⑴ 酒廠廢水處理
白酒廢水調研報告
一、 概述
白酒是一種含有較高酒精濃度的無色透明的飲料酒，是利用澱粉質原料和糖質原料經過發酵、蒸餾而製成，根據原料和工藝的不同，具有各自獨特的風味，近年來，隨著人民生活水平的提高，白酒的需求量增大，全國各大酒廠紛紛擴建，增加產量，以滿足市場的需求，白酒生產過程中排出大量有機廢水，如直接排放將對環境造成污染。
二、 白酒生產工藝
我國白酒生產大多數以高梁、小麥、玉米等作為原輔料，經過四道基本工序釀制而成，即原料的預處理、糖化發酵、蒸餾出酒、裝瓶。白酒的生產工藝有固態發酵法、半固態發酵法和液態發酵法，下圖是典型的固態發酵法：
三、 廢水的來源
白酒廢水是指從生產到貯存陳化過程中所產生的工業廢水，各個廠生產工藝有所不同，但都是屬於間歇式排放，廢水主要來自以下幾個方面：釀造車間的冷卻水、蒸餾操作工具的沖洗水、蒸餾鍋底水、蒸餾工段地面沖洗水以及發酵池滲瀝水、地下酒庫滲漏水、發酵池盲溝水、灌裝車間酒瓶清洗水、「下沙」和「糙沙」工藝工程中原料沖洗、浸泡排放水等。
四、 白酒廢水的水質水量
白酒廢水按污染程度可分為兩部分，一部分為高濃度廢水，所含有機物濃度非常高如蒸餾鍋底水、發酵池盲溝水、蒸餾工段地面沖洗水、地下酒庫滲漏水、「下沙」和「糙沙」工藝工程中原料沖洗、浸泡排放水等，其COD高達100000mg/l左右，BOD高達44000 mg/l，pH呈酸性，但這部分廢水量很小，占廢水總量不到5％，其他屬於低濃度廢水，污染物濃度遠遠低於國家排放標准，可直接排放，一般高低濃度廢水分開排放。以下是某酒廠排放的廢水水質表，該廠以高梁為原料釀酒。
釀酒車間及酒庫排放廢水水質
廢水類別 pH COD（g/l） BOD（g/l） TN（g/l） TP（mg/l） SS
（g/l）
冷卻水 7.3～7.9 0.011～0.025
蒸餾鍋底水 3.7～3.8 10～100 5.8～66 0.3～1.1 31.4~664 1.35~31
發酵池盲溝水 4.0～4.8 43～130 21～67 1.0 703 0.2~6.0
蒸餾工段地面沖洗水 4.5～5.8 4～17 1.6～8.1 0.2～1.0 158~597 2.5~6.3
地下酒庫滲水 5.7～6.0 61 31 0.15 0.3 0.4
下沙、糙沙工藝廢水水質
廢水類別 水溫 水色 pH COD（mg/l） BOD（mg/l）
高梁沖洗水 40 紅褐色渾 4.8 1781
高梁浸泡水 33 紅色 3.7 7192 2700
蒸餾鍋底水 80 灰黑色渾 6.5 7809 2665
五、 高濃度白酒廢水常見處理工藝
設計參數一覽表
厭氧反應池 容積負荷：3.0～6.0kgCOD/m3.d，
BOD去除率：80％，
接觸氧化池 容積負荷：1.0～1.5kgBOD5/m3.d，
BOD去除率：95％，
產泥量：0.3～0.5 kg/ kgBOD5
六、 工程實例
常德市武陵酒廠日排放廢水量2000噸，工程設計採取了清污分流制，高濃度廢水採用「厭氧－好氧－物化」三級處理工藝，見下圖：
高濃度廢水匯合後，水質情況如下：COD＝17700mg/L，BOD＝8900 mg/L，SS＝5500 mg/L，pH＝3.8～5.0，厭氧採用厭氧流化床反應器，該反應器以砂為載體，有機負荷為15kgCOD/m3.d，COD、BOD去除率為80％，厭氧出水經生物濾池、接觸氧化、氣浮池後，COD降至70.8 mg/L，BOD降至53.4 mg/L，全流程COD、BOD的總去除率分別為99.5％、99.4％，處理效果比較好。
本工程要求處理的酒精廢液，是一種高懸浮物、高濃度的有機廢液，對於這種生產廢液實際工程中有採用全糟處理工藝也有採用半糟處理工藝的成功實例。所謂全糟處理工藝是指生產廢液不經固液分離全部的酒糟都進入厭氧發酵系統。半糟處理工藝是指酒精糟液先經固液分離，粗渣作飼料，剩餘濾液（半糟）進厭氧處理工藝。
全糟處理工藝不產生可回用作飼料的粗渣，但沼氣產量遠高於半糟處理工藝。全糟處理工藝由於節省了固液分離機械設備，具有投資省、運行費用低的優點。但由於全部糟液都厭氧發酵，造成厭氧發酵反應器較大，整個工程佔地面積大。
由於該廠酒精生產原料採用木薯，木薯為原料產生的粗糟回用作飼料原料市場銷路不好，粗糟如果不能及時銷售出去，不但不能給公司帶來效益，而且勢必造成嚴重的二次污染。相反，甲方對沼氣需求量較大（甲方計劃將廢液處理過程中產生的沼氣回用作鍋爐燃料），全糟厭氧工藝產生的所有沼氣都能吸納，從而很大程度上減少了煤的用量，為公司帶來經濟效益。綜合以上分析，本方案選擇全糟厭氧處理工藝。
經過厭氧發酵處理後的廢水有機污染物濃度還較高，可生化性較好，需進一步進行好氧生化處理才能達到《污水綜合排放標准》GB8978-96中一級排放標准。
3.1厭氧工藝選擇
目前在廢水處理工程中，採用的厭氧處理工藝較多，如普通厭氧消化池、厭氧接觸工藝、厭氧生物濾器、上流式厭氧污泥床（UASB）和厭氧折流板反應器等。從容積負荷、去除效率來進行比較分析，目前應用較為廣泛的是UASB反應器。但是，UASB反應器抗懸浮物沖擊性能較差，當廢水中懸浮物含量太高時，顆粒污泥很難形成，而絮狀污泥的沉降性能較差，三相分離器很難保證厭氧污泥的濃度，無法實現UASB反應器高容積負荷的特點。考慮到酒精廢液高懸浮物、高濃度有機物的特點，本方案採用兩級厭氧處理工藝，第一級厭氧工藝採用適應懸浮物濃度高的厭氧接觸工藝。
