厭氧反應(yīng)器是一種利用厭氧微生物在無分子氧條件下降解有機(jī)物的高效生物處理裝置，尤其適用于高濃度有機(jī)廢水的處理。其核心目標(biāo)是將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）等物質(zhì)，從而實現(xiàn)污染物的去除和能源的回收。
其顯著的優(yōu)勢在于能耗低（無需曝氣）、剩余污泥產(chǎn)量少，且能產(chǎn)生沼氣這一可再生能源。
一、厭氧消化的三個階段
厭氧反應(yīng)器的工作原理本質(zhì)上是模擬自然界的厭氧消化過程，該過程通常分為三個連續(xù)的生物化學(xué)階段：
1.水解酸化階段：復(fù)雜的大分子有機(jī)物在微生物分泌的酶作用下，被水解為小分子的可溶性物質(zhì)。這些物質(zhì)進(jìn)一步被微生物轉(zhuǎn)化生成揮發(fā)性有機(jī)酸、醇、醛等。
2.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：上一階段產(chǎn)生的有機(jī)酸和醇類被產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌進(jìn)一步分解，轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣和二氧化碳等更為簡單的物質(zhì)。
3.產(chǎn)甲烷階段：這是厭氧消化的最終階段。專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌利用乙酸、氫氣和二氧化碳等前體物質(zhì)，生成甲烷和二氧化碳。甲烷菌對環(huán)境條件（如pH值、溫度）非常敏感，是整個過程的速度控制步驟。
二、反應(yīng)器的關(guān)鍵設(shè)計
為實現(xiàn)高效穩(wěn)定的厭氧處理，反應(yīng)器設(shè)計需滿足特定條件：
1.創(chuàng)造并維持嚴(yán)格的厭氧環(huán)境：通過反應(yīng)器密封、進(jìn)水脫氧等方式排除氧氣干擾。
2.保留高濃度活性污泥：通過三相分離器、填料生物膜或外部污泥回流等設(shè)計，實現(xiàn)污泥停留時間（SRT）遠(yuǎn)大于水力停留時間（HRT），保證反應(yīng)器內(nèi)有足夠的微生物量。
3.良好的傳質(zhì)條件：通過進(jìn)水分布、沼氣攪拌或內(nèi)部循環(huán)等方式，確保廢水與微生物充分接觸。
4.適宜的環(huán)境條件：維持適宜的pH值、溫度并提供微生物所需的營養(yǎng)元素。
三、主流類型
根據(jù)生物污泥形態(tài)和流態(tài)的不同，發(fā)展出了多種高效厭氧反應(yīng)器：
1.上流式厭氧污泥床（UASB）：廢水從底部進(jìn)入，穿過由顆粒污泥構(gòu)成的污泥床。產(chǎn)生的沼氣帶動混合液上升，頂部的三相分離器實現(xiàn)氣、液、泥的有效分離，處理后的水從堰口排出。以其顆粒污泥技術(shù)為核心。
2.厭氧濾池（AF）：反應(yīng)器內(nèi)填充有固定填料，微生物以生物膜形式附著在填料表面。廢水向上流經(jīng)填料層時，有機(jī)物被生物膜降解。適用于懸浮物較低的廢水。
3.內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）可視為兩級UASB的串聯(lián)。利用底層產(chǎn)生的大量沼氣形成強(qiáng)大的內(nèi)循環(huán)，強(qiáng)化傳質(zhì)效果，負(fù)荷更高，占地面積更小。
4.膨脹顆粒污泥床（EGSB）：與UASB類似，但采用更高的上流流速和更大的高徑比，使顆粒污泥床處于膨脹狀態(tài)，改善了廢水與污泥的接觸，尤其適用于低溫和低濃度廢水。
四、應(yīng)用與影響因素
設(shè)備廣泛應(yīng)用于食品加工、釀酒、造紙、化工、制藥等行業(yè)的高濃度有機(jī)廢水處理，以及城市污水污泥、畜禽養(yǎng)殖糞污等的處理。
要保證反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行，需關(guān)注進(jìn)水水質(zhì)、溫度、pH值與堿度、營養(yǎng)配比以及揮發(fā)性脂肪酸（VFA）濃度等關(guān)鍵指標(biāo)。
厭氧反應(yīng)器通過巧妙的設(shè)計，為微生物高效工作創(chuàng)造了理想家園，實現(xiàn)了污染治理與能源回收的雙重目標(biāo)。
選擇UASB、IC、EGSB還是其他工藝，需根據(jù)廢水特性、場地條件及投資運行成本綜合考量。理解其工作原理，是用好這門技術(shù)的關(guān)鍵。
