一、概述

隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，城市污水與工業(yè)廢水的排放量逐年增加。為了貫徹經(jīng)濟建設和環(huán)境保護必須同步發(fā)展的方針，污水處理工程必定會有相應的發(fā)展，在這種情況下，有效、經(jīng)濟、省能地解決污水處理問題，已是當今環(huán)境工程領域中最迫切需要研究的課題。實現(xiàn)這一目標的途徑除了靠正確決策外，尚需依賴技術更新，新工藝的開發(fā)，資源、能源的合理利用等科學技術措施。

目前，污水處理工程基本上還是依靠消耗能量來改善環(huán)境質量的一項技術措施。但在能源有限的條件下，人們已經(jīng)意識到，浪費能源的生產(chǎn)和生活方式必須徹底改變，現(xiàn)今評價工程設計優(yōu)劣的立足點，已經(jīng)開始轉移到基建投資和運轉管理的經(jīng)濟性，以及對能源利用的有效程度。因此，環(huán)境工程已不可避免地要與能源工程體系發(fā)生聯(lián)系。

錄求污水處理工程節(jié)能措施的技術途徑頗多，而用機污水的厭氧生物處理技術則是重要途徑之一。

厭氧生物處理是利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水，進水BOD濃度可達15000mg/l，也可適用于低濃度有機廢水，包括城市廢；厭氧生物處理法能耗低；有機容積負荷高，一般為5－10kgCOD/m3．d高的可達50kgCOD/m3．d；剩余污泥量少；產(chǎn)生的沼氣可利用；營養(yǎng)需要量少；被降解的有機物種類多；能承受較大的負荷變化和水質變化。

顯而易見，開發(fā)厭氧生物處理新工藝用來治理有機污水的污染，無疑是一種具有良好經(jīng)濟效益的方法。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物池、厭氧膨脹床和流化床、厭氧生物轉盤等，目前升流式厭氧污泥床這種新工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點，運轉及構筑物造價均有所下降，對于不同含固量污水的適應性也強，因而已越來越受到重視，國內外目前已設計和施工的這種工藝較多。

二、升流式厭氧污泥床工作原理

升流式厭氧污泥床有反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內，使反應區(qū)內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

這種工藝的基本出發(fā)占在于：（1）為污泥絮凝提供有利的物理－－化學條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能；（2）良好的污泥床?？尚纬梢环N相當穩(wěn)定的生物相，能抵抗較強的擾動力。較大的絮體具有良好的沉淀性能，從而提高設備內的污泥濃度；（3）通過在污泥床設備內設置一個沉淀區(qū)，使污泥細顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內進一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內。

三、厭氧污泥床內的流態(tài)和污泥分布

厭氧污泥床內的流態(tài)相當復雜，反應區(qū)內的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應區(qū)高度相關，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內，由于產(chǎn)氣的結果，部分斷面通過的氣量較多，形成一股上升的氣流，帶動部分混合液（指污泥與水）作向上運動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠離這股上升氣、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具有一定的產(chǎn)氣量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度有關。懸浮層內混合液，由于氣體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產(chǎn)氣量較少的情況下，有時污泥層與懸浮層有明顯的界線，而在產(chǎn)氣量較多的情況下，這個界面不明顯。有關試驗表明，在沉淀區(qū)內水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還有死區(qū)和混合區(qū)。

厭氧污泥床內污泥濃度與設備的有機負荷率有關。是處理制糖廢水試驗時，升流式厭氧污泥床內污泥分布與負荷的關系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃度高，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完全混合型流態(tài)，反應區(qū)內污泥的頒，當有機負荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0．4－0．6m的高度，已有90％的有機物被轉化。由此可見厭氧污泥具有極高的活性，改變了長期以來認為厭氧處理過程進行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累有大量高活性的厭氧污泥是這種設備具有巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具有良好的沉淀性能。

升流式厭氧污泥床具有高的容積有機負荷率，其主要原因是設備內，特別是污泥層內保有大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和高效性很大程度上取決于生成具有優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應區(qū)內的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使厭氧污泥床不能在較高的負荷下穩(wěn)定運行。

根據(jù)厭氧污泥床內污泥形成的形態(tài)和達到的COD容積負荷，可以將污泥顆?；^程大致分為三個運行期：
（1）投產(chǎn)運行期：從接種污泥開始到污泥床內的COD容積負荷達到5kgCOD/m3．d左右，此運行期污泥沉降性能一般；

（2）顆粒污泥出現(xiàn)期：這一運行期的特點是有小顆粒污泥開始出現(xiàn)。當污泥床內的總SS量和總VSS量降至最低時本運行期即告結束，這一運行期污泥沉降性能不太好；

（3）顆粒污泥形成期：這一運行期的特點是顆粒污泥大量形成，由下至上逐步充滿整個厭氧污泥床。當污泥床容積負荷達到16kgCOD/m3．d以上時，可以認為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運行期污泥沉降性很好。