厭氧接觸工藝出水經過脫氣沉澱後出水再進後續的UASB厭氧反應器進行進一步的有機物降解，使好氧生化段進水有機物濃度更低，減少能耗。
結合本工程的特點，下面對這兩種工藝介紹如下：
厭氧接觸工藝
厭氧接觸工藝是普通消化池改進的一種工藝，它包含消化池、脫氣池、沉澱池三部分。消化池是厭氧接觸工藝的反應主體，酒糟廢液從消化池上部進入池內，經與池中原有的厭氧微生物混合、接觸後，通過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使廢水中的有機物轉化為甲烷、 二氧化碳為主的氣體（俗稱沼氣）。消化池排出的混合液先經脫氣池脫除未分離干凈的氣體，再進沉澱池進行泥水分離。沉澱池出水進入下一級處理，沉澱池污泥迴流至消化池。
為了保證消化池厭氧微生物與有機物的充分接觸，池內溫度、水質的均勻，同時防止形成浮渣層（形成浮渣層會阻礙沼氣的及時排出），消化池需設攪拌裝置。攪拌方式較多，本方案採用泵加水射器的攪拌方式，主要居於如下考慮。由於酒糟廢液pH較低，僅僅為4~5，而厭氧微生物特別是產甲烷菌對系統內泥水的pH非常敏感，其最佳要求為6.8～7.2，因此為了保證厭氧系統的處理效果，需要對來水pH進行調節，這樣必將消耗大量的葯劑，增加了整個污水處理系統的運行成本，而厭氧系統出水pH相對較高，鹼度含量較大，卻不能得到充分的利用。通過消化池出水迴流，不但能減少鹼的投加量，而且經水射器釋放，還有很好的攪拌作用。
UASB工藝
升流式厭氧污泥床（UASB）反應器是荷蘭學者Lettinga等人於20世紀70年代初開發的。由於這種反應器結構簡單，不用填料，沒有懸浮物堵塞等問題，因此一出現便立即引起了廣大廢水處理工作者的極大興趣，並很快被廣泛應用到工業廢水和生活污水的處理中。UASB反應器在處理各種有機廢水時，反應器內一般情況下均能形成厭氧顆粒污泥，而厭氧顆粒污泥不僅具有良好的沉降性能，而且有較高的比產甲烷活性。由於UASB反應器設有三相分離器，使得反應器內的污泥不易流失，所以反應器內能維持很高的生物量，平均濃度能達到80gSS/L左右。同時，反應器的STR很大，HRT很小，這使反應器有很高的容積負荷率和處理效率以及運行穩定性。
待處理的廢水被引入UASB反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀污泥組成的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發生厭氧反應，產生沼氣（氣體是甲烷和二氧化碳）引起污泥床擾動。在污泥床產生的氣體中有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的頂部。污泥顆粒上升撞擊到脫氣擋板的底部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉澱回到污泥床的表面。自由氣體和從污泥顆粒釋放的氣體被收集在反應器頂部的集氣室內。液體中包含一些剩餘的固體和生物顆粒進入到沉澱室內，剩餘固體和生物顆粒從液體中分離並通過反射板落回到污泥層的上面。分離氣體、固體後的液體繼續上升，最後從出水堰溢流，經集水槽排出。沼氣聚集於三相分離器頂部，通過氣管排出。
高濃度有機生產廢水經過兩級厭氧反應器預處理後，有機物得到大量去除，但出水還含有一定有機污染物，本方案選用好氧系統進行後續處理。
3.2好氧工藝選擇
好氧生化處理工藝主要包含兩種形式：活性污泥法和生物膜法。活性污泥法常用工藝普通活性污泥法、SBR及各類變形工藝如CASS、DAT-IAT等、氧化溝、A/O、A2/O等。生物膜法常用工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池和曝氣生物濾池，代表工藝為生物接觸氧化工藝。
下面就本工程的特點對以上幾種工藝進行比選，確定出最適宜的工藝。
普通活性污泥法
普通活性污泥法又稱普曝法，是採用普通曝氣池為主體構築物，對污水進行生化處理的方法。廢水及迴流污泥從曝氣池首端進入，沿池長方向推流式前進，需氧量首端高，末端低，利用好氧微生物對廢水中有機物進行降解，達到凈化廢水的目的。其工藝比較簡單，運行經驗成熟，此工藝對COD，BOD，SS的去除率均可達到預期效果，但該工藝BOD負荷低，抗擊負荷的能力較弱，佔地面積大。
SBR工藝
SBR法是間歇式活性污泥法（Sequence Batch Reactor Activated Sludge Process縮寫為SBR），又稱序批式活性污泥法。其特點是集生化反應池和沉澱池於一體，不需設初沉池和二沉池，亦避免迴流污泥泵房等裝置。基本操作為進水，反應，沉澱，出水等過程組成。從廢水流入開始到出水排泥結束為一個周期。在周期內一切過程都在一個設有曝氣裝置的反應池中依次進行。該法不易產生污泥膨脹，處理構築物簡單，同時對運行參數調整後可有效進行生物脫氮除磷。但由於其運行的周期性，一般要設置多池，池體內有效利用率低，佔地面積較大，運行控制較復雜。
接觸氧化工藝
生物接觸氧化是一種好氧生物膜法工藝，池內設有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長在填料表面，部分則是絮狀懸浮生長於水中。該工藝兼有活性污泥法與生物膜法二者的特點，其優點有：
