高负荷厌氧生物反应器研究进展及其应用_汤兵

科技导报2011，29（03）高负荷厌氧生物反应器研究进展及其应用摘要概述了厌氧消化的基本原理，包括厌氧消化过程理论与厌氧消化的主要影响因素。简单介绍了厌氧生物反应器的发展历史，重点介绍了典型高负荷厌氧生物反应器（上流式厌氧污泥床，厌氧膨胀颗粒污泥床和内循环式反应器）的特点和运行机制，及其应用情况。通过以上概述指出高负荷厌氧生物反应器存在的问题和缺陷。最后，提出高负荷厌氧生物反应器今后的研究重点应该放在如何提高反应器效率上。关键词厌氧生物反应器；上流式厌氧污泥床；厌氧膨胀颗粒污泥床；内循环式厌氧反应器中图分类号X703文献标识码Adoi10.3981/j.issn.1000-7857.2011.03.13汤兵，徐锦妙广东工业大学环境科学与工程学院，广州510006ProgressandApplicationofHigh-loadAnaerobicBioreactor收稿日期：2010-05-10；修回日期：2010-12-11作者简介：汤兵，教授，研究方向为水污染控制中的传递现象及废水高效净化技术研究等，电子信箱：renytang@163.comTANGBing,XUJinmiaoFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,ChinaAbstractBasicprincipleofanaerobicdigestionissimplyreviewed.Itincludesanaerobicdigestiontheoryandthemaininfluencingfactors.Thedevelopmenthistoryofanaerobicdigestersissummarized,andthecharacters,therunningmechanisms,andapplicationofsometypicallyhigh-loadreactors,suchasUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB),anaerobicexpandedgranularsludgebedandICanaerobicreactor,areespeciallyintroduced.Insummingup,theproblemsandthedefectsofthehigh-loadanaerobicreactorsareputforward.Finally,itisalsopointedoutthatthefuturestudyofanaerobicdigestershouldfocusonhowtoraisethereactors'efficiency.Keywordsanaerobicbioreactor;upflowanaerobicsludgeblanket;anaerobicexpandedgranularsludgebed;ICanaerobicreactor0引言随着城市和工业的迅速发展，产生了大量的生活、工业废水。使用好氧法处理废水耗能大，因此在能源日益短缺的当今世界，寻找低能耗、高处理率的污水处理技术非常必要。厌氧生物处理技术正是在此背景发展起来的。它处理过程中所需能耗低，且能产生沼气等资源，备受关注。在废水处理过程中会产生大量的污泥。据统计，至2008年3月底，中国污泥年产量已达2．66×107t（含水率80％）[1]；根据“十二五”规划，目前全国城镇污水处理设施每年产生污泥2200万t（含水率80％），全国污泥处理率不足10%[1]。这些污泥常因得不到正确的处理而演变成固体垃圾。显然，污泥处理已经成为环境领域的一大难题。厌氧消化污泥处理技术，由于具有减容、杀菌、改善泥性、产生再生能源沼气、制备氢气、回收能源等优点，在当今能源危机的形式下更具长远战略意义[2-3]。美国已有利用上流式厌氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBlanket，UASB）处理污泥的案例，并被认为是20世纪90年代最广泛使用的高效率污泥厌氧消化工艺[4]；德国的城市污水厂通过污泥沼气发电，可满足其自用电力的57%[5]。但中国因污泥处理事业起步较晚，整体发展水平较低[6]。1厌氧消化的基本原理1.1厌氧消化过程理论厌氧生物处理又称为厌氧消化或是厌氧发酵，它是指在严格厌氧条件下，通过多种微生物（厌氧或兼性菌）的共同作用，将各种复杂有机物分解转化为含大量CH4和CO2等沼气能源的复杂过程。厌氧消化过程理论经历了两阶段理论、三阶段理论到四菌群学说[7]，三段理论和四菌群学说描述较为全面和准确。其中，LiseApples等[8]提出了有机物厌氧消化的4个阶段，即水综述文章（Reviews）