厌氧生物处理以其独特的特点，在有机废水、有机固体废物，乃至有机废弃物资源化方面均得到了广泛应用，如下分别予以介绍。厌氧生物处理工艺在工业废水处理中应用广泛，可应用于酿酒、制糖、淀粉生产、造纸、医药、食品加工以及化学工业等高浓度及难降解有机工业废水的处理。在大多数的高浓度工业废水处理中，厌氧生物处理都是作为初级处理与好氧处理联合应用的。厌氧生物处理工艺在污泥和垃圾处理中的应用。......
2023-06-19
厌氧生物处理的发展概述、工艺的应用现状
【摘要】：1896年出现了厌氧接触法，由于其中生物固体浓度的增加和污泥龄的延长，使处理能力大大提高，停留时间大为缩短，这被认为是现代高效厌氧生物处理的开端。在大多数的高浓度工业废水处理中，厌氧生物处理都是作为初级处理与好氧处理联合应用的。
1.厌氧生物处理的发展概述
厌氧生物处理，自问世以来已有100多年的历史，它的发展和应用大致经历了3个时期。初级阶段是20世纪20年代以前，主要应用于废水和粪便处理，其中有代表性的构筑物包括：法国的自动净化器（1881年）、英国的化粪池（1895年）和Travis池（1904年）以及德国的Imhoff Tank池（1905年）。它们的共同点是停留时间长，出水水质较差。尽管如此，由于结构简单，曾在美、德等国得到较大的推广，有些工艺沿用至今。
随着活性污泥法、生物滤池等好氧工艺的开发和应用，厌氧生物处理逐步被取代而仅应用于污泥的稳定化，应用的构筑物为消化池。20世纪40年代之前，普通消化池是唯一的实用装置，这是厌氧生物处理发展史中第二时期的主要特征。
20世纪50年代以后，厌氧生物处理技术进入第三阶段。由于工业的飞速发展，环境污染也随之日趋严重，同时面临着能源危机的挑战，使厌氧生物处理作为节省能源的方法日益受到重视，有机废水、废渣厌氧生物处理的各种新工艺的研究日趋深入。特别是20世纪70年代以来研究的一批厌氧生物处理工艺和装置，使废水厌氧生物处理系统的有机负荷和处理效率大大提高，进一步拓展了厌氧生物处理的应用领域。在第三个时期，厌氧生物处理技术的发展主要朝着两个方面发展：（1）最大限度地提高反应器中生物持有量，通过比好氧反应器中高几倍甚至几十倍的生物量，使处理效率接近或达到好氧处理的效率。在此基础上开发出大量新型厌氧反应器，其共同特征为有机负荷高、处理能力强。1896年出现了厌氧接触法，由于其中生物固体浓度的增加和污泥龄的延长，使处理能力大大提高，停留时间大为缩短，这被认为是现代高效厌氧生物处理的开端。此后又发明了厌氧填充床反应器（1969年）、升流式厌氧污泥层反应器（1979年）、厌氧流化床反应器（1979年）、厌氧膨胀床反应器（1981年）以及复合式厌氧反应器、厌氧生物转盘、厌氧序批式反应器、厌氧折流板反应器和内循环升流式厌氧污泥层反应器等一大批先进的高效厌氧生物处理反应器。此方向的典型代表是升流式厌氧污泥层反应器；（2）利用厌氧细菌的特点，采取相分离技术，开发出两相厌氧反应器，发挥不同厌氧菌群的各自特点，在各自的反应器中各司其职，充分发挥作用，从而提高转化效率。
2.厌氧生物处理工艺的应用现状
厌氧生物处理以其独有的特点，在诸多方面都获得了广泛应用。现就它在废水、废物处理及其资源化方面的应用概述如下。
（1）厌氧生物处理工艺在废水处理中的应用。厌氧生物处理工艺在工业废水处理中应用广泛，可应用于酿酒、制糖、淀粉生产、造纸、医药、食品加工以及化学工业等高浓度及难降解有机工业废水的处理。在大多数的高浓度工业废水处理中，厌氧生物处理都是作为初级处理与好氧处理联合应用的。如在柠檬酸废水处理中，由于其属于高浓度有机废水，COD最高值达到2.5万mg/L，直接采用好氧生物处理的运行费很高，所以经厌氧生物处理，使其COD值降到平均3000mg/L，然后进行好氧处理。
（2）厌氧生物处理工艺在污泥和垃圾处理中的应用。资料表明，近10年随着污水处理厂的大量兴建，污水、污泥大量增加，同时城市垃圾的年平均增长率为9%左右，并且垃圾中有机成分明显增加，严重污染人们的居住环境，对其处理已经迫在眉睫。厌氧生物处理污泥和垃圾是一种较为理想的处理方式，污泥中1kg挥发性有机物可产沼气1～1.5m3，甲烷含量为60%～75%；1kg垃圾可产生0.331m3的沼气，其甲烷含量为50%～60%。同时，厌氧消化后的剩余物用来喂蚯蚓，再以蚯蚓饲养鸡、貂等，取得了较好的综合利用效果。厌氧消化残留物经压榨脱水处理后，TS含量为70%，可作为土壤改良剂。几种厌氧反应器示意图如图9-1。
图9-1 几种厌氧反应器示意图
（a）普通消化池；（b）厌氧接触池；（c）厌氧填充床反应器；（d）厌氧流化床或膨胀床；（e）升流式厌筑污泥层反应器；（f）厌氧生物滤池；（g）厌氧折流板反应器
（3）秸秆等生物质的资源化和能源化。20世纪末，中国有70%的人口生活在农村，有6500万人没有供电，7000万人缺少燃料，主要能源来自秸秆燃烧，但利用率极低。据统计，我国农村目前作柴薪直接烧掉的农作物秸秆占了总量的65%～84%，这只利用其热能的10%左右；另一方面，在经济发展快速的农村，农民的能源供应来自煤、油的燃烧以及电力，大部分的秸秆直接在地里燃烧，造成了生物质能源的浪费及环境污染等问题。厌氧生物处理是解决这些问题的途径之一，因为各种有机废弃物通过发酵生产沼气可以明显提高热效率，沼气燃烧可使热效率提高94%。据不完全统计，到1996年底，全国有600万座沼气池，每年的总产气量有1.5～2.7亿m3，相当于l.05～1.89亿t的标准煤。研究证明，厌氧消化可以去除99%的寄生虫卵，并可以大幅度减少排泄物中的大肠菌群数。最新研究表明，利用产氢产乙酸发酵过程，以秸秆等生物质中的纤维素为底物可产生氢气，从而开发出具有应用前景的清洁能源。
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