容積負荷高，處理時間短；
生物活性高；
污泥產量低，無需污泥迴流；
出水水質好且穩定；
不存在污泥膨脹問題；
該工藝成熟穩定，佔地面積省，設備國產化，在小規模廢水處理工程中得到了廣泛的應用。但對於水量較大時，存在填料用量大、安裝、維護復雜，填料費用高等不利因數。
各種工藝的綜合比較見下表：
幾種好氧技術或工藝在工業廢水處理應用的比較
序號 工藝或技術 普通活性污泥法 生物接觸氧化法 SBR
1 BOD負荷 低 較高 較低
2 抗沖擊負荷 較差 一般 好
3 抗絲狀膨脹 較差 好 較好
4 投資 大 較大 一般
5 佔地面積 大 較小 小
6 運行控制 一般 簡單 復雜
7 自控要求 簡單 簡單 復雜
8 設備維修 一般 一般 復雜
9 運行費用 較高 一般 一般
綜合比較以上工藝，對於本工程日處理水量3500噸採用SBR工藝較合理。因此，在本方案中，好氧段我們採用SBR工藝對廢水進行處理。
好氧處理系統出水各項污染物指標都有很大程度的降低，基本能夠保證出水達到《污水綜合排放標准》GB8978-96中一級排放標准。考慮到一定沖擊負荷，為了確保出水水質的達標，SBR出水再經絮凝過濾處理後排放，如果SBR出水長期穩定達標，可以超越絮凝過濾裝置，SBR出水直接排放。
⑵ 有關於污水處理的知識,詳細點,
環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。隨著我國社會和經濟的高速發展，城市環境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。城鎮生活污水的排放量逐年增加，2002年全國工業和城鎮生活廢水排放總量為439.5億噸，比上年增加1.5%。其中工業廢水排放量207.2億噸，比上年增加2.3%；城鎮生活污水排放量232.3億噸，比上年增加0.9%，其中僅有10%得到處理。[1]生活污水中含有較高的氮、磷等營養物質,未經處理直接排入江河湖海,是導致水域富營養化污染的主要原因。2002年監測數據顯示,遼河、海河水系污染嚴重，劣V類水體佔60%以上；淮河幹流水質以III-V類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；黃河水系總體水質較差，幹流水質以III-IV類水體為主，支流污染普通嚴重；松花江水系以III-IV類水體為主；珠江水系水質總體良好，以II類水體為主；長江幹流及主要一級支流水質良好，以II類水體為主。由於「污染性」造成的水資源短缺，已成為嚴重製約我國社會經濟持續發展的突出問題，丞待解決。目前我國水污染控制的重點已從以工業點源為主，逐步轉變為以城市污水污染為主的控制。根據預測 [2]，到2010年我國城市污水排放總量為1050億m3，城市污水處理率要達到50%，預計需新建污水處理廠1000餘座，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，因此開發適合我國國情的、高效、低耗、能滿足排放要求、基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，具有十分重要的現實意義。
二、生活污水處理工藝研究和應用領域共同關注的問題
長期以來，城市生活污水的二級生物處理多採用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養物質。對於我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，從可持續發展的角度來看，並不適合中國國情。由於污水處理是一項側重於環境效益和社會效益的工程，因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制，使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的「瓶頸」。歸納起來，目前在城市生活污水處理研究和應用領域，普遍存在的問題有：
（1）採用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹現象；工藝設備不能滿足高效低耗的要求。
（2）隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養物質的排放要求較高，傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯，形成多級反應池，通過增加內循環來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，並且使運行管理較為復雜。
