厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程，又称为厌氧消化。

【发展历程】

在相当长的一段时间内，厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。厌氧消化具有下列优点：无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度，所以其溶剂有机负荷达到国家标准仍需要进一步处理；初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复期较长。污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket,UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘。

本公司的厌氧生物处理核心工艺包括升流式厌氧污泥床（UASB反应器）和内循环厌氧颗粒膨胀床（IC反应器）。

【反应器组成】

UASB由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量具有良好的沉淀性能和凝聚性能的厌氧污泥。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。

沼气以微小气泡形式不断放出，并在污泥床上部与污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在沼气气室。固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，并在重力作用下沿着斜壁滑回厌氧反应区内。与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

【机理】

厌氧反应共分为四个阶段：

一般来说，废水中复杂有机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解：

（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。

（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。

（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。

（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

再上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。前三个阶段的反应速度很快，如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话，Ks（半速率常数）可以在50mg/l以下，μ可以达到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四个反应阶段通常很慢，同时也是最为重要的反应过程，在前面几个阶段中，废水的中污染物质只是形态上发生变化，COD几乎没有什么去除，只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体，使废水中COD大幅度下降。同时在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡，维持废水中的PH稳定，保证反应的连续进行。

【中试及工程应用应注意的问题】

在中试和工程设计中，为了完善厌氧系统，以下措施是必要的：

1、在反应器的形式上优先考虑推流式的活塞反应器；

2、为了减少低浓度时，基质传质速率（包括液相中的有机物向菌胶团或颗粒污泥传质以及细胞壁外向细胞壁内传质）对整个反应速率的影响，在反应器底部投加一定数量的活性炭作为载体是非常有必要的，但考虑到沼气和布水的影响，投加数量不宜过多，初步考虑为40g/L颗粒状活性炭；

3、建议在反应器的上部设置气、水、固三相分离系统；

4、设置一套完善的出水回流系统，并可以调节回流量，用仪表显示并控制；

5、出水设置MLSS浓度计加以监测，随时了解反应器的污泥情况；

6、在反应器的底部、中部、顶部设置碱度监测系统，随时监测反应器内的生物反应条件；

7、设置一套启动用的营养物质和微量元素添加系统是十分有必要的；

8、设置温度传感器，了解原水水温的变化对反应器的冲击影响；

9、进水设置流量传感器和有机物在线监测仪器，并通过程序加以显示到中央控制室中，随时计算进水污泥负荷以及上升流速；

10、必要的预处理措施，比如除渣处理措施；

11、在北方的废水处理系统，反应器建议修建在室内或采取严密的保温措施；

12、其他必要的辅助系统，如消除泥水界面泥渣层的喷淋系统。

【结论】

通过对厌氧微生物处理污水的机理研究得出，厌氧在常温状态下处理城市污水是有可能的，并且在利用厌氧反应器处理生活污水时，出水COD能够达到40mg/L，完全能满足有机物排放标准，如果加上简短曝气工艺（在去除了BOD后，只需要1.5h的时间就可以进行NH3-N到NO-N的转化）。在实际工业废水工艺设计中，更加应详细认真的作出设计前的调查和设计后的启动工作。