全的厌氧反应器汇总及其优劣探析

食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水，仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的，同时存在投资大，操作管理难，运行成本高等一系列问题。随着科研的不断深入，厌氧反应器作为一种生物膜处理方法渐渐登上舞台，它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物，以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。

目前厌氧反应器的发展已经历了三代，本期小沼将对这三代具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理，望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助！

一代反应器以厌氧消化池为代表，废水与厌氧污泥完全混合，属低负荷系统。包括：常规厌氧反应器（CADT）、全混式反应器（CSTR）、厌氧接触消化器（ACP）等。

1常规厌氧反应器（CADT）

常规厌氧反应器也叫常规沼气池，是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。

该消化器无搅拌装置，原料在其中呈自然沉淀状态，一般分为4层，自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层，其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层，因而效率较低。

2全混式反应器（CSTR）

全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置，使得原料处于完全混合状态，因而，使得活性区域遍布于整个消化区，效率相比于常规消化器明显提高，故又称消化器。该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度

及含有大量悬浮固体原料的处理。

搅拌器工作原理

工艺优点

1、原料适应性广。适用于畜禽粪便等各种有机垃圾，城市污水厂污泥稳定化处理及高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。  

2、消化池具有完全混合的流态，原料与底物接触充分，发酵速率高，容积产气率较高。

3、消化器内温度分布均匀。

4、厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构简单、能耗低、运行管理方便。

5、由于有强制机械搅拌，在高浓度状态可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。

工艺缺点

1、工艺池体体积较大，负荷较低。

2、无法分离水力停留时间和固体停留时间，污泥停留时间等于水力停留时间，反应器内不能累计足够浓度的污泥，不能滞留微生物。

3厌氧接触消化器（ACP）

厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在CSTR基础上进行了改进的一种效率较高厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。

工艺优点

1、保证污泥不流失，提高厌氧消化池内污泥浓度。

2、与普通厌氧消化池相比，水力停留时间大大缩短。

3、反应器的有机负荷率和处理效率较高。

4、适用于SS浓度较高的废水处理，如生活污水和工业废水。

5、易启动。

6、耐冲击负荷。

工艺缺点

1、去除率相对较低，增加好氧负担。

2、需污泥回流，固液分离相对困难。

3、出水水质也相对较差，对后序处理工艺产生影响。

二代厌氧反应器

二代反应器可以将固体停留时间和水力停留时间分离，能保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄，并注重培养颗粒污泥，属高负荷系统。包括：厌氧滤池（AF）、厌氧流化床和膨胀床反应器（AFBR）、升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧折流板反应器（ABR）等。

1附着膜型消化器

附着膜型消化器的特征是在反应器内安装有惰性支持物（又称填料）供微生物附着，并形成生物膜。进料中的液体和固体在穿过填料时，滞留微生物附着在生物膜内，并且在HRT相当短的情况下，可阻止微生物冲出。因其具有短的SRT而影响固体物的转化，这类反应器只适用于处理低浓度、低SS有机废水。这种消化器主要有厌氧滤器、流化床和膨胀床两种。

1）厌氧滤器（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。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。

工艺优点

1、处理能力高，滤池内可以保持较高的微生物浓度。

2、不需另设泥水分离设备，出水SS较低。

3、低操作费用，无需搅拌、效率高、运转稳定、可承受负荷变化。

4、出泥少，能耗低。

工艺缺点

1、填料费用高。

2、启动期较长。

3、易发生堵塞和短路。

4、微生物积累，增加了运转期间料液的阻力。

2）厌氧流化床和膨胀床反应器（AFBR）

流化床和膨胀床反应器属于附着生长型生物膜反应器，在其内部填有像砂粒一样大小的（半径0.2～0.5mm）惰性颗粒供微生物附着，如焦炭粉、硅藻土、粉炭灰和合成材料等，当有机污水自下而上穿过细小的颗粒层时，污水和所产气体的升流速度足以使介质颗粒呈膨胀或流动状态，每一个颗粒表面都被生物膜所覆盖，能支持更多的微生物附着，使MRT比HRT更长，因而使消化器具有更高的效率。

工艺优点

1、有较大表面积供微生物附着。

2、能承受负荷的变化。

3、可以达到更高的负荷。

4、在长时间停运后可更快地启动。

5、高浓度的微生物使运行更稳定。

6、消化器内混合状态较好。

工艺缺点

1、使颗粒膨胀或流态化需较高能耗和维持费。

2、支持介质易被冲出，损坏泵或其他设备。

3、有时需要脱气装置从出水中有效地分开介质颗粒和悬浮固体。

2

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

UASB是目前发展快的消化器之一，其特征是自下而上流动的污水流过膨胀的颗粒状的污泥床。消化器分为三个区，即污泥床、污泥层和三相分离器。分离器将气体分流并阻止固体物漂浮和冲出，使MRT比HRT大大增长，产甲烷效率明显提高，污泥床区平均只占消化器体积的30%，但80~90%的有机物在这里降解。

三相分离器是UASB厌氧消化器的关键设备，主要功能是气液分离、固液分离和污泥回流，但均由气封、沉淀区和回流缝组成。