng)過(guò)程中與污泥床中的厭氧污泥充分接觸。污泥床中的微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生的沼氣帶動(dòng)污泥顆粒向上運(yùn)動(dòng)。在頂部的三相分離器中，沼氣被分離出來(lái)，污泥則返回反應(yīng)區(qū)，處理后的水流出反應(yīng)器。UASB 反應(yīng)器的處理效率高，水力停留時(shí)間短，能夠處理高濃度有機(jī)廢水，如食品加工廢水、造紙廢水等。

　　三、厭氧廢水處理的優(yōu)點(diǎn)

　　能耗低

　　與好氧處理相比，厭氧處理不需要曝氣設(shè)備向水中充入大量氧氣，從而節(jié)省了大量的電能。因?yàn)樵诤醚跆幚碇校貧馑牡碾娔苷伎偰芎牡暮艽笠徊糠郑鴧捬跆幚硎窃跓o(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行的，減少了這部分能耗。

　　產(chǎn)生沼氣可利用

　　厭氧處理過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣主要成分是甲烷，甲烷是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源。可以將沼氣收集起來(lái)，用于發(fā)電、供熱等。例如，在一些大型的污水處理廠，通過(guò)厭氧處理產(chǎn)生的沼氣可以用于廠內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行，減少對(duì)外界能源的依賴。

　　剩余污泥量少

　　厭氧微生物分解有機(jī)物主要是將其轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等氣體，相對(duì)于好氧處理，產(chǎn)生的剩余污泥量較少。這不僅減少了污泥處理的成本，也降低了污泥處置過(guò)程中可能帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

　　四、厭氧廢水處理的缺點(diǎn)和局限性

　　處理時(shí)間較長(zhǎng)

　　尤其是對(duì)于一些復(fù)雜的有機(jī)物，厭氧處理需要足夠的時(shí)間來(lái)完成各個(gè)階段的反應(yīng)。例如，對(duì)于含有難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，可能需要數(shù)天甚至數(shù)周的時(shí)間才能達(dá)到較好的處理效果，而好氧處理可能在數(shù)小時(shí)到數(shù)天內(nèi)就能完成。

　　對(duì)環(huán)境條件敏感

　　厭氧微生物對(duì)溫度、pH 值等環(huán)境條件非常敏感。例如，產(chǎn)甲烷菌適宜的溫度一般在 35 - 38℃左右，pH 值在 6.8 - 7.2 之間。如果溫度或 pH 值超出適宜范圍，微生物的活性會(huì)受到抑制，甚至死亡，從而影響處理效果。

　　出水水質(zhì)一般

　　厭氧處理后的出水通常還含有一定量的有機(jī)物，不能直接排放。一般需要進(jìn)一步進(jìn)行好氧處理或其他深度處理，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閰捬跆幚碇饕菍?fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物和氣體，對(duì)于一些小分子的溶解性有機(jī)物的去除效果有限。