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食品、生物、化工等行業(yè)排放大部分廢水都屬于高濃度有機(jī)廢水，僅利用常規(guī)的物化、生化處理較難達(dá)到處理目的，同時(shí)存在投資大，操作管理難，運(yùn)行成本高等一系列問題。隨著科研的不斷深入，厭氧反應(yīng)器作為一種高效的生物膜處理方法漸漸登上舞臺(tái)，它主要是利用微生物與污水中的有機(jī)物接觸吸附分解有機(jī)物，以達(dá)到有效處理有機(jī)廢水、廢棄物的目的。

目前厭氧反應(yīng)器的發(fā)展已經(jīng)歷了三代，對(duì)這三代最具代表性的厭氧反應(yīng)器及其優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行梳理，望對(duì)從事有機(jī)廢水、廢棄物處理及大中型沼氣工程的建設(shè)有所幫助！

第一代厭氧反應(yīng)器

第一代反應(yīng)器以厭氧消化池為代表，廢水與厭氧污泥完全混合，屬低負(fù)荷系統(tǒng)。包括：常規(guī)厭氧反應(yīng)器（CADT）、全混式反應(yīng)器（CSTR）、厭氧接觸消化器（ACP）等。

1、常規(guī)厭氧反應(yīng)器（CADT）

常規(guī)厭氧反應(yīng)器也叫常規(guī)沼氣池，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的工藝類型。

該消化器無(wú)攪拌裝置，原料在其中呈自然沉淀狀態(tài)，一般分為4層，自上而下依次為浮渣層、上清液層、活性層和沉渣層，其中易于消化、活動(dòng)旺盛的場(chǎng)所只限活性層，因而效率較低。我國(guó)農(nóng)村較為常見。

2、全混式反應(yīng)器（CSTR）

全混式消化器是在常規(guī)消化器中安裝了攪拌裝置，使得原料處于完全混合狀態(tài)，因而，使得活性區(qū)域遍布于整個(gè)消化區(qū)，效率相比于常規(guī)消化器明顯提高，故又稱高效消化器。該消化器常采用恒溫連續(xù)投料或半連續(xù)投料運(yùn)行，適用于高濃度及含有大量懸浮固體原料的處理。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、原料適應(yīng)性廣。適用于畜禽糞便等各種有機(jī)垃圾，城市污水廠污泥穩(wěn)定化處理及高濃度、高懸浮物、難降解有機(jī)廢水的處理。 

②、消化池具有完全混合的流態(tài)，原料與底物接觸充分，發(fā)酵速率高，容積產(chǎn)氣率較高。

③、消化器內(nèi)溫度分布均勻。

④、厭氧消化反應(yīng)與固液分離在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、運(yùn)行管理方便。

⑤、由于有強(qiáng)制機(jī)械攪拌，在高濃度狀態(tài)可有效控制原料的沉淀、分層以及表層浮渣結(jié)殼、氣體溢出不暢和短流等問題。

工藝缺點(diǎn)

①、工藝池體體積較大，負(fù)荷較低。

②、無(wú)法分離水力停留時(shí)間和固體停留時(shí)間，污泥停留時(shí)間等于水力停留時(shí)間，反應(yīng)器內(nèi)不能累計(jì)足夠濃度的污泥，不能滯留微生物。

3、厭氧接觸消化器（ACP）

厭氧接觸工藝反應(yīng)器是完全混合式的，是在CSTR基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的一種較高效率的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器排出的混合液首先在沉淀池中進(jìn)行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內(nèi)。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、保證污泥不流失，提高厭氧消化池內(nèi)污泥濃度。

②、反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷率和處理效率較高。

③、易啟動(dòng)。

④、與普通厭氧消化池相比，水力停留時(shí)間大大縮短

⑤、適用于SS濃度較高的廢水處理，如生活污水和工業(yè)廢水。

⑥、耐沖擊負(fù)荷。

工藝缺點(diǎn)

①、去除率相對(duì)較低，增加好氧負(fù)擔(dān)。

②、需污泥回流，固液分離相對(duì)困難。

③、出水水質(zhì)也相對(duì)較差，對(duì)后序處理工藝產(chǎn)生影響。

第二代厭氧反應(yīng)器

第二代反應(yīng)器可以將固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間分離，能保持大量的活性污泥和足夠長(zhǎng)的污泥齡，并注重培養(yǎng)顆粒污泥，屬高負(fù)荷系統(tǒng)。包括：厭氧濾池（AF）、厭氧流化床和膨脹床反應(yīng)器（AFBR）、升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）等。

