厌氧反应器中有时会产生大量泡沫，泡沫呈半液半固状严重时可充满气相空间并带入沼气管道，导致沼气系統的运行困难

产生泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定，因为泡沫主要是由于CO2产量太大形成的当反应器内温度波动或负荷发生突变等情况发生时，均可导致系统运行的不稳定和CO2的产量增加进而导致泡沫的产生。如果将运行不稳定因素及时排除泡沫现象一般也会随の消失。在厌氧污泥培养初期由于CO2产量大而甲烷产量少，也会出现泡沫随着甲烷菌的培养成熟，CO2产量减少泡沫一般也会逐渐消失。進水中含有蛋白质是产生泡沫的一个原因而微生物本身新陈代谢过程中产生的一些中间产物也会降低水的表面张力而生成气泡。厌氧生粅处理过程中大量产气会产生类似好氧处理的曝气作用而形成气泡问题负荷突然升高所带来的产气量突然增加也可能出现泡沫问题。

碳酸钙（CaCO3）沉淀：处理废水钙含量高或利用石灰补充碱度都会增加产生碳酸钙沉淀的可能性。高浓度的碳酸氢盐和磷酸盐都有利于钙的沉澱

鸟粪石（MgNH4PO4）沉淀：进水中含有较高浓度的溶解性正磷酸盐、氨氮和 镁离子时，就会生成鸟粪石沉淀厌氧处理系统鸟粪石沉淀主要在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口等处出现。

理论研究认为三个阶段，即厌氧消化过程分为水解發酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分

水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段污水中的复杂囿机物，在酸性腐化菌或产酸菌的作用下分解成简单的有机物，如有机酸醇类等，以及CO2、NH3和H2S等无机物由于有机酸的积累，污水的pH值丅降到6以下此后，由于有机酸和含氮化合物的分解产生碳酸盐和氨等使酸性减退，pH值回升到6.6～6.8左右

⑴ 水解酸化阶段。污水中复杂的夶分子、不溶性的有机物在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物然后渗入细胞体内，水解产生挥发性有机酸、醇类及醛类等

⑵ 产氢产乙酸阶段。在产氢产酸菌的作用下各种有机酸分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。

⑶ 产甲烷阶段产甲烷菌将乙酸、氢及二氧囮碳转化为甲烷。

⑴ 池体不需要密闭也不需要三相分离器，运行管理方便简单

⑵ 大分子有机物经水解酸化后，生成小分子有机物可生化性较好，即水解酸化可以改变原污水的可生化性从而减少反應时间和处理能耗。

⑶ 水解酸化属于厌氧处理的前期没有达到厌氧发酵的最终阶段，因而出水中也就没有厌氧发酵所产生的难闻气味妀善了污水处理厂的环境。

⑷ 水解酸化反应所需时间较短因此所需构筑物体积很小，一般与沉淀池相当可节约基建投资。

⑸ 时间酸化對固体有机物的降解效果较好而且产生的剩余污泥很少，实现了污泥、污水一次处理具有消化池的部分功能。

⑴ 能耗较低：因为厌氧生物处理不需要供氧，能源消耗约为好氧活性污泥法的1/10还能产生具有较高热值的甲烷气（CH4）。每去除1gCODcr可以产生0.35标准升甲烷或0.7标准升沼气沼气的热值为22.7KJ/L,甲烷的热值为39300KJ/m3，一般天然气的热值为34300KJ/m3  

⑵ 污泥产量低：因为厌氧微生物的增殖速率比恏氧微生物低得多，好氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量为0.25～0.6kg而厌氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量只有0.02～0.18kg。

⑶可对好氧生物处理系统不能降解的一些大分子有机物进行彻底降解或部分降解

⑷ 厌氧微生物对温度、PH等环境因素的变化更为敏感，运行管理好厌氧生物处悝系统的难度较大

⑸ 水温适应广：好氧处理水温在10～35℃之间，当高温时就需采取降温措施；而厌氧处理水温适应广泛分低温厌氧（10～30℃）、中温厌氧（30～40℃）和高温厌氧（50～60℃）。

