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北極星水處理網訊:一、目的：本手冊用於厭氧生物降解工藝單元的運行管理。
二、內容及對象：手冊包括有以下7個內容，即：
（1）厭氧生物反應概述；
（2）厭氧技術優勢和不足；
（3）反應機理；
（4）厭氧反應器類型；
（5）厭氧反應器工藝控制條件；
（6）啟動方式；
（7）運行管理問題及解決措施；
手冊適用於厭氧反應器操作人員、汙水站技工、化驗人員和管理人員，亦可供相關人員參考。
三、厭氧反應概述：
利用微生物生命過程中的代謝活動，將有機物分解為簡單無機物，從而去除水中有機物汙染的過程，稱為廢水的生物處理。根據代謝過程對氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介於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，把有機物轉化為無機物和少量的細胞物質，這些無機物包括大量的生物氣（即沼氣）和水。
厭氧是一種低成本廢水處理技術，把廢水治理和能源相結合，特別適合發展中國家使用。
四、厭氣處理技術的優勢和不足：
優勢：
（1）可作為環境保護、能源回收和生態良性循環結合系統的技術，具有良好的社會、經濟、環境效益。
（2）耗能少,運行費低,對中等以上(1500mg/L)濃度廢水費用僅為好氧工藝1/3。
（3）回收能源,理論上講1kgCOD可產生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高於天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10t COD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計算，日產沼氣2240m3,相當於2500m3天然氣或3.85t煤,可發電5400Kwh。
（4）設備負荷高、佔地少。
（5）剩餘汙泥少,僅相當於好氧工藝1/6～1/10。
（6）對N、P等營養物需求低，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廢水,不需稀釋。
（8）厭氧菌可在中止供水和營養條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節性運行。
（9）系統靈活,設備簡單,易於製作管理，規模可大可小。
厭氧不足:
（1）出水汙染濃度高於好氧，一般不能達標；
（2）對有毒性物質敏感；
（3）初次啟動緩慢，最少需8-12周以上方能轉入正常水平。
五、反應機理：
厭氧反應過程是對複雜物質（指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在於水中）生物降解的複雜的生態系統。其反應過程可分為四個階段：
（1）水解階段——被細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，澱粉被澱粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和胺基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解於水，並透過細胞為細胞所利用。
（2）發酵階段——小分子的化合物在發酵菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物，並分泌到細胞外。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
（3）產酸階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質。
（4）產甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。原a、 水解階段——含有蛋白質水解、碳水化合物水解和脂類水解。
a、發酵酸化階段——包括胺基酸和糖類的厭氧氧化，以及較高級脂肪酸與醇類的厭氧氧化。
b、產乙酸階段——含有從中間產物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
c、產甲烷階段——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，還會有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。
六、厭氧反應器類型：
（1）普通厭氧反應池
（2）厭氧接觸工藝
（3）升流厭氧汙泥庫(UASB)反應器
（4）內循環厭氧反應器（IC）
（5）厭氧顆粒汙泥膨脹庫(EGSR)
（6）厭氧濾料(AF)
（7）厭氧流化庫反應器
（8）厭氧折流反應器(ABR)
（9）厭氧生物轉盤
（10）厭氧混臺反應器等.
七、厭氧反應的工藝控制條件：
（1）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。溫度對厭氧反應尤為重要，當溫度低於最優下限溫度時，每下降1℃，效率下降11%。在上述範圍，溫度在1-3℃的微小波動，對厭氧反應影響不明顯，但溫度變化過大（急速變化），則會使汙泥活力下降，度產生酸積累等問題。