1、附著膜型消化器

附著膜型消化器的特征是在反應(yīng)器內(nèi)安裝有惰性支持物（又稱填料）供微生物附著，并形成生物膜。進(jìn)料中的液體和固體在穿過填料時(shí)，滯留微生物附著在生物膜內(nèi)，并且在HRT相當(dāng)短的情況下，可阻止微生物沖出。因其具有短的SRT而影響固體物的轉(zhuǎn)化，這類反應(yīng)器只適用于處理低濃度、低SS有機(jī)廢水。這種消化器主要有厭氧濾器、流化床和膨脹床兩種。

1）厭氧濾器（AF）

AF是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應(yīng)器，厭氧菌在填充材料上附著生長(zhǎng)，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、處理能力高，濾池內(nèi)可以保持較高的微生物濃度。

②、不需另設(shè)泥水分離設(shè)備，出水SS較低。

③、低操作費(fèi)用，無(wú)需攪拌、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可承受負(fù)荷變化。

④、出泥少，能耗低。

工藝缺點(diǎn)

①、填料費(fèi)用高。

②、易發(fā)生堵塞和短路。

③、啟動(dòng)期較長(zhǎng)。

④、微生物積累，增加了運(yùn)轉(zhuǎn)期間料液的阻力。

2）厭氧流化床和膨脹床反應(yīng)器（AFBR）

流化床和膨脹床反應(yīng)器屬于附著生長(zhǎng)型生物膜反應(yīng)器，在其內(nèi)部填有像砂粒一樣大小的（半徑0.2～0.5mm）惰性顆粒供微生物附著，如焦炭粉、硅藻土、粉炭灰和合成材料等，當(dāng)有機(jī)污水自下而上穿過細(xì)小的顆粒層時(shí)，污水和所產(chǎn)氣體的升流速度足以使介質(zhì)顆粒呈膨脹或流動(dòng)狀態(tài)，每一個(gè)顆粒表面都被生物膜所覆蓋，能支持更多的微生物附著，使MRT比HRT更長(zhǎng)，因而使消化器具有更高的效率。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、有較大表面積供微生物附著。

②、可以達(dá)到更高的負(fù)荷。

③、高濃度的微生物使運(yùn)行更穩(wěn)定。

④、能承受負(fù)荷的變化。

⑤、在長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)后可更快地啟動(dòng)。

⑥、消化器內(nèi)混合狀態(tài)較好。

工藝缺點(diǎn)

①、使顆粒膨脹或流態(tài)化需較高能耗和維持費(fèi)。

②、支持介質(zhì)易被沖出，損壞泵或其他設(shè)備。

③、有時(shí)需要脫氣裝置從出水中有效地分開介質(zhì)顆粒和懸浮固體。

2上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）

UASB是目前發(fā)展最快的消化器之一，其特征是自下而上流動(dòng)的污水流過膨脹的顆粒狀的污泥床。消化器分為三個(gè)區(qū)，即污泥床、污泥層和三相分離器。分離器將氣體分流并阻止固體物漂浮和沖出，使MRT比HRT大大增長(zhǎng)，產(chǎn)甲烷效率明顯提高，污泥床區(qū)平均只占消化器體積的30%，但80~90%的有機(jī)物在這里降解。

三相分離器是UASB厭氧消化器的關(guān)鍵設(shè)備，主要功能是氣液分離、固液分離和污泥回流，但均由氣封、沉淀區(qū)和回流縫組成。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、消化器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有攪拌裝置及填料（除三相分離器）。

②、較長(zhǎng)的SRT及MRT使其實(shí)現(xiàn)了很高負(fù)荷率。

③、顆粒污泥的形成使微生物天然固定化，增加了工藝的穩(wěn)定性。

④、出水SS含量低。

工藝缺點(diǎn)