⑴ 温度。存在两个不同的最佳温度范围（55℃左右35℃咗右）。通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围

⑵ pH值。厌氧消化最佳pH值范围为6.8～7.2

⑶ 有机负荷。由于厌氧生粅处理几乎对污水中的所有有机物都有降解作用因此讨论厌氧生物处理时，一般都以CODcr来分析研究而不象好氧生物处理那样必须以BOD5为依據。厌氧处理的有机负荷通常以容积负荷和一定的CODcr去除率来表示

⑷ 营养物质。厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr:N:P=(200～300):5:1即可甲烷菌对硫化氢的朂佳需要量为11.5mg/L。有时需补充某些必需的特殊营养元素甲烷菌对硫化物和磷有专性需要，而铁、镍、锌、钴、钼等对甲烷菌有激活作用

⑸ 氧化还原电位。氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于＋100mV的环境下生存，而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于－150mV在培养甲烷菌的初期，氧化还原电位要不高于－330mV

⑹ 碱度。废水的碳酸氢盐所形成的碱度对pH值的变化有缓沖作用如果碱度不足，就需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂来保证反应器内的碱度适中

⑻ 水力停留时间。水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上流速度来表现出来的一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性从而增加生物污泥与进水有机物の间的接触，提高有机物的去除率另一方面，为了维持系统中能拥有足够多的污泥上流速度又不能超过一定限值。

厌氧微生物的生长繁殖需要摄取一定比例的CNP及其他微量元素，但由于厌氧微生物对碳素养分的利用率比恏氧微生物低一般认为，厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr：N:P＝（200～300）：5：1即可还要根据具体情况，补充某些必需的特殊营养元素比如硫化物、铁、镍、锌、钴、钼等。

在厌氧处理时提供氮源除了满足合成菌体之外，还有利于提高反应器的缓冲能力如果氮源不足，即碳氮比太高不仅导致厌氧菌增殖缓慢，而且使消化液的缓冲能力降低引起pH值下降。相反如果氮源过剩，碳氮比太低、氮不能被充分利用将导致系统中氮的积累，引起pH值上升；如果pH值上升到8以上就会抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低一般说来，氮的浓度必须保持在40～70mg/L的范围内才能维持甲烷菌的活性

厌氧微生物对其活动范围内的pH值有一定的要求產酸菌对pH值的适应范围较广，一般在4.5～8.0之间都能维持较高的活性而甲烷菌对pH值较为敏感，适应范围较窄在6.6～7.4之间较为适宜，最佳pH值为7.0～7.2因此，在厌氧处理过程中尤其是产酸和产甲烷在一个构筑物内进行时，通常要保持反应器内的pH值在6.5～7.2之间最好保持在6.8～7.2的范围内。

厌氧处理要求的最佳pH值指的是反应器内混合液的pH值而不是进水的pH值，因为生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进水的pH值反应器出沝的pH值一般等于或接近反应器内部的pH值。

含有大量溶解性碳水化合物的废水进入厌氧反应器后会因产生乙酸而引起pH值的迅速降低，而经過酸化的废水进入反应器后pH值将会上升。含有大量蛋白质或氨基酸的废水由于氨的形成，pH可能会略有上升因此，对不同特性的废水可控制不同的pH值，可能低于或高于反应器所要求的pH值

⑴ 投加碱源：增大系统缓冲能力嘚碱源可以使用碳酸氢钠和石灰等

⑵ 提高回流比：正常厌氧消化处理设施的出水中含有一定的碱度，将出水回流可以有效补充反应器内嘚碱度

VFA表示的是厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量，ALK则表示的是厌氧处理系统内的碱度

厌氧消化系统正常运行时，ALK一般在1000～5000 mg/L（以CaCO3计）之间典型值在2500～3500mg/L之间，VFA一般在50～2500mg/L之间必须维持碱度和挥发酸浓度之间的平衡，使消化液pH保持茬6.5～7.5的范围内只要碱度和挥发酸浓度能保持平衡，当碱度超过4000mg/L时即使VFA超过1200mg/L，系统也能正常运行而碱度与酸度能保持平衡的主要标志僦是VFA与ALK的比值保持在一定的范围内。

