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综述：大气污染的厌氧处理UASB和EGSB反应器

Lucas Seghezzo a#39;, Grietje Zeeman b#39;*, Jules B. van Liel ~,H.V.M.Hamelers h amp; Gatze Lettinga b

“国立萨尔塔大学研究委员会，布宜诺斯艾利斯177,4400阿根廷萨尔塔;#39;瓦赫宁根农业大学环境技术系，P.O. Box 8129,6700 Ell，Wageningen，荷兰

（1997年11月13日收到; 1998年2月14日收到修订本; 1998年2月19日收到）

摘要

厌氧处理工艺越来越被认为是环境保护和资源保护的先进技术的核心方法，它与其他适当方法相结合，为发展中国家提供了一个可持续和适当的废水处理系统。污水的厌氧处理越来越受到卫生工程师和分离器制造商的关注。它在热带国家得到成功应用，亚热带和温带地区也有一些令人鼓舞的成果。在综述中，总结了厌氧污水处理的主要特点，重点介绍了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器。通过欧洲，亚洲和美洲的例子，回顾了UASB过程在污水直接处理中的应用。 UASB反应器今天看来是一种强大的技术，是目前应用最广泛的高比例厌氧污水处理工艺。

关键词：厌氧处理，污水，生活污水，UASB反应器，EGSB反应器。

介绍

“污水”一词是指由社区产生的废水，可能来自三个不同的来源：（a）从浴室和卫生间产生的生活废水，以及烹饪，洗涤等活动; （b）工业废水，来自使用相同污水处理系统的工业废水（处理与否），和（c）雨水，尤其是在为废水和雨水（联合系统）建造的下水道系统的情况下van Haandel＆Lettinga，1994）。污水流量和构成在不同地方差异很大，主要取决于经济方面，社会行为，位于收集区域的行业类型和数量，气候条件，用水量，下水道系统的类型和状况等等（Haskoning＆Wageningen，1994）。生活污水通常是污水的主要成分，常被用作同义词。表1显示了厌氧处理厂投入使用的三个城市中最重要的污水成分（van Haandel＆Lettinga，1994）。没有考虑在处理过程的第一步中保留的沙子和粗糙物质（纸张，死亡动物，瓶子）（沙漏，筛网）。在本文中，“未经处理的污水”一词将与“下水道”互换使用。当污水被允许在初级沉淀池或其他沉淀池中沉淀时，结果是“沉淀污水”或“预先处理的污水”。根据亚里士多德所写的“雅典宪法”（van de Kraats，1997），公元前4世纪，适当处理排污日期的规定。数千年前，直接排放到环境中仍然是处理污水和生活污水的最常见方式，特别是在发展中国家。然而，几个技术方案目前可在废水处理领域，包括在池塘传统的好氧处理，滴滤池和活性污泥处理厂（茂迪，1991），直接厌氧处理（Lettinga，1995年，1996年），以及资源回收使用生物系统进行废水处理，其中应用了厌氧和好氧处理的组合（Jewell，1996）。废水净化是环保技术最明显的范例。发展和城市化的一些消极方面可通过综合处理家庭和工业废水而减少甚至消除，直接并立即提高环境质量。足够的废水处理系统必须设计简单并且有效去除污染物。这些系统的能源消耗应该很低，必须最大限度地再利用水和有价值的副产品，并且必须将精密设备的使用降至最低。这些功能不仅在发展中国家，而且在需要降低投资成本和能源消耗的工业国家也是必需的，而系统的处理效率需要优化。