①、需安裝三相分離器。

②、需要有效的布水器，使進(jìn)料均勻分布。

③、要求浸水SS含量低。

④、在水力負(fù)荷較高或SS負(fù)荷較高時(shí)易流失固體和微生物。

⑤、運(yùn)行技術(shù)要求高。

3、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）

在這種消化器里，由于擋板的阻隔使污水上下折流穿過污泥層。這樣每個(gè)單元就相當(dāng)于一個(gè)反應(yīng)器，反應(yīng)器的總數(shù)等于各反應(yīng)器之和。我國(guó)前些年曾引起該型消化器，用來處理酒精廢醪的丙酮丁醇廢醪，但在實(shí)際應(yīng)用過程中其效果一直欠佳。同時(shí)由于要造成折流，使得消化器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難、造價(jià)高。目前難以在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。

第三代厭氧反應(yīng)器

第三代反應(yīng)器在將固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間相分離的前提下，使固、液兩相充分接觸，既能保持大量污泥又能使廢水和活性污泥之間充分混合、接觸，以達(dá)到真正高效的目的。包括：膨脹顆粒污泥床（EGSB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）、上流式污泥床過濾器（UBF）等。

1、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）

EGSB與UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相似，不同的是EGSB反應(yīng)器采用相當(dāng)高的上流速度，因此，在EGSB反應(yīng)器中顆粒污泥處于完全或部分“膨脹化”的狀態(tài)，即污泥床的體積由于顆粒之間平均距離的增加而擴(kuò)大。為了提高上升速度，EGSB反應(yīng)器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、在高速上升速度和產(chǎn)氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥接觸更充分。

②、水力停留時(shí)間短，反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷和處理效率高，高負(fù)荷有利于顆粒長(zhǎng)大，高的剪切力有利于形成更光滑和更密實(shí)的生物膜。

③、高徑比大，占地面積大大縮小。

④、均勻布水，污泥處于膨脹狀態(tài)，不易產(chǎn)生溝流和死角。

⑤、三相分離器工作狀態(tài)和條件穩(wěn)定。

⑥、ICOD有機(jī)負(fù)荷率高，污泥截留能力強(qiáng)。

⑦、顆粒污泥活性高，沉降性能好，顆粒大，強(qiáng)度較好，處理低濃度有機(jī)廢水優(yōu)勢(shì)明顯。

⑧、適用于中低濃度有機(jī)廢水的處理。

工藝缺點(diǎn)

①、氣溫和水溫的大幅降低會(huì)影響EGSB的運(yùn)行穩(wěn)定性。

②、投資相對(duì)較大，對(duì)廢水SS含量要求嚴(yán)格。

③、由于采用高的升流速度運(yùn)行，運(yùn)行條件和控制技術(shù)要求高。

2、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，是目前世界上效率最高的厭氧反應(yīng)器。該反應(yīng)器集UASB反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器于一身，利用反應(yīng)器內(nèi)所產(chǎn)生沼氣的提升力實(shí)現(xiàn)發(fā)酵料液的內(nèi)循環(huán)。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、通過內(nèi)循環(huán)自動(dòng)稀釋進(jìn)水，保證反應(yīng)室進(jìn)水濃度的穩(wěn)定性。

②、僅需要較短的停留時(shí)間，適用于可生化性較好的廢水處理。

③、運(yùn)行穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷效果好，容積負(fù)荷高，投資成本少。

④、上升流速大，SS不會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)大量積累，可保持污泥較高活性。

工藝缺點(diǎn)

①、在污水可生化性不是太好的情況下，由于水力停留時(shí)間較短，去除率遠(yuǎn)沒有UASB高，增加了好氧的負(fù)擔(dān)。

②、由于氣體內(nèi)循環(huán)，特別是對(duì)進(jìn)水水質(zhì)不太穩(wěn)定的廠，易導(dǎo)致出水水量不穩(wěn)定，出水水質(zhì)也相對(duì)不穩(wěn)定，有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)短暫不出水現(xiàn)象，對(duì)后序處理工藝產(chǎn)生影響。

3、上流式污泥床反應(yīng)器（UBF）

UBF反應(yīng)器是有UASB和AF結(jié)構(gòu)的復(fù)合式反應(yīng)器。反應(yīng)器的下面是高濃度顆粒污泥組成的污泥床，上部是填料及其附著的生物膜組成的濾料層。其突出優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)器上部空間所架設(shè)的填料，不但在其表面生長(zhǎng)微生物，且在其空隙截留懸浮微生物，利用原有的無(wú)效容積增加了生物總量，防止生物量的突然洗出，且由于填料的存在，夾帶污泥的氣泡在上升過程中與之碰撞，加速了污泥與氣泡的分離，從而降低了污泥的流失。