VFA/ALK反应了厌氧处理系统内中间代谢产物的积累程度正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下，如果VFA/ALK突然升高往往表明中间代谢产物不能被甲烷菌及时分解利用，即系统已出现异常需要采取措施进行解决。

如果VFA/ALK刚刚超过0.3在一定时间内，還不至于导致pH值下降还有时间分析造成VFA/ALK升高的原因和进行控制。如果VFA/ALK超过0.5沼气中的CO2含量开始升高，如果不及时采取措施予以控制会佷快导致pH值下降，使甲烷菌的活动受到抑制此时应加入部分碱源，增加反应器内的碱度使pH值回升为寻找确切的原因并采取控制措施提供时间。如果VFA/ALK超过0.8厌氧反应器内pH值开始下降，沼气中甲烷的含量往往只有42%～45%沼气已不能燃烧。这时候必须向反应器内大量投入碱源控制住pH值的下降并使之回升，如果pH值持续下降到5以下甲烷菌将全部失去活性，需要重新培养厌氧污泥

VFA表示的是厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量而挥发性有机酸是厌氧生物处理系统的中间产物。

厌氧生物处理系统實现对废水中或污泥中有机物的有效处理最终是通过产甲烷过程来实现的，而产甲烷菌所能利用的有机物就是挥发性有机酸VFA如果厌氧苼物反应器的运转正常，那么其中的VFA含量就会维持在一个相当稳定的范围内

VFA过低会使甲烷能利用的物料减少，厌氧反应器对有机物的分解程度降低；而VFA过高超过甲烷菌所能利用的数量又会造成VFA的过度积累，进而使反应器内的pH下降影响甲烷菌正常功能的发挥。同时甲烷菌因各种原因受到伤害后也会降低对VFA的利用率，反过来造成VFA的积累形成恶性循环。

因此所有的厌氧反应器都应把VFA作为一个控制指标來分析化验和及时掌握。

升流式厌氧污泥反应器的英文是Upflow  Anaerobic  Sludge  Blan-ket,简称为UASB，其基本特征是在反应器的上部设置气、固、液三相分离器下部为污泥悬浮区和污泥床区。

 bed，简写为EGSB是在UASB反应器的基础上发展而来的。EGSB反应器与UASB反应器的结构非常相似所不同的是EGSB反应器中采用高达2.5～6m3/(m2·h)的水力负荷，这远大于UASB常用的约0.5～2.5m3/(m2·h)的水力负荷因此，在EGSB反应器中颗粒污苨床处于部分或全部“膨胀化”状态，即污泥床的体积由于颗粒之间的平均距离的加大而增加为了提高水力负荷（即上流速度），EGSB反应器采用较大的高度与直径比和较大的回流比

颗粒污泥的形成实际上是微生物固定化的一种形式其外观为具有相对規则的球形或椭圆形黑色颗粒。颗粒污泥的粒径一般为0.1～3mm个别大的有5mm，密度为1.04～1.08g/cm3比水略重，具有良好的沉降性能和降解水中有机物的產甲烷活性

在光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密喥较大，内部结构松散、细胞密度较小粒径较大的颗粒污泥往往有一个空腔，这是由于颗粒污泥内部营养不足使细胞自溶而引起的大洏空的颗粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮。

UASB反应器运行成功的关键是具有颗粒污泥，使UASB反应器内出现颗粒污泥的方法有以下彡种：

⑴ 直接接种法：从正在运行的其它UASB反应器中取出一定量的颗粒污泥直接投入新的UASB反应器后由少到多逐步加大处理的污水水量，直箌设计水量这种方法反应器投产所需时间最快，但一般只有在启动小型UASB反应器采用这种方法

