厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物（即在无氧环境下生长的微生物）来分解废水中的有机物质的污水处理方法。这种方法特别适用于高浓度有机废水，如食品加工、酿造、造纸等行业产生的废水。厌氧处理不仅能够有效降解有机物，还能产生可作为能源的沼气，具有显著的经济和环境效益。

厌氧生物处理的基本原理

厌氧生物处理过程中，厌氧微生物将复杂的有机化合物逐步转化为较为简单的化合物，并最终生成甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）等气体。这一过程通常分为三个主要阶段：

水解酸化阶段：复杂的有机大分子（如蛋白质、脂肪、碳水化合物）被分解为较小的分子（如氨基酸、脂肪酸、单糖），并进一步发酵为挥发性脂肪酸（VFA）和其他简单化合物。

产氢产乙酸阶段：在产氢细菌的作用下，挥发性脂肪酸被进一步分解为乙酸、氢气（H₂）和二氧化碳（CO₂）。

产甲烷阶段：最后，在产甲烷菌的作用下，乙酸、氢气和二氧化碳被转化为甲烷和二氧化碳。

主要工艺类型

1. 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

原理：废水从底部进入反应器，穿过由厌氧污泥组成的床层，在此过程中有机物被厌氧微生物降解，产生的沼气带动部分污泥上升至顶部集气室。

特点：

高效处理高浓度有机废水。

可回收沼气作为能源。

设备：

三相分离器：用于分离出水、沼气和污泥。

布水系统：确保废水均匀分布在整个反应器中。

2. 厌氧滤池（AF）

原理：废水通过填充有惰性材料或特殊载体的滤池，微生物附着在其表面形成生物膜，对废水进行净化。

特点：

结构紧凑，占地面积小。

对进水水质变化适应性强。

设备：

填料：提供微生物附着生长的空间。

布水系统：保证废水均匀分布。

3. 厌氧膨胀床/流化床反应器（ABR/AFBR）

原理：利用废水流动使载体材料膨胀或流化，增加微生物与废水之间的接触面积，提高处理效率。

特点：

处理效率高，尤其适合处理含有悬浮固体的废水。

设备结构复杂，运行管理要求较高。

设备：

载体材料：选择合适的材质以促进微生物附着。

曝气装置：虽然称为“厌氧”，但在某些设计中可能需要微弱的曝气来维持适当的流态。

4. 两相厌氧消化系统

原理：将厌氧消化过程分为两个独立的反应器，第一个反应器主要负责水解酸化和产氢产乙酸，第二个反应器则专注于产甲烷。

特点：

提高了系统的稳定性和处理效率。

更容易控制各阶段的环境条件。

设备：

分隔的反应器：分别针对不同的代谢阶段设计。

温度控制系统：保持适宜的温度以支持微生物活动。

关键设备及操作要点

加热系统：大多数厌氧微生物最适生长温度范围为35°C左右（中温厌氧）或55°C左右（高温厌氧），因此需要加热系统维持恒定温度。

搅拌装置：帮助混合废水和污泥，防止污泥沉积，提高传质效率。

沼气收集与利用系统：包括沼气储罐、脱硫装置以及用于发电或供热的燃烧设备。

pH值和碱度调节：厌氧消化过程中会产生酸性产物，需定期监测并调整pH值，必要时添加碱性物质（如碳酸钠）以维持适宜的pH范围（6.5-7.5）。

营养平衡：确保足够的氮、磷等微量元素供应，满足微生物生长需求。

厌氧生物处理技术因其高效能和资源回收潜力，在工业废水处理领域得到了广泛应用。