厌氧塔工作原理与三代类型及常见问题解析-厌氧反应器-污水处理一体化设备厂家_地埋式 MBR 污水设备

厌氧塔的工作原理与基本构成

厌氧塔是一种常见的水处理设备，在工业、农业和生活污水处理领域均有应用，主要针对高浓度有机废水以及生活污水中的有机物质。它属于低能耗、高效率且环保的处理方式，因此受到较多关注。

其原理是借助厌氧菌对有机物进行分解与转化，把有机废水中的有机物质转变为沼气和生物胶体等，同时去除有机物中的氮、磷等元素。厌氧塔内部的微生物群落较为复杂，通常包含产甲烷古菌、硫酸盐还原菌、硝化菌等多种微生物。

根据处理方法不同，厌氧塔可分成固定床厌氧塔、悬浮再生式厌氧塔、内循环厌氧反应器等类型。其中固定床厌氧塔较为常见，在工业和农业领域应用广泛。固定床厌氧塔内部设有生物膜，底部配置气体收集管和循环水管，水流经过生物膜反应区域后，沼气和水经分离器分别排出。

厌氧塔的三代类型

厌氧塔的发展大致经历了三代，每一代在结构和运行方式上都有不同特点。

第一代厌氧塔

第一代以厌氧消化池为代表，废水与厌氧污泥完全混合，属于低负荷系统，包括常规厌氧塔（CADT）、全混式塔（CSTR）、厌氧接触消化器（ACP）等。

常规厌氧塔（CADT）：也称常规沼气池，结构简单、应用广泛。该消化器没有搅拌装置，原料在其中自然沉淀，一般分为4层，自上而下为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层。易于消化、活动旺盛的区域仅限活性层，因此效率较低，在我国农村较为常见。
全混式塔（CSTR）：在常规消化器基础上安装搅拌装置，使原料处于完全混合状态，活性区域遍布整个消化区，效率比常规消化器明显提高。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。
厌氧接触消化器（ACP）：完全混合式，是在CSTR基础上改进的一种厌氧塔。塔排出的混合液先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥回流至厌氧消化池内。

第二代厌氧塔

第二代能将固体停留时间和水力停留时间分离，保持大量活性污泥和足够长的污泥龄，并注重培养颗粒污泥，属于高负荷系统，包括厌氧滤池（AF）、厌氧流化床和膨胀床塔（AFBR）、升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧折流板塔（ABR）等。

附着膜型消化器：在塔内安装惰性支持物（填料）供微生物附着并形成生物膜。进料中的液体和固体穿过填料时，滞留微生物附着在生物膜内，在HRT较短的情况下可阻止微生物冲出。因其SRT短而影响固体物转化，这类塔只适用于处理低浓度、低SS有机废水。主要有厌氧滤器和流化床、膨胀床两种。
- 厌氧滤器（AF）：采用填充材料作为微生物载体，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滤床，可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床。
- 厌氧流化床和膨胀床塔（AFBR）：属于附着生长型生物膜塔，内部填有砂粒大小的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。有机污水自下而上穿过细小颗粒层时，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，每个颗粒表面都被生物膜覆盖，能支持更多微生物附着，使MRT比HRT更长，消化器效率更高。
升流式厌氧污泥床塔（UASB）：目前发展较成熟的消化器之一，特征是自下而上流动的污水流过膨胀的颗粒状污泥床。消化器分为污泥床、污泥层和三相分离器三个区。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，由气封、沉淀区和回流缝组成。
厌氧折流板塔（ABR）：在消化器里，挡板阻隔使污水上下折流穿过污泥层，每个单元相当于一个塔，塔的总数等于各塔之和。我国前些年曾引进该型消化器，用来处理酒精废醪的丙酮丁醇废醪，但实际应用效果一直欠佳。同时由于要造成折流，消化器结构复杂、施工难、造价高，目前难以在生产中广泛应用。

第三代厌氧塔

第三代在将固体停留时间和水力停留时间分离的前提下，使固、液两相充分接触，既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触。包括膨胀颗粒污泥床（EGSB）、内循环厌氧塔（IC）、上流式污泥床过滤器（UBF）等。

膨胀颗粒污泥床塔（EGSB）：与UASB塔结构相似，不同之处是EGSB塔采用相当高的流动速度，因此颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”状态，即污泥床体积由于颗粒之间平均距离的增加而扩大。为了提高上升速度，EGSB塔采用较大的高度与直径比和很大的回流比。
内循环厌氧塔（IC）：目前世界上效率较高的厌氧塔之一。该塔集UASB塔和流化床塔于一身，利用塔内所产生沼气的提升力实现发酵料液的内循环。工艺优点包括：通过内循环自动稀释进水，保证反应室进水浓度的稳定性；运行稳定，抗冲击负荷效果好，容积负荷高，投资成本少；仅需要较短的停留时间，适用于可生化性较好的废水处理；上升流速大，SS不会在塔内大量积累，可保持污泥较高活性。
上流式污泥床塔（UBF）：有UASB和AF结构的复合式塔。塔的下面是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层。其突出优势是塔上部空间所架设的填料，不仅在其表面生长微生物，且在其空隙截留悬浮微生物，利用原有的无效容积增加了生物总量，防止生物量的突然洗出，且由于填料的存在，夹带污泥的气泡在上升过程中与之碰撞，加速了污泥与气泡的分离，从而降低了污泥的流失。