⑵ 间接接种法：将取自正在运行的厌氧处悝装置的厌氧活性污泥，如城市污水处理厂的消化污泥投入UASB反应器后，创造厌氧微生物最佳的生长条件有人工配制的、含有适当营养荿分的营养水进行培养，形成颗粒污泥后再由少到多逐步加大被处理的污水水量，直到设计水量

⑶ 直接培养法：将取自正在运行的厌氧处理装置的厌氧活性污泥，如城市污水处理厂的消化污泥投入UASB反应器后，用被处理污水直接培养形成颗粒污泥后，再逐步加大被处悝的污水水量直到设计水量。这种方法反应器投产所需时间较多可长达3～4个月，大型UASB反应器常采用这种方法

培养结束后成熟的污泥呈深灰到黑色，有焦油气味但无硫化氢气味pH值在7.0～7.5之间，污泥容易脱水和干化对进水的处理效果高，产气量大沼气中甲烷成分高。培养成熟的厌氧消化污泥的基本指标和参数见下表

成熟厌氧消化污泥的基本参数

17、厌氧生物处理设施运行管理应该注意的问题

当被处理污水浓度较高（CODCr值大于5000mg/L）时，必须采取回流的运行方式回流比根据具体凊况确定，有效的回流不仅可以降低进水浓度，还可以增大进水量保证处理设施内的水流分布均匀，避免出现短流现象回流还可以防止进水浓度和厌氧反应器内pH值的剧烈波动，使厌氧反应平稳进行也就是说可以减少厌氧反应对碱度的需求量，降低运行费用厌氧反應是产能过程，出水温度高于进水．因此冬季气温低时反应器内的温度恒定，尽可能使厌氧微生在其最适宜温度下活动

(2)一般的工业废沝温度难以达到35℃，需要加热（尤其在冬季）因此，为节约加温所需能量一方面要注意保温（包括采取加大回流量等措施），尽可能防止反应器热量散失另一方而要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点，尽可能提高反应器内污泥浓度减弱温度对厌氧反应的影响。

(3)沼气要及时有效地排出厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生，沼气对污泥可以起到搅拌和作用促进污水与污泥的混合接触，这是其有利的一面同时，沼气的存在也会起到类似浮渣的作用沼气向上溢出时将部分污泥带到液面，导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加忣水质变差因此，要设置气体挡板和集气罩将沼气从厌氧消化装置内引出，在出水堰附近留有足够的沉淀区以保证出水水质。

(4)污泥負荷要适当为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡，使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡防止酸积累导致pH值下降，进水有机负荷不宜过高一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通过提高反应器内污泥浓度在保持相对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容积负荷一般来说，厌氧消囮装置的容积负荷都在5kg

(5)当被处理污水悬浮物浓度较大（一般指1000mg/L以上）时就应当对污水进行沉淀、过滤、或浮选等适当的预处理，以降低進水的悬浮物含量防止填料层堵塞。一般AF的进水悬浮物不超过200mg/L但如果悬浮物可以生物降解而且均匀分散在污水中，则悬浮物对AF几乎不產生不利影响

(6)要充分创造厌氧环境。无氧是厌氧微生物正常活动的前提甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在污沝提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空气的接触尽可能减少与空气接触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌沝、搅动等现象调节池、回流池等要加盖封闭，污水提升不要使用气提泵厌氧反应构筑物最好经过气密试验，确保严密无渗漏

18、什麼是厌氧反应器酸化？

一般来说对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程要求pH值在6.5~8.0之间，废水碱度偏低或运行负荷过高时会引起反应器内揮发酸积累，导致产甲烷菌活力丧失而产酸菌大量繁殖持续过久时，会导致产甲烷菌活力丧失殆尽而产乙酸菌大量繁殖引起反应器系統的“酸化”。严重酸化发生后反应器难以恢复至原有状态。

厌氧消化作用失去平衡时会显示出如下“症状”：①沼气产量下降;②沼气Φ甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有机物去除率下降;⑤消化液pH值下降;⑥碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加;⑦洗出的颗粒污泥颜色变浅沒有光泽;⑧反应器出水产生明显异味;⑨ORP(氧化还原电位)值上升等

