第二节  污水的厌氧生物处理方法

最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池，近年开发的有厌氧生物滤池、厌氧接触法，上流式厌氧污泥床反应器，分段消化法等。

一、化粪池

化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。尚可用于郊区的别墅式建筑。

图15—2示化粪池的一种构造方式。污水进入第一室，水中悬浮物或沉于池底、或浮于池面；池水一般分为三层，上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流。然后，污水进入第二室，阻拦底泥和浮渣流出池子。污水在池内的停留时间一般为12～24h。污泥在池内进行厌氧消化，一般半年左右清除一次。出水不能直接排放水体。常在绿地下设渗水系统，排除化粪池出水。

二、厌氧生物滤池

厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，如图15—3所示，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。滤料可采用拳状石质滤料，如碎石、卵石等，粒径在40mm左右，也可使用塑料填料。塑料填料具有较高的空隙率，重量也轻，但价格较贵。

根据对一些有机废水的试验结果，当温度在25℃～35℃时，在使用拳状滤料时，体积负荷率可达到3～6kgCOD/m³﹒d；在使用塑料填料时，体积负荷率可达到3～10kgCOD/m³﹒d。表15—1是某制药废水小型试验的结果。废水在进人滤池前先用NaOH调节pH值至6.8，并补充养料N和P。在连续运行的六个月内，没有排放污泥。

厌氧生物滤池的主要优点是：处理能力较高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便等。它的主要缺点是；滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。

三、厌氧接触法

对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，其流程见图15—4。废水先进人混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流人沉淀池。接触池中的污泥浓度要求很高，在12 000～15 000mg／L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2～3倍。

厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。据报道，肉类加工废水(BOD₅约1 000～1 800mg／L)在中温消化时，经过6～12h(以废水人流量计)消化，BOD₅去除率可达90％以上。

四、上流式厌氧污泥床反应器

上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是由荷兰的Lettinga教授等在1972年研制，于1977年开发的。如图15—5，废水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度(可达60~80g／L)、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH₄和CO₂。由于气态产物(消化气)的搅动和气泡粘附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。由于在反应器内保留了大量厌氧污泥，使反应器的负荷能力很大。对一般的高浓度有机废水，当水温在30℃左右时，负荷率可达10～20kg(COD)／m³﹒d。

试验结果表明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。它是一种有发展前途的厌氧处理设备。

五、分段厌氧处理法    、

根据消化可分阶段进行的事实，研究开发了二段式厌氧处理法，将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行，以使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是：水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。第二段的功能是：保持严格的厌氧条件和pH值，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。

二段式厌氧处理法的流程尚无定式，可以采用不同构筑物予以组合。例如对悬浮物高的工业废水，采用厌氧接触法与上流式厌氧污泥床反应器串联的组合已经有成功的经验，其流程如图15—6。二段式厌氧处理法具有运行稳定可靠，能承受pH值、毒物等的冲击，有机负荷率高，消化气中甲烷含量高等特点；但这种方法也有设备较多，流程和操作复杂等缺陷。研究表明，二段式并不是对各种废水都能提高负荷率。例如，对于固态有机物低的废水，不论用一段法或二段法，负荷率和效果都差不多。

前联邦德国汉诺威大学给水排水研究所在中试规模上采用二段厌氧处理法处理小麦淀粉废水。他们采用混和接触池(无污泥回流)和厌氧滤池分别作为酸化池，又采用厌氧滤池、厌氧接触法和上流式厌氧污泥床反应器分别作为甲烷化阶段反应器进行了比较试验。酸化阶段的温度为30℃，甲烷化阶段的温度为35℃～37℃。接种用的污泥是城市污水厂消化污泥。试验结果见表15—3。

采用混和接触池或厌氧滤池作为酸化反应器，效果无明显差别，得到最佳酸化产物的条件是：停留时间0.8～1.5d，此时，pH值为3.6～4.0，COD负荷率为25～50kgCOD／m³·d。酸化出水可不经中和直接进入第二段甲烷化。作为甲烷化反应器的厌氧滤池有两个，一个用塑料填料填充75％，填料的比表面积为150m²／m³；另一个仅用塑料填料填充上部25％。经过四个月的运行，厌氧滤池的运行情况比混合接触池和上流式厌氧污泥床反应器好。后两个反应器，由于产气量过高，大量污泥上浮带出，无法继续运行而停止(上流式厌氧污泥床模型的构造设计可能存在问题)。

因此，究竟采用什么样的反应器以及如何组合，要根据具体的水质等情况而定。

第三节  厌氧生物处理法的设计

厌氧生物处理系统的设计包括；流程和设备的选择；反应器和构筑物的构造和容积的确定；需热量的计算和搅拌设备的设计等。

近年，水处理工作者打破传统，联合好氧和厌氧技术以处理废水，取得了很突出的效果。有些废水，含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步降解。相当成功的例子是印染废水的处理。近年来，由于新型纺织纤维的开发和各种新型染料和助剂的应用，纺织印染厂的工业废水变得很难用传统的好氧生物法处理了。中国纺织设计研究院等研究、开发的厌氧--好氧联用工艺，为难于生物降解的纺织印染废水处理提供了成功的经验。    

采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的(A／O法)。在生产实践中，发现有些采用A／O法的污水厂同时有脱磷效果，于是，各种联合运用厌氧一缺氧一好氧反应器的研究广泛开展，出现了厌氧一缺氧一好氧法(A／A／O法)和缺氧一厌氧一好氧法(倒置A／A／O法)，可以在去除BOD、COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。