（3）目前城市污水的處理多以集中處理為主，龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資，因此建設大型的污水處理廠，集中處理生活污水，從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘污泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方向發展。已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題，就要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一並考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
三、生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究發展
在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高，耐沖擊負荷性能好，產泥量低，佔地面積少，便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
1．生物膜法凈化污水機理
污水中有機污染物質種類繁多，成分復雜。但對於生活污水來說，其有機成分歸納起來主要包括：蛋白質（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外還含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定於載體表面上的微生物膜來降解有機物，由於微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，並具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質，在膜的表面上和一這深度的內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物 →細菌→原生動物（後生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產鹼桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鍾蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。後生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，並通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處於厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
生物膜法通過將微生物細胞固定於反應器內的載體上，實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用於城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩定、抗沖擊負荷強、更為經濟節能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現封閉運轉防止臭味等優點。
通過人工強化作用將生物膜引入到污水處理反應器中，便形成了生物膜反應器。近年來，物物膜反應器發展迅速，由單一到復合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統。
填料是生物膜技術的核心之一，它的性能對廢水處理工藝過程的效率、能耗、穩定性以及可靠性均有直接關系。
2、厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究進展
（1）、復雜物料的厭氧降解階段
在廢水的厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。對復雜物料的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。所謂復雜物料，即指那些高分子的有機物，這些有機物在廢水中以懸浮物或膠體形式存在。
復雜物料的厭氧降解過程可以被分為四個階段。
水解階段：高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。
發酵（或酸化）階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
產乙酸階段：在此階段，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
在以上階段里，還包含著以下這些過程：a、水解階段里有蛋白質水解、碳水化合物的水解和脂類水解；b、發酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級的脂肪酸與醇類的厭氧氧化；c、產乙酸階段里有從中間產物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過程之外，當廢水含有硫酸鹽時還會有硫酸鹽還原過程。復雜化合物的厭氧降解可以利用圖來表述（見圖1）
（2）厭氧生物膜法處理工藝的應用研究進展