（2）PH：厭氧水解酸化工藝，對PH要求範圍較松，即產酸菌的PH應控制4-7℃範圍內；完全厭氧反應則應嚴格控制PH，即產甲烷反應控制範圍6.5-8.0,最佳範圍為6.8-7.2,PH低於6.3或高於7.8,甲烷化速降低。
（3）氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產甲烷階段的最優氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應控制進水帶入的氧的含量，不能因以對厭氧反應器造成不利影響。
（4）營養物：厭氧反應池營養物比例為C:N:P=(350-500):5:1。
（5）有毒有害物：
抑制和影響厭氧反應的有害物有三種：
（1）無機物：有氨、無機硫化物、鹽類、重金屬等，特別硫酸鹽和硫化物抑制作用最為嚴重；
（2）有機化合物：非極性有機化合物，含揮發性脂肪酸(VFA)、非極性酚化合物、單寧類化合物、芬香族胺基酸、焦糖化合物等五類。
（3）生物異型化合物,含氯化烴、甲醛、氰化物、洗滌劑、抗菌素等。
工藝技術參數：
（1）水力停留時間:HRT
（2）有機負荷
（3）汙泥負荷
八、厭氧反應器啟動：
（1）接種汙泥：
有顆粒汙泥時，接種汙泥數量大小10-15%，當沒有現成的汙泥時，應用最多的是汙水處理廠汙泥池的消化汙泥。稠的消化汙泥有利於顆粒汙泥形成。沒有消化汙泥和顆粒汙泥時，化糞池汙泥、新鮮牛糞、豬糞及其它家畜糞便都可利用作菌種，也可用腐敗汙泥和魚塘底泥作接種汙泥，但啟動周期較長。
沒有顆粒汙泥時，汙泥接種濃度至少不低10Kg·VSS/m3反應器容積，但接種汙泥填充量不大於反應器容積60%。汙泥接種中應防止無機汙泥、砂以及不可消化的其它物進入厭氧反應器內。
當一個厭氧反應器需要進行生物啟動時，如果需要處理的有機負荷小於該反應器最大的處理負荷時，可以按照需處理的有機物總量核算出相應的厭氧汙泥接種量，而沒有必要滿量接種，從而降低厭氧汙泥的採購成本。
那麼到底該接種多少厭氧汙泥呢？這需要了解汙泥負荷這個基本概念：汙泥負荷是指每天施加給單位質量有效厭氧汙泥的有機物的量，以SCOD的公斤數衡量，計算公式為：
汙泥負荷（kgSCOD/kgVS.d）=Q（m/d）*SCOD(mg/L)/VS(kg)
其中：
Q-厭氧反應器每日的處理量
SCOD-為廢水的溶解性cod濃度
VS-為厭氧反應器中厭氧汙泥的揮發性固體總量
（2）接種汙泥啟動：啟動分以下三個階段進行：
1、起始階段——反應池負荷從0.5-1.0kgCOD/m3d或汙泥負荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d開始。進入厭氧池消化降解廢水的混合液濃度不大於COD5000mg/L，並按要求控制進水，最低的COD負荷為1000mg/L。進液濃度不符合應進行稀釋。
進液時不要刻意嚴格控制所有工藝參數，但應特別注意乙酸濃度，應保持在1000mg/L以下。進液採用間斷衝擊形式，即每3～4小時一次，每次5-10min，之後逐步減斷間隔時間至1小時，每次進液時間逐步增長20～30min。起始階段，進水間隔時間過長時，則應每隔1小時開動泵對汙泥攪拌一次，每次3～5min。
2、啟動第二階段——當反應器容積負荷上升到2-5kgCOD/m3d時，這一階段洗出汙泥量增大，顆粒汙泥開始產生。一般講，從第一段到第二段要40d時間，此時容積負荷大約為設計負荷的50%。
3、啟動的第三階段——從容積負荷50%上升到100%，採用逐步增加進料數量和縮短進料間斷時間來實現。衡量能否獲進料量和縮短進料時間的化驗指標定控制發揮性脂肪酸VFA不大於500mg/L，當VFA超過500-1000mg/L，厭氧反應器呈現酸化狀態，超過1000mg/L則表明已經酸化，需立即採取措施停止進料，進行菌種馴化。一般來講第二段到第三段也需30-40d時間。
（3）啟動的要點
1、啟動一定要逐步進行，留有充裕的時間，並不能期望很短時間進入加料運行達到厭氧降解的目標。因為啟動實際上是使細菌從休眠狀態恢復，即活化的過程。啟動中細菌選擇、馴化、增殖過程都在進行，原厭氧汙泥中濃度較低的甲烷菌的增長速度相對於產酸菌要慢的多。因此，這時負荷一般不能高，時間不能短，每次進料要少，間隔時間要長。
2、混合進液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當超過5000mg/L，應進行出水循環和加水稀釋至要求。
3、若混合液中亞硫酸鹽濃度大於200mg/L時，則亦應稀釋至100mg/L以下才能進液。
4、負荷增加操作方式：啟動初期容積負荷可從0.2-0.5kgCOD/m3·d開始，當生物降解能力達到80%以上時，再逐步加大。若最低負荷進料，厭氧過程仍不正常COD不能消化，則進料間斷時間應延長24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標測量VFA濃度，啟動階段VFA應保持在3mmoL/L以下。
當容積負荷走到2.0kgCOD/m3d後，每次進料負荷可增大，但最大不超過20%，只有當進料增大，而VFA濃度維持不變，或仍維持在<3mmoL/L水平時，進料量才能不斷增大,進液間隔才能不斷減少。
九、厭氧生物處理中存在的問題及解決方法
原標題:收藏！厭氧反應器調試指導手冊！
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