表1.不同城市的污水组成

厌氧处理

厌氧处理废水可以从废水处理本身开始追溯。一个多世纪以来，厌氧工艺一直用于浓缩家庭和工业废水的处理（McCarty，1981; McCarty＆Smith，1986）。最简单，最古老和使用最广泛的过程是化粪池（Jewell，1987）。根据Buswell（1958）的说法，1857年首先报道了一种类似于化粪池的用沉淀方式保留固体的容器。大约在1860年，法国工程师Louis H. Mouras建造了一个带水封所有#39;排泄物#39;都#39;迅速转化#39;。这个名为#39;Mouras#39;自动清道夫#39;的系统最初是由Abb6 Moigno在1881年出现在法国的一份报告中描述的。当时这项发明被热烈地定义为#39;最简单，最美丽，也许是最伟大的现代发明“（McCarty，1985）。 Sastry＆Vickineswary（1995）发现了废物处理厌氧消化发展的时间表。 20世纪70年代能源价格急剧上涨降低了有氧方法的吸引力，有助于将研究工作重新定位为像厌氧处理这样的节能替代方案（van Haandel＆Lettinga，1994）。有氧和厌氧系统之间的技术和经济比较已由McKinney（1983），Vochten等人提出。 （1988）和Eckenfelder等人（1988）。 von Sperling（1996）提供了发展中国家最常用的废水处理系统，包括稳定池，活性污泥，滴滤池，厌氧系统和土地处理系统。对于某些环境条件（主要是pH值，温度和有毒化合物）的高细菌敏感性，长启动过程和恶臭化合物的产生，通常被认为是厌氧处理的缺点（Jewell，1987）。事实上，对于一些工业废水的处理可能需要pH值控制，但对于其他类型的废水，包括生活废水和污水，组合物通常是这样的，使得pH值将保持在最佳范围而不需要化学添加剂（van Haandel＆Lettinga，1994）。厌氧细菌可以很容易地适应低温，并且在嗜冷条件下已经实现了高速厌氧处理（Kato，1994，Kato等，1994; Rebae等，1995），包括一些关于污水的经验（Lettinga等1983年; Grin等人，1983,1985; de Man等人，1986,1988; Sanz＆Fdz-Polanco，1990; van der Last＆Lettinga，1992; Wang，1994）。另一方面，厌氧细菌可以耐受各种毒物（Speece，1983）。事实上，好氧异养菌和产甲烷菌对毒物的敏感性相似，但甲烷菌对氯化脂族烃和氯化醇的敏感性增强（Blum＆Speece，1991）。能够降解五氯苯酚（PCP）的厌氧污泥，Wu等人报道了美国用来保存木材产品的一种杀生物剂。 （1993）。 Hendriksen等人也报道了PCP的清除率高达99％。 （1992）使用葡萄糖补充的连续UASB反应器。 UASB反应器也被用于快速解毒，并且在某些情况下降解硝基芳香化合物（Donlon等，1996）。在厌氧条件下N-取代芳烃，烷基酚和偶氮染料的降解也已被证实（Donlon等，1997; Razo-Flores等，1996,1997; Razo-Flores，1997）。如果有足够的接种物，厌氧反应器的启动可以在很短的时间内完成（de Zeeuw，1984），随着厌氧处理装置的建成和高活性厌氧颗粒污泥的可用，这种可用性将会越来越大开办新工厂。尽管如此，接种活性生物质并不是启动污水处理厌氧反应器的先决条件（Louwe Kooijmans＆van Velsen，1986），许多反应堆根本没有接种，无论是在中试阶段（Barbosa＆ Sant#39;Anna，1989; Schellinkhout等，1985）或全尺度（Schellinkhout＆Collazos，1992; Draaijer等，1992）。在低温下启动可能需要更长时间，但可以通过用消化污泥接种反应器来成功完成启动（Singh等，1997）。最后，反应器的适当结构和适当的操作可以完全消除厌氧反应器中不良气味的问题（Conil，1996）。正如我们所看到的，在解决绝大多数厌氧处理的缺点方面已经取得了实质性的进步，结果是只有少数先前假设的缺点仍然存在，而它的所有原则优势超过传统的有氧方法仍然适用（Lettinga， 1995，1996a，b; Lettinga等，1987）。根据Jewell（1985）的说法，“毫无疑问，开发具有成本效益和效率的厌氧污水处理替代方案将成为废物处理历史上最重要的进展之一”。 Lettinga等人（1987）完全同意这一说法，他说：“...对原始生活污水的满意应用将代表高速厌氧处理系统的最大可能成就”。 “高效率”一词曾用于污水污泥沼气池的后期设计，但现在广泛用于指至少满足以下两个条件的厌氧处理系统：（a）高负荷下高活性污泥的保留率（b）输入废水和残留污泥之间的适当接触（Lettinga等，1987）。高速反应堆中的厌氧处理越来越被认为是用于环境保护和资源保护的先进技术的核心方法，它与其他适当方法相结合，为发展中国家提供了一个可持续和适当的废水处理系统（Lettinga et al。 ，1987,1993,1997; van Buuren，1996; Lettinga，1996a，b）。人们经常质疑，为什么好氧处理污水没有被经济上更具吸引力和概念更全面的直接厌氧处理（Mergaert et al。，1992）更快地取代。与常规有氧方法相比，厌氧处理将提供巨大的优势。曝气和污泥处理成本是与好氧污水处理有关的两项最大成本，将大幅降低，因为（a）工艺不需要氧气，（b）污泥产量比有氧污水小3-20倍治疗（Rittmann和Baskin，1985）。此外，好氧工艺中产生的污泥（生物质）必须在传统的厌氧污泥消化器中安全处置之前稳定下来，但它表现出对厌氧降解的抗性非常强（Sanders等，1996）。污水的一些特性，如低化学需氧量（COD）浓度，作为悬浮固体（SS）的高COD部分，相对低的温度和负荷波动，与厌氧处理特别相关，可能会对过程性能产生负面影响或成本，夸大了厌氧处理的难度（Jewell，1987）。 Rittmann＆Baskin（1985）对这些特征中的一些特征的影响进行了研究，他们提出了建模方法以进行定量评估。仔细选择技术

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