a、厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是60年代末由美國McCarty 等在Coulter等研究基礎上發展並確立的第一個高速厭氧反應器。傳統的好氧生物系統一般容積負荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF發明之前的厭氧反應器一般容積負荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在處理溶解性廢水時負荷可高達10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的發展大大提高了厭氧反應器的處理速率，使反應器容積大大減少。
AF作為高速厭氧反應器地位的確立，還在於它採用了生物固定化的技術，使污泥在反應器內的停留時間（SRT）極大地延長。McCarty發現在保持同樣處理效果時，SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時間（HRT），從而減少反應器容積，或在相同反應器容積時增加處理的水量。這種採用生物固定化延長SRT，並把SRT和HRT分別對待的思想推動了新一代高速厭氧反應器的發展。
SRT的延長實質是維持了反應器內污泥的高濃度，在AF內，厭氧污泥的濃度可以達到10-20gVSS/L。AF內厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細菌在AF內固定的填料表面（也包括反應器內壁）形成生物膜；其二是在填料之間細菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應器內的積累是AF具有高速反應性能的生物學基礎，在一定的污泥比產甲烷活性下，厭氧反應器的負荷與污泥濃度成正比。同時，AF內形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉澱性能好，因而其出水中的剩餘污泥不存在分離困難的問題。由於AF內可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的迴流。
在AF內，由於填料是固定的，廢水進入反應器內，逐漸被細菌水解酸化、轉化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化。因此微生物種群的分布也呈現規律性。在底部（進水處），發酵菌和產酸菌佔有最大的比重，隨反應器高度上升，產乙酸菌和產甲烷菌逐漸增多並佔主導地位。細菌的種類與廢水的成分有關，在已酸化的廢水中，發酵與產酸菌不會有太大的濃度。
細菌在反應器內分布的另一特徵是反應器進水處（例如上流式AF的內部）細菌由於得到營養最多因而污泥濃度最高，污泥的濃度隨高度迅速減少。
污泥的這種分布特徵賦予AF一些工藝上的特點。首先，AF內廢水中有機物的去除主要在AF底部進行（指上流式AF），據Young和Dahab報道[4]， AF反應器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以內去除的。因此研究者認為在一定的容積負荷下,淺的AF反應器比深的反應器能有更好的處理效率。其次,由於反應器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應器的堵塞。堵塞問題是影響AF應用的最主要問題之一。據報道,上流式AF底部污泥濃度可高達60g/L。厭氧污泥在AF內的有規律分布還使得反應器對有毒物質的適應能力較強,可以生物降解的毒性物質在反應器內的濃度也呈現出規律性的變化,加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系,因此在AF內易於培養出適應有毒物質的厭氧污泥。例如在處理三氯甲烷和甲醛廢水中,發現AF反應器內的污泥產生了良好的適應性,這些有毒物質的去除效果和允許的進液濃度逐漸上升。AF同時也具有較大的抗沖擊負荷能力。一般認為在相同的溫度條件下，AF的負荷可高出厭氧接觸工藝2~3倍，同時會有較高的COD去除率。
AF在應用上的問題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個問題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由於以上問題，國外生產規模的AF系統應用也不是很多。據Le-ttinga在1993年估計，國外生產規模的AF系統大約僅有30~40個。[4]
作為升流式厭氧濾池的革新技術——厭氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,採用較大顆粒及孔隙率的填料代替傳統的小粒徑填料，有效地解決了反應器的堵塞問題。厭氧膜床具有如下特點：
有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質差的缺點；
生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機負荷；