其他几种厌氧消化器

升流式固定床塔（USR）：结构简单，适用于高悬浮固体原料。原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期（SRT）和微生物滞留期（MRT），从而提高固体有机物的分解率和消化器的效率。在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面有较多应用，许多大中型沼气工程均采用该工艺。
塞流式塔（PFR）：也称推流式塔，是一种长方形的非完全混合式塔。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出。消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。
纤维填料生物膜消化器：实质上是AF结构形式的一种，采用维纶制成的纤维填料。
单元混合塞流式厌氧消化器（RPR）：在高浓度、塞流及搅拌三结合厌氧消化器（HCPF）基础上，根据厌氧发酵的不同阶段，将消化器分解成若干个单元，并通过厌氧单元内的不同搅拌强度及单元之间的料液混合，实现厌氧消化的过程。

厌氧塔的优点与局限

固定床厌氧塔处理效率高、占地面积小、运行成本低，因此在高浓度有机废水、饲料加工废水、油脂废水等领域应用广泛。但固定床厌氧塔也存在一些问题，如反应容易出现堵塞、气液分离效果不佳等。在使用和维护方面需注意固定床材料、反应温度、进出水口设置等关键问题。

总体而言，厌氧塔是一种高效的水处理设备。实践中根据实际情况选用不同种类的厌氧塔以及合适的处理方法，可以获得理想的处理效果和效益。

常见问题及解决办法

厌氧塔解决水平高，通常用于处理高浓度有机污水，在污水处理系统日常运作中极为关键。运行过程中常会遇到颗粒污泥生长过慢、产气不足、跑泥等现象，以下针对这些常见问题分别说明原因与解决办法。

厌氧塔颗粒污泥生长过度迟缓
原因：营养成分与微量元素不够；进水预酸化度过高；污泥负荷过低；颗粒污泥洗出；颗粒污泥分裂。
解决方法：提升漏液营养成分与微量元素的浓度值；减少预酸化程度；提升反应器负荷。
反应器过负荷
原因：反应器泥量不够或淤泥产甲烷活性不够。
解决方法：提升淤泥活性；提升淤泥量；提升种泥量或促进淤泥生长；减少淤泥洗出。
淤泥产甲烷活性不够
原因：营养成分与微量元素不够；产酸菌生长过度旺盛；有机悬浮物在反应器中积累；反应器中温度减少；污水处理中存在有毒物或产生控制活性的环境条件，无机化合物如钙离子造成沉淀。
解决方法：添加营养成分与微量元素；提升污水处理预酸化度；减少反应器负荷；提升温度；减少悬浮物浓度值；减少漏液中钙离子浓度；在厌氧反应器前选用沉淀池。
颗粒污泥洗出
原因：气体集聚于空的颗粒物中，在低温、低负荷、低漏液浓度值易产生大而空的颗粒污泥；颗粒产生分层构造，产酸菌在颗粒污泥外大量遮盖使产气菌集聚在颗粒内；颗粒污泥因污水处理中含大量蛋白质和脂肪而有上浮趋势。
解决方法：加大污泥负荷；使用更稳定的工艺条件，提升污水处理预酸化程度；选用预处理（沉淀或化学絮凝）除去蛋白与脂肪。
絮状的淤泥或表层松散“起毛”的颗粒污泥产生并被洗出
原因：漏液中悬浮物的产酸菌的功效使颗粒污泥集聚在一起；在颗粒表层或以悬浮状态大量生产产酸菌；表层“起毛”颗粒产生，产酸菌大量附着于颗粒表层。
解决方法：从漏液除去悬浮物；提高污水处理预酸化度。
颗粒污泥破碎分散
原因：厌氧塔由于负荷或进液浓度值忽然转变；预酸化度忽然提升，使产酸菌处在饥饿状态；或有毒物质存有于存有中。
解决方法：运用更平稳的预酸化条件；开展脱毒的预处理；延长驯化时长稀释进液；减少负荷与上升流速度及其水流剪切力，选用出水循环以加大挑选压力，使絮状物污泥洗出。
厌氧污泥上浮
原因：三相分离器气室有浮泥，导致沼气排气不顺；负荷忽然提升，胀气过大，高过厌氧塔分离器工作能力；温度忽然提高，胀气过大，高过分离器工作能力；水封相对高度有问题；厌氧塔存有中蛋白质形成泡沫及其其他有机物的降解过程中形成的中间产物可能减少了液态的表面张力，进而形成泡沫。
解决办法：降水位，冲洗；降负荷；慢升温，回流；调节水封水位。