厭氧處理已經(jīng)成功地應(yīng)用于各種高、中濃度的工業(yè)廢水處理中。雖然中、高濃度的廢水在相當(dāng)程度上得到了解決，但是當(dāng)污水中含有抑制性物質(zhì)時，如含有硫酸鹽的味精廢水在處理上仍有一定的難度。在厭氧處理領(lǐng)域應(yīng)用 最為廣泛的是UASB反應(yīng)器。

　　包含厭氧處理單元的水處理過程一般包括預(yù)處理、厭氧處理(包括沼氣的收集、處理和利用)、好氧后處理和污泥處理等部分，可以用圖1所示的流程表示。

1、預(yù)處理設(shè)施
　　一般預(yù)處 理系統(tǒng)包括粗格柵、細(xì)格柵或水力篩、沉砂池、調(diào)節(jié)(酸化)池、營養(yǎng)鹽和pH調(diào)控系統(tǒng)。格柵和沉砂池的目的是去除粗大固體物和無機的可沉固體，這對對于保護(hù)各種類型厭氧反應(yīng)器的布水管免于堵塞是必需的。當(dāng)污水中含有砂礫時，例如以薯干為原料的釀酒廢水，怎么強調(diào)去除砂礫的重要性也不過分。不可生物降解的固 體，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)積累會占據(jù)大量的池容，反應(yīng)器池容的不斷減少最終將導(dǎo)致系統(tǒng)完全失效。
　　由于厭氧反應(yīng)對水質(zhì)、水量和沖擊負(fù)荷較為敏感，所以對于工業(yè)廢水適當(dāng)尺寸的調(diào)節(jié)池，對水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運行的保證。調(diào)節(jié)池的作用是均質(zhì)和均量，一般還可考慮兼有沉淀、混合、加藥、中和和預(yù)酸化等功能。在調(diào)節(jié)池中設(shè)有沉淀池時，容積需扣除沉淀區(qū)的體積；根據(jù)顆粒化和pH調(diào)節(jié)的要求，當(dāng)廢水堿度和營養(yǎng)鹽不夠需要補充堿度和營養(yǎng)鹽(N、P)等；可采用計量泵自動投加酸、堿和藥劑，通過調(diào)節(jié)池水力或機械攪拌達(dá)中和作用。
　　同時，酸化池或兩相系統(tǒng)是去除和改變，對厭氧過程有抑制作用的物質(zhì)、改善生物反應(yīng)條件和可生化性也是厭氧預(yù)處理的主要手段，也是厭氧預(yù)處理的目的之 一。僅考慮溶解性廢水時，一般不需考慮酸化作用。對于復(fù)雜廢水，可在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是沒有必要的，甚至是有害處的。因為達(dá)到完全酸化后，污水pH會下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外有證據(jù)表明完全酸化對UASB反應(yīng)器的顆粒過程有不利的影響。對以下情況考慮酸化或相分離可能是 有利的：
　　1) 當(dāng)采用預(yù)酸化可去除或改變對甲烷菌有毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時；
　　2) 當(dāng)廢水存在有較高的Ca²⁺時，部分酸化可避免顆粒污泥表面產(chǎn)生CaCO₃結(jié)垢；
　　3) 當(dāng)處理含高含懸浮物和/或采用高負(fù)荷，對非溶解性組分去除有限時；
　　4) 在調(diào)節(jié)池中取得部分酸化效果可以通過調(diào)節(jié)池的合理設(shè)計取得。例如，上向流進(jìn)水方式，在反應(yīng)器底部形成污泥層(1.0m)。底部布水孔口設(shè)計為5～10m²/孔即可。
2、UASB反應(yīng)器體積的設(shè)計
　　a) 負(fù)荷設(shè)計法
　　采用有機負(fù)荷(q)或水力停留時間(HRT) 設(shè)計UASB反應(yīng)器是目前最為主要的方法。一旦q或HRT確定，反應(yīng)器的體積(V)可以很容易根據(jù)公式(1或2)計算。對某種特定廢水，反應(yīng)器的容積負(fù)荷一般應(yīng)通過試驗確定。

V = QS_o/q　　　　　　　　　　　　　　　(1)

V =KQ.HRT　　　　　　　　　　　　　　　(2)

　　式中：　　Q---廢水流量，m³/d；
　　　　　　　S_o---進(jìn)水有機物濃度，gCOD/L或gBOD₅/L。

　　表１給出不同類型廢水國內(nèi)外采用UASB反應(yīng)器處理的負(fù)荷數(shù)據(jù)，需要說明的是表中無法一一注明采用的預(yù)處理條件和厭氧污泥類型等情況，這些條件對選擇設(shè)計負(fù)荷是至關(guān)重要的。下表供設(shè)計人員設(shè)計時參考，選用前必須進(jìn)行必要的實驗和進(jìn)一步查詢有關(guān)的技術(shù)資料。

　　b) 經(jīng)驗公式方法
　　Lettinga等人采用同樣經(jīng)驗公式描述不同厭氧處理系統(tǒng)處理生活污水HRT與去除率(E)之間的關(guān)系，并且對不同反應(yīng)器處理生活污水的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，得出了參數(shù)值。

                           

     式中：C₁ ,C₂——反應(yīng)常數(shù)。

　　c) 動力學(xué)方法
　　許 多研究者致力于動力學(xué)的研究，Henxen和Harremoes(1983)根據(jù)眾多研究結(jié)果匯總了酸性發(fā)酵和甲烷發(fā)酵過程重要的動力學(xué)常數(shù)(見表2)。 到目前為止，動力學(xué)理論的發(fā)展，還沒有使它能夠在選擇和設(shè)計厭氧處理系統(tǒng)過程中成為有力的工具，通過評價所獲得的實驗結(jié)果的經(jīng)驗方法現(xiàn)在仍是設(shè)計和優(yōu)化厭氧消化系統(tǒng)的唯一的選擇。

1) 反應(yīng)器的體積和高度 　　

采用水力停留時間進(jìn)行設(shè)計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。選擇反應(yīng)器高度的原則是設(shè)計、運行和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮的結(jié)果。從設(shè)計、運行方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進(jìn)水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而 使反應(yīng)器的高度受到限制；高度與CO溶解度有關(guān)，反應(yīng)器越高溶解的CO濃度越高，因此，pH值越低。如pH值低于最優(yōu)值，會危害系統(tǒng)的效率。　　從經(jīng)濟(jì)上 考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷匦螚l件，一般將反應(yīng)器建造在半地下減少建筑和保溫費用。最經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)器高度(深度)一般 是在4到6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運行范圍。　　　對于UASB反應(yīng)器還有其他的流速關(guān)系(圖2)。對于日平均上升流速的推薦值見表 3，應(yīng)該注意對短時間(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暫時的高峰流量可以接收)。

USAB反應(yīng)器的上部設(shè)置氣、固、液三相分離器，下部為污泥懸浮層區(qū)和污泥床區(qū)，廢水由反應(yīng)器底部均勻泵入污泥訂區(qū)，與厭氧污泥充分接觸反應(yīng)，有機物被厭氧微生物分解成沼氣。液體、氣體與固體形成混合液流上升至三相分離器，使三者很好地分離，使80%以上的有機物被轉(zhuǎn)化為沼氣，完成廢水處理過程。　

應(yīng)用特點

<>　高ＣＯＤ負(fù)荷（５－１０kgCODcr/m^3/d)

<>　可產(chǎn)生高沉降性能的顆粒污泥

<>　可以產(chǎn)生能源（沼氣）

<>　運行費用低

<>　高可靠性