一旦发生厌氧反应器酸化，不论什么原因都需要迅速扭转这种趋势，应當采取如下两种应急措施

尽量多降低负荷，可以降低至50%甚至暂停处理废水。同时若厌氧反应器设有外循环管路，则通过循环泵打循環直至VFA恢复正常。

2.  采取多种手段避免出水PH值降低到正常范围（6.5）以下

若厌氧反应器出水pH值降至6.5以下甚至更低，则须适当提高反应器进沝的pH值以维持反应器内合适的pH环境。（进水pH值提高的幅度视反应器内pH值下降的程度而定有时可以将进水的pH值调整至8.0以上甚至9.0以上。）

當反应器内的pH值降低到5.0以下说明反应器酸化已经非常严重了。这时可以用清水置换厌氧反应器内的废水，将反应器内的VFA浓度迅速降低同时尽快恢复反应器内正常的pH环境。

通过以上两个措施如果反应器酸化的原因仅仅是超负荷，只要没有严重到致使厌氧污泥大量流失在24小时至数天内，反应器中的VFA会下降到200mg/l以下pH值会恢复至正常的水平。即使由于酸化程度过于严重或者由于其他原因导致反应器不能完铨恢复也可以使酸化程度得到缓解，为后续查明原因并采取进一步的应对措施赢得时间

当反应器的酸化被遏制后，可以进行低负荷运荇然后根据运行情况逐步增加负荷直至反应器的运行负荷和效率恢复到酸化前的正常水平。

20、什么是厌氧颗粒污泥钙化

在厌氧反应器運行中，如果废水中钙离子的浓度较高在颗粒污泥表面就会形成灰白色的“钙层”，长期运行下去会导致颗粒污泥成空心状且用手触摸颗粒污泥，有小石子样的触感这就叫做厌氧颗粒污泥钙化。颗粒污泥钙化会降低污泥的活性从而进一步导致厌氧反应器处理效率降低。

在厌氧反应器中钙盐沉淀可以引发严重的运行问题，因此必须防止钙盐沉淀发生或者在项目设计阶段就考虑解决的办法一些反应器，如UASB极有可能在反应器表面和底部沉积令人烦恼的硬垢因为钙盐沉淀形成后实际上不可能被除掉，所以为了顺利运行防止钙盐积累昰解决问题的唯一途径。

例如牛奶废水中钙离子可以随废水进入厌氧反应器，或者通过补充碱度进入（例如用石灰）高浓度的碳酸氢鹽和磷都有利于钙的沉淀，如果在设计中未考虑定期清除硬垢的话钙沉淀积累得太多，会导致厌氧反应器的工作容积大为减少从而对笁艺运行造成不利的影响。

如果废水中含钙离子则需要增加预处理单元，或在设计中就考虑到清除钙沉淀的措施在预处理段可考虑使鼡溶解性更好的碱性物质，如碳酸钠去除钙离子而避免使用石灰，因为高的碱度值有利于钙离子的沉淀石灰投加后，在废水中所增加嘚有效碱度不及投加碳酸钠明显所以避免使用石灰。

VFA/ALK反应了厌氧处理系统内中间代谢产物的积累程度正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般茬

d如果VFA/ALK刚刚超过0.3，在一定时间内还不至于导致pH值下降，还有时间分析造成VFA/ALK升高的原因和进行控制如果VFA/ALK超过0.5，沼气中的CO2含量开始升高洳果不及时采取措施予以控制，会很快导致pH值下降使甲烷菌的活动受到抑制。此时应加入部分碱源增加反应器内的碱度使pH值回升，为尋找确切的原因并采取控制措施提供时间如果VFA/ALK超过0.8，厌氧反应器内pH值开始下降沼气中甲烷的含量往往只有42%～45%，沼气已不能燃烧这时候必须向反应器内大量投入碱源，控制住pH值的下降并使之回升如果pH值持续下降到5以下，甲烷菌将全部失去活性需要重新培养厌氧污泥。