全的厭氧反應器匯總及其優劣探析

食品、生物、化工等行業排放大部分廢水都屬于高濃度有機廢水，僅利用常規的物化、生化處理較難達到處理目的，同時存在投資大，操作管理難，運行成本高等一系列問題。隨著科研的不斷深入，厭氧反應器作為一種生物膜處理方法漸漸登上舞臺，它主要是利用微生物與污水中的有機物接觸吸附分解有機物，以達到有效處理有機廢水、廢棄物的目的。

目前厭氧反應器的發展已經歷了三代，本期小沼將對這三代具代表性的厭氧反應器及其優劣勢進行梳理，望對君從事有機廢水、廢棄物處理及大中型沼氣工程的建設有所幫助！

一代反應器以厭氧消化池為代表，廢水與厭氧污泥完全混合，屬低負荷系統。包括：常規厭氧反應器（CADT）、全混式反應器（CSTR）、厭氧接觸消化器（ACP）等。

1常規厭氧反應器（CADT）

常規厭氧反應器也叫常規沼氣池，是一種結構簡單、應用廣泛的工藝類型。

該消化器無攪拌裝置，原料在其中呈自然沉淀狀態，一般分為4層，自上而下依次為浮渣層、上清液層、活性層和沉渣層，其中易于消化、活動旺盛的場所只限活性層，因而效率較低。

2全混式反應器（CSTR）

全混式消化器是在常規消化器中安裝了攪拌裝置，使得原料處于完全混合狀態，因而，使得活性區域遍布于整個消化區，效率相比于常規消化器明顯提高，故又稱消化器。該消化器常采用恒溫連續投料或半連續投料運行，適用于高濃度

及含有大量懸浮固體原料的處理。

攪拌器工作原理

工藝優點

1、原料適應性廣。適用于畜禽糞便等各種有機垃圾，城市污水廠污泥穩定化處理及高濃度、高懸浮物、難降解有機廢水的處理。  

2、消化池具有完全混合的流態，原料與底物接觸充分，發酵速率高，容積產氣率較高。

3、消化器內溫度分布均勻。

4、厭氧消化反應與固液分離在同一個池內實現，結構簡單、能耗低、運行管理方便。

5、由于有強制機械攪拌，在高濃度狀態可有效控制原料的沉淀、分層以及表層浮渣結殼、氣體溢出不暢和短流等問題。

工藝缺點

1、工藝池體體積較大，負荷較低。

2、無法分離水力停留時間和固體停留時間，污泥停留時間等于水力停留時間，反應器內不能累計足夠濃度的污泥，不能滯留微生物。

3厭氧接觸消化器（ACP）

厭氧接觸工藝反應器是完全混合式的，是在CSTR基礎上進行了改進的一種效率較高厭氧反應器。反應器排出的混合液首先在沉淀池中進行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內。

工藝優點

1、保證污泥不流失，提高厭氧消化池內污泥濃度。

2、與普通厭氧消化池相比，水力停留時間大大縮短。

3、反應器的有機負荷率和處理效率較高。

4、適用于SS濃度較高的廢水處理，如生活污水和工業廢水。

5、易啟動。

6、耐沖擊負荷。

工藝缺點

1、去除率相對較低，增加好氧負擔。

2、需污泥回流，固液分離相對困難。

3、出水水質也相對較差，對后序處理工藝產生影響。

二代厭氧反應器

二代反應器可以將固體停留時間和水力停留時間分離，能保持大量的活性污泥和足夠長的污泥齡，并注重培養顆粒污泥，屬高負荷系統。包括：厭氧濾池（AF）、厭氧流化床和膨脹床反應器（AFBR）、升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧折流板反應器（ABR）等。

1附著膜型消化器

附著膜型消化器的特征是在反應器內安裝有惰性支持物（又稱填料）供微生物附著，并形成生物膜。進料中的液體和固體在穿過填料時，滯留微生物附著在生物膜內，并且在HRT相當短的情況下，可阻止微生物沖出。因其具有短的SRT而影響固體物的轉化，這類反應器只適用于處理低濃度、低SS有機廢水。這種消化器主要有厭氧濾器、流化床和膨脹床兩種。

1）厭氧濾器（AF）

AF是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，厭氧菌在填充材料上附著生長，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。

工藝優點

1、處理能力高，濾池內可以保持較高的微生物濃度。

2、不需另設泥水分離設備，出水SS較低。

3、低操作費用，無需攪拌、效率高、運轉穩定、可承受負荷變化。

4、出泥少，能耗低。

工藝缺點

1、填料費用高。

2、啟動期較長。

3、易發生堵塞和短路。

4、微生物積累，增加了運轉期間料液的阻力。

2）厭氧流化床和膨脹床反應器（AFBR）

流化床和膨脹床反應器屬于附著生長型生物膜反應器，在其內部填有像砂粒一樣大小的（半徑0.2～0.5mm）惰性顆粒供微生物附著，如焦炭粉、硅藻土、粉炭灰和合成材料等，當有機污水自下而上穿過細小的顆粒層時，污水和所產氣體的升流速度足以使介質顆粒呈膨脹或流動狀態，每一個顆粒表面都被生物膜所覆蓋，能支持更多的微生物附著，使MRT比HRT更長，因而使消化器具有更高的效率。

工藝優點

1、有較大表面積供微生物附著。

2、能承受負荷的變化。

3、可以達到更高的負荷。

4、在長時間停運后可更快地啟動。

5、高濃度的微生物使運行更穩定。

6、消化器內混合狀態較好。

工藝缺點

1、使顆粒膨脹或流態化需較高能耗和維持費。

2、支持介質易被沖出，損壞泵或其他設備。

3、有時需要脫氣裝置從出水中有效地分開介質顆粒和懸浮固體。

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上流式厭氧污泥床反應器（UASB）

UASB是目前發展快的消化器之一，其特征是自下而上流動的污水流過膨脹的顆粒狀的污泥床。消化器分為三個區，即污泥床、污泥層和三相分離器。分離器將氣體分流并阻止固體物漂浮和沖出，使MRT比HRT大大增長，產甲烷效率明顯提高，污泥床區平均只占消化器體積的30%，但80~90%的有機物在這里降解。

三相分離器是UASB厭氧消化器的關鍵設備，主要功能是氣液分離、固液分離和污泥回流，但均由氣封、沉淀區和回流縫組成。