其它幾種厭氧消化器

1、升流式固定床反應(yīng)器（USR）

USR是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。原料從底部進(jìn)入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的生物質(zhì)固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT），從而提高了固體有機(jī)物的分解率和消化器的效率。在當(dāng)前畜禽養(yǎng)殖行業(yè)糞污資源化利用方面，有較多的應(yīng)用。許多大中型沼氣工程，均采用該工藝。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)三相分離器和其它構(gòu)件。

②、比重較大的固體物累積使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的固體量和生物量，保證較長(zhǎng)的微生物和固體滯留時(shí)間。

③、浮渣層不易堵塞，產(chǎn)氣效率高。

④、沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促使有機(jī)固體與厭氧微生物充分接觸反應(yīng)。

⑤、當(dāng)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，污泥沉降性能變差，出水COD升高，但一般不會(huì)造成酸化。

⑥、RT較長(zhǎng)，出水帶出的污泥不需回流，固體物可得到較徹底的消化，SS去除率60%～70%。

工藝缺點(diǎn)

①、進(jìn)料固形物懸浮物濃度控制不好，易出現(xiàn)堵塞布水管、單管布水易短流等問題。

②、對(duì)含纖維素較高的料液，表面易結(jié)殼。

③、沼渣沼液COD濃度含量較高，不適宜達(dá)標(biāo)排放，一般用于農(nóng)田施肥進(jìn)行生態(tài)化處理。

2、塞流式反應(yīng)器（PFR）

塞流式反應(yīng)器也稱推流式反應(yīng)器，是一種長(zhǎng)方形的非完全混合式反應(yīng)器。高濃度懸浮固體發(fā)酵原料從一端進(jìn)入，從另一端排出。消化器內(nèi)沼氣的產(chǎn)生可以為料液提供垂直的攪拌作用，料液在沼氣池內(nèi)無(wú)縱向混合，發(fā)酵后的料液借助于新鮮料液的推動(dòng)作用而排走。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、不需要攪拌，池形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低。

②、適用于高SS廢水的處理。

③、運(yùn)行方便，故障少，管理簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。

工藝缺點(diǎn)

①、固體物易沉淀，影響反應(yīng)器有效體積，使HRT和SRT降低，效率較低。

②、需要固體和微生物的回流作為接種物。

③、因反應(yīng)器面積、體積較大，反應(yīng)器內(nèi)難以保持一致的溫度。

④、易產(chǎn)生厚的結(jié)殼，堵塞反應(yīng)器。

3、纖維填料生物膜消化器

纖維填料固定床生物膜消化器實(shí)質(zhì)上是 AF 結(jié)構(gòu)形式的一種。采用維綸制成的纖維填料。

工藝優(yōu)點(diǎn)

①、維綸具有較好的耐腐蝕性能，在一般有機(jī)溶劑及石油等溶劑內(nèi)均不溶解，是一種理想的填料。

②、孔隙率大、理論比表面積大、不易堵塞。

③、因生物膜的表面積大，具有極強(qiáng)的消化能力。

工藝缺點(diǎn)

①、若進(jìn)料濃度過高，會(huì)造成進(jìn)料量超負(fù)荷，導(dǎo)致消化器底部物料酸化，影響消化器的穩(wěn)定運(yùn)行。

②、纖維填料若間距設(shè)計(jì)不合理，長(zhǎng)期使用易發(fā)生粘連和堵塞。

4單元混合塞流式厭氧消化器（RPR）

RPR是在高濃度、塞流及攪拌三結(jié)合厭氧消化器（HCPF）基礎(chǔ)上根據(jù)厭氧發(fā)酵的不同階段，將消化器分解成若干個(gè)單元，并通過厭氧單元內(nèi)的不同攪拌強(qiáng)度及單元之間的料液混合，實(shí)現(xiàn)高效厭氧消化的過程。

目前較為常見的幾種厭氧消化反應(yīng)器優(yōu)劣勢(shì)及適用范圍對(duì)比總結(jié)如下：

以上就是目前較為常見的厭氧消化反應(yīng)器，每一種反應(yīng)器都有其優(yōu)缺點(diǎn)，但針對(duì)不同反應(yīng)器的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都會(huì)有相應(yīng)的解決方案，以實(shí)現(xiàn)厭氧消化的高效化，故以上優(yōu)劣勢(shì)的分析與梳理，僅供大家參。