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厭氧生物處理工藝的發(fā)展
第一代厭氧反應(yīng)器
早在19世紀(jì)，人們就利用厭氧工藝處理廢水廢物。1881年，法國工程師Louis Mouras發(fā)明了用以處理污水污泥的“自動凈化器"，從而開始了人類利用慶氧生物過程處理廢水廢物的歷程。1896年英國出現(xiàn)了第一座用于處理生活污水的厭氧消化池，產(chǎn)生的沼氣用于照明。1904 年德國的工程師Imhoff將其發(fā)展成為Imhoff雙層沉淀池(即腐化池)，這一工藝至今仍然在有效地利用。1912 年英國的伯明翰市建立了第一個用土堤圍成的露天敞開式消化池。至1914年，美國有14座城市建立了厭氧消化池。1925 年至1926年，美國、德國相繼建成了較為標(biāo)準(zhǔn)的消化池。二戰(zhàn)結(jié)束后，厭氧處理技術(shù)的發(fā)展又掀起了一個高潮，高效的、可加溫和攪拌的消化池得到了發(fā)展，厭氧污泥與廢水的加溫、攪拌提高了處理效率。但從本質(zhì)上，反應(yīng)器中的微生物(即厭氧污泥)與廢水或廢料是混合在一起的，污泥在反應(yīng)器里的停留時間(SRT) 與廢水的停留時間(HRT)是相同的，因此污泥在反應(yīng)器里濃度低，廢水在反應(yīng)器里要停留幾天到幾十天之久，處理效果差。此時的厭氧處理技術(shù)主要用于污泥與糞肥的消化，它尚不能經(jīng)濟(jì)地用于工業(yè)廢水的處理。直至1955年，Soefer開發(fā)了用以處理食品包裝廢水的厭氧接觸反應(yīng)器(AC法)， 取得了良好的效果。
第二代厭氧反應(yīng)器
隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識到提高反應(yīng)器中污泥濃度的重要性，于是，基于微生物固定化原理的高效厭氧生物反應(yīng)器得以發(fā)展。第二代厭氧生物反應(yīng)器必須滿足以下兩個條件：
1)系統(tǒng)內(nèi)能夠保持大量的活性厭氧污泥；
2) 反應(yīng)器進(jìn)水應(yīng)與污泥保持良好的接觸。
依據(jù)這一原則，20世紀(jì)60年代末，第一個基于微生物固定化原理的高速厭氧反應(yīng)器——厭氧濾池誕生。它的成功之處在于，在反應(yīng)器中加人固體填料(如沙礫等)，微生物由于附著生長在填料的表面，免于水力沖刷而得到保留，巧妙地將平均水力停留時間與生物固體停留時間相分離，其固體停留時間可以長達(dá)上百天，這就使得厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時或幾天。在相同的溫度下，厭氧濾池的負(fù)荷高出厭氧接觸工藝2～3倍，同時有很高的COD去除率，而且反應(yīng)器內(nèi)易于培養(yǎng)出適應(yīng)有毒物質(zhì)的厭氧污泥。
第三代厭氧反應(yīng)器
20世紀(jì)90年代初，人們?yōu)閷崿F(xiàn)高效厭氧反應(yīng)器的有效運行，結(jié)合第二代反應(yīng)器的優(yōu)缺點，研發(fā)了第三代厭氧反應(yīng)器。第三代厭氧反應(yīng)器具備占地面積小、動力損耗小等特點，微生物均以顆粒污泥固定化的方式存在于反應(yīng)器當(dāng)中，反應(yīng)器單位容積的生物量比以往更高，能承受更高的水力負(fù)荷且具備較高的有機(jī)污染物凈化效果。反應(yīng)器內(nèi)的微生物在不同區(qū)域內(nèi)生長，可以與不同區(qū)域內(nèi)的進(jìn)水充分接觸，完成了一定程度上的生物相分離。第三代反應(yīng)器的主要代表有:厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)、升流式厭氧污泥床過濾器(UBF)等。
