生活污水的厌氧处理技术研究
【摘要】随着工业化进程和城市化水平的不断提高，水污染问题成为当今世界面临的主要环境问题之一。使用厌氧反应器处理生活污水是一种高效节能的手段，具有运行稳定、净化效率高、出水水质好、流程简单、占地和投资少、运行费用低等优点。该技术有良好的推广应用前景，并可取得较好的社会效益、环境效益和经济效益。
【关键词】生活污水；厌氧处理
一、序言
随着城市工业化进程的加快，城市人口迅速增长，生活污水的产生量不断增加，占到了我国年污水排放总量的70%，由于其排放量大，有机物及氮、磷化合物含量高，使得水体中藻类等浮游生物大量生长繁殖，水中溶解氧急剧下降，产生富营养化现象，破坏了水体的生态平衡，对水生动物及生态环境带来严重的危害。生活污水处理一般采用传统的二级生物处理技术，运用最为广泛的是普通活性污泥法和生物滤池，普通活性污泥法处理流程和运行管理复杂，基建费和运行费较高；生物滤池具有节约能耗、易于建造和运行方便等优点，但缺点是处理负荷低、占地大、易堵塞、造价较高。近年来，由于工业化进程的加快，生活污水水质日趋复杂，对生活污水的脱氮除磷处理也越来越受到重视，世界各国也对此进行了大量的研究工作，开发出许多污水处理工艺技术，处理效果明显，但是，很多技术仍未改变占地大、基建费高、运转费用高的状况，致使许
多城市难以筹资兴建污水厂，或因运行成本高而难以坚持运转。因此，研究建设费用低廉、节能和运行管理方便的生活污水处理新工艺和新流程已成为我国生活污水处理技术研究的重要方向。
二、厌氧处理技术的涵义与特点
厌氧处理技术由于无需曝气，污泥产量少，又可回收沼气而成为国内外普遍关注的节能污水处理技术。厌氧生物处理技术用于工业及城市污水处理已有百多年的历史，但由于效率低、处理效果不甚理想，因此推广较慢。但近三十年来厌氧技术突飞猛进，其研究、开发速度大大高于好氧技术，取得一系列重大突破。厌氧技术在高浓度可生化有机废水处理方面，具有无与伦比的优越效果，在国际国内得到普遍的认同。同时厌氧技术还被应用于难降解有机废水的预处理及深度有机废水的预处理。与好氧生物处理及其他技术相比，厌氧技术具有：无能耗或低能耗（只需对污水作提升）、污泥产量低（仅为好氧法的1/3左右）和能产生可供利用的沼气等优点。以前由于污泥浓度低，沼气产量少，以及厌氧技术发展相对滞后，污水厌氧处理技术应用相对较少。但由于好氧处理技术投资、运行费用高和污泥产量大，污水处理采用厌氧技术已越来越引起人们的关注。近年来随着微生物学、生物化学等学科的发展，人们对厌氧生物处理技术的研究不断深入，特别是高速厌氧反应器的出现推动了厌氧处理技术在高浓度有机废水处理领域的进一步发展，并且这类反应器在低浓度有机废水的处理方面也表现出巨大的发展潜力。厌氧生物处理技术如果有合适的后处理方法相配合，可以成为分散
型生活污水处理模式的核心手段，这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力，尤其适合发展中国家的情况。考虑到我国当前资金短缺、能源不足与污染日益严重的现状，厌氧处理技术在我国污水处理领域将具有很大的发展前景，值得大力推广应用。
三、厌氧处理技术在生活污水处理中的应用
1、uasb反应器处理生活污水
图1
上图1是uasb反应器处理生活污水示意图，反应器主体为无填料的空容器，其中含有大量高活性厌氧污泥（下部为污泥床层，上部为悬浮污泥层）。废水由反应器底部进入，以一定流速自下向上流动，在厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用下，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解。所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区，由于沼气已从废水中分离，沉降区不再受沼气搅拌作用的影响，废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，从而保证了反应器内高的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出。uasb反应器也有很多缺点，如：启动周期长，处理过程的初期很有可能会有絮状污泥溢出，并且uasb反应器要稳定运行需要熟练的操作技巧。
2、厌氧滤池（af）
af是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器。厌氧
菌在填充材料上附着生长形成生物膜，生物膜与填充材料一起形成固定的滤床，其结构与原理类似于好氧生物滤床。图2为上流式厌氧滤池示意图。
图2
废水进人反应器底部并均匀布水，在向上流动的过程中，废水中的有机物被生物膜吸附并分解，进而通过微生物的代谢作用将有机物转化为甲烷和二氧化碳。沼气和出水由反应器上部分别排出。填料表面的生物膜不断生长，部分老化的生物膜剥落随出水排出，在反应器后设置的沉淀池中分离成为剩余污泥。厌氧滤池可维持较高的生物量和较小的str，且具有耐冲击负荷、设备简单、能耗低、运行管理方便等特点。我国研究人员用弹性立体材料，进行了厌氧生物滤池处理生活污水的小型实验。结果表明，厌氧生物滤池可以在低温条件下成功启动，启动期为60天，常温下厌氧生物滤池能有效的去除有机污染物。
3、升流式厌氧污泥床
图3
升流式厌氧污泥床是在同一反应器内将升流式厌氧污泥床（uasb）与厌氧生物滤池（af）有机结合在一起的复合式厌氧处理工艺。如图3所示，反应器底部是设有或没有三相分离器的升流式厌氧污泥床，上部是厌氧生物滤池。污水从反应器底部进入，向上流经污泥床的污泥层，经过滤池的滤料层后排出。uasb+af复合厌氧工艺同时具有uasb和af的优点，既能充分发挥厌氧污泥床内颗
粒污泥吸附能力强、沉降性能好的优势，又能充分利用生物滤池截留生物污泥和悬浮固体，是一种处理效果好、处理费用低、适应能力强的生物处理工艺。
4、egsb反应器
与uasb反应器相比，在结构上egsb反应器增大了高径比；从目前应用及研究情况来看，egsb反应器接种物为颗粒污泥，具有良好的生物活性和沉降性能；在运行方式上egsb反应器可采用较大的水力负荷，较高的水力负荷使污泥床处于膨胀状态，有利于污泥与废水间充分接触，提高了传质效率，并有利于基质和代谢产物在颗粒污泥内外的扩散，保证了反应器在较高的容积负荷条件下正常运行。特别是在低温条件下，处理低浓度有机废水优势明显。egsb反应器作为新一代的高速厌氧反应器，较好的改善了污水与污泥的接触状态，即使在基质浓度较低的情况下，仍然可以维持相当高的基质利用率。可以预见：如何使得污泥与进水充分接触，最大限度的利用反应器中的厌氧微生物，将是今后此反应器的一个主要方向。
四、结语
总之，在我国，特别是中小城市的污水处理，受经济技术条件的局限，绝大多数未得到治理。因此，以厌氧技术为核心，开发科技含量高，设备国有化程度高，处理后水质质量高，造价低，运行费低，占地面具少的城市污水处理技术具有重要的现实意义，且具有广阔的应用前景。
参考文献：
