上海市UASB厭氧反應(yīng)器
UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時(shí)，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說(shuō)明接近完混合型流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很高時(shí)污泥層和懸浮層分界不明顯

上海市UASB厭氧反應(yīng)器

(1)氧化還原電位：利用測(cè)定氧化還原電位的方法判定厭氧反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)氧化還原組分系統(tǒng)是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差，但由于氧化還原電位測(cè)定簡(jiǎn)單，和其他監(jiān)測(cè)指結(jié)合起來(lái)，一定的指導(dǎo)意義。
(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應(yīng)器機(jī)負(fù)荷過(guò)正常范圍，在其他運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會(huì)立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應(yīng)器負(fù)荷引起運(yùn)行異常的靈敏而可靠的警示指。
(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的較效指。
(4)：是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子機(jī)物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，當(dāng)處理含這類(lèi)污染物的污水時(shí)，厭氧處理出水中含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)的指。
(5)甲硫醇：甲硫醇?xì)馕?，即使含很低，人們也能憑嗅覺(jué)感覺(jué)出來(lái)。甲硫醇含量突然增加（氣味突然出現(xiàn)或加大）往往表明進(jìn)水中氯代烴類(lèi)毒物質(zhì)含量突然增加。
(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關(guān)，CO難溶于水，可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。氣相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關(guān)性，CO的含量變化與重金屬和由機(jī)毒性所引起的抑制也關(guān)系。
營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境條件
厭氧要求機(jī)物濃度較高，一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度機(jī)廢水和污泥處理。和好氧生物處理一樣，厭氧處理也要求供給面的營(yíng)養(yǎng)，但好氧細(xì)菌增殖快，機(jī)物50~60%用于細(xì)菌增殖，故對(duì)N、P要求高;而厭氧增殖慢，BOD5~10%用于合成菌體，對(duì)N、P要求低。
COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16
(好氧COD∶N∶P=100∶5∶1)

厭氧過(guò)程對(duì)環(huán)境條件要求比較嚴(yán)格:
Ⅰ、氧化還原電位(φE)與溫度
氧的溶入和氧化態(tài)、氧化劑的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+會(huì)使體系中電位升高，對(duì)厭氧消化不利。
高溫消化--500~600mv，50~55℃
中溫消化--300~380mv，30~38℃
產(chǎn)酸菌對(duì)氧還-還電位要求不甚嚴(yán)格+100~-100mv
產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧還-還電位要求嚴(yán)格<-350mv
Ⅱ、pH及堿度
pH主要取決于三個(gè)生化階段的平衡狀態(tài)，原液本身的pH和發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2分壓(20.3~40.5kpa)，正常發(fā)酵pH=7.2~7.4，機(jī)負(fù)荷太大，水解和酸化過(guò)程的生化速率大大過(guò)產(chǎn)氣速率。將導(dǎo)致水解產(chǎn)物機(jī)酸的積累使pH下降，抑制甲烷菌的機(jī)能，使氣化速率銳減，所以原液pH=6~8，發(fā)酵過(guò)程機(jī)酸濃度不過(guò)3000mg/L為佳(以乙酸計(jì))。

這就必要讓抱該觀特點(diǎn)的朋友先回憶一下初中化學(xué)，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，可以剝離開(kāi)嗎？
顯然是不能的，厭氧也是，在進(jìn)行到產(chǎn)甲烷之前的厭氧發(fā)酵過(guò)程，基本上是機(jī)物自身相互的氧化和還原（這話(huà)說(shuō)得并不嚴(yán)謹(jǐn)，但是方便理解），也就是說(shuō)機(jī)物本身是還原性的，它反應(yīng)之后變成一部分還原性更強(qiáng)，一部分還原性相對(duì)弱一些的兩種機(jī)物，而這總體上相抵消。所以如果厭氧發(fā)酵未到產(chǎn)甲烷地步，COD變化可以忽略不計(jì)（這就是水解酸化COD去除率低下的原因）。
當(dāng)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行的非常*時(shí)，產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，主要體現(xiàn)還原性也就是導(dǎo)致水中COD的甲烷因?yàn)槿芙舛鹊停撾x水相，這是產(chǎn)甲烷過(guò)程去除機(jī)物COD的原因。
基于水解和酸化兩個(gè)過(guò)程法分開(kāi)的事實(shí)，三相取決于產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷是否可以分開(kāi)。
對(duì)于三相分離器的工作原理大致可表述為：氣液固三相在氣體擾動(dòng)和液體升流的下從下方進(jìn)入三相分離器；污泥（固）撞擊在三相分離器上，上面吸附的沼氣氣泡釋放出來(lái)；沼氣氣體被三角形集氣罩收集；脫離氣體的泥水（固液相）穿過(guò)三相分離器集氣罩之間的縫隙，到達(dá)沉淀區(qū)；污泥（固）在沒(méi)氣體擾動(dòng)的條件下沉淀，落回三相分離器下方。核心是氣體被收集和污泥沉淀
原理
在厭氧處理過(guò)程中，廢水中的機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同，被終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過(guò)程中，不同微生物的代謝過(guò)程相互影響，相互制約，形成了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)高分子機(jī)物的厭氧過(guò)程的敘述，助于我們了解這一過(guò)程的基本內(nèi)容。高分子機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

水解階段

水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
高分子機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)?階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如：纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。水解速度的可由以下動(dòng)力學(xué)方程加以描述：ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/L）
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/L）
Kh——水解常數(shù)（d^-1）
T——停留時(shí)間（d）
發(fā)酵或酸化階段
發(fā)酵可定義為機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱(chēng)為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸、醇類(lèi)、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類(lèi)和參與酸化的微生物種群。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
在厭氧降解過(guò)程中，酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐受力必須加以考慮。酸化過(guò)程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過(guò)程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會(huì)減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。
產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
其某些反應(yīng)式如下：
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
厭氧污水處理工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和 SBR 工藝高，但隨著規(guī)模的增大，氧化溝和 SBR 的基建費(fèi)也成倍增加，而常規(guī)活性污泥法的投資則以較小的比例增加，兩者的差距越來(lái)越小。當(dāng)污水達(dá)到一定規(guī)模后，常規(guī)活性污泥法的投資比氧化溝與 SBR 還省，所以，污水規(guī)模越大，常規(guī)活性污泥法的就越大。常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺特點(diǎn)是處理單元多，操作管理復(fù)雜，別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過(guò)程產(chǎn)生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安操作，這些都增加了管理的難度。但由于大型污水背靠大城市，技術(shù)力量強(qiáng)，管理水平較高，能滿(mǎn)足這種要求，因而常規(guī)活性污泥法的缺特點(diǎn)不會(huì)成為限制使用的因素。

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