在厭氧膜床內微生物通過附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮於填料孔隙間形成細菌聚集體，因此在厭氧膜床內可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時間，耐沖擊負荷能力較強；
啟動時間短，停止運行後再啟動也較容易；
不需要迴流污泥，運行管理方便；
在水量和負荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。
b、厭氧流化床反應器（AFBR）
在流化床系統中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態化來實現。
流化床反應器的主要特點可歸納如下：
流態化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸；
由於顆粒與流體相對運動速度高，液膜擴散阻力小，且由於形成的生物膜較薄，傳質作用強，因此生物化學過程進行較快，允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間；
克服了厭氧濾器堵塞和溝流問題；
高的反應器容積負荷可減少反應器體積，同時由於其高度與直徑的比例大於其它厭氧反應器，因此可以減少佔地面積。
但是，厭氧流化床反應器存在著幾個尚未解決的問題。其一，為了實現良好的流態化並使污泥和填料不致從反應器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩定的流態化也難以保證。[5]其次，一些較新的研究認為流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器。同時，為取得高的上流速度以保證流態化，流化床反應器需要大量的迴流水，這樣導致能耗加大，成本上升。由於以上原因，流化床反應器至今沒有生產規模的設施運行。有人認為它在今後應用的前景也不大。[5]
c、厭氧附著膜膨脹床反應器（AAFEB）
厭氧附著膜膨脹床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和開發出來的一種污水處理工藝。與生物流化床相比，區別在於載體的膨脹程度。以填料層高度計，膨脹床的膨脹率約為10%~20%，此時顆粒間仍保持互相接觸，而流化床則為20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通過對比厭氧膨脹床、滴濾池和活性污泥法等工藝的經濟性，發現對於小型污水處理廠而言，厭氧膨脹床後續滴濾池的設計是最為經濟的選擇，能耗量少，污泥產率量低。但目前此工藝仍主要停留在小試和中試研究階段。
綜上所述，採用厭氧生物膜反應器為主體的厭氧處理技術，作為生活污水處理的核心方法，在技術上已經成熟，並且較之其它方法有獨到的一些優勢。但是，厭氧方法在濃縮營養物（氮和磷）方面效果不大，同時它僅能除去部分病源微生物。此外，殘存的BOD、懸浮物或還原性物質可能影響到出水的質量。所以厭氧生物膜反應器要成為完整的環境治理技術，合適的後處理手段必不可少。
3、好氧生物膜法處理技術——生物接觸氧化
生物接觸氧化法是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在20世紀30年代，已在美國出現生產型裝置。當時的生物接觸氧化池，填料的材質是砂石、竹木製品和金屬製品，主要用於處理低濃度、低有機負荷的污水，它克服了活性污泥法在處理此類污水時，因污泥流失而不能維持正常運行的缺點，並取得了較好的效果。進入70年代，隨著大孔徑、高比表面積的蜂窩直管填料和立體波紋塑料填料的出現，使生物接觸氧化法的應用范圍得到拓寬，它不僅可用於處理生活污水，而且可用於處理高濃度有機廢水和有毒有害工業廢水，與其他生物處理方法相比，展現出了優越性，我國在70年代開始對生物接觸氧化法進行了研究，第一座生產性試驗裝置用於處理城市污水，在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優於活性污泥法。與活性污泥法比較，生物接觸氧化具有以下主要優點：①生物接觸化法以填料作為載體，供生物群棲息生長，形成穩定的生態體系，有較高的微生物濃度，一般可達10~20g/l；氧的利用率高，可達10%。具有較高的耐沖擊負荷能力和對環境變化的適應能力，剩餘污泥量少。②生物接觸氧化法可以充分利用絲狀菌的強氧化能力且不產生污泥膨脹。並且不需要象活性污泥法那樣採用污泥迴流以調整污泥量和溶解氧濃度，易於管理和操作。隨著十餘年的大量實踐，對氧化池結構形式、填料的品種和安裝方式、供氣裝置的種類和布置形式等方面進行了不斷創新、不斷優化。目前，生物接觸氧化技術已經廣泛應用處理生活污水、生活雜用水和不同有機物濃度的工業廢水。
填料是微生物棲息的場所、生物膜的載體。填料的表面生長生物膜，生物膜的新陳代謝過程使污水得利凈化。填料的性能直接影響著生物接觸氧化技術的效果和經濟上的合理性，因而填料的選擇是生物接觸氧化技術的關鍵。
填料的特性取決於填料的材質和結構形式。填料的材質應具有分子結構穩定、抗老化、耐腐蝕和生物穩定性好等特性。填料的結構形式應具有比表面積大、空隙率高、硬度高、有布水布氣和切割氣泡的功能。填料之間的空隙在外力作用下可發生變化，有利於剝落的生物膜及時排出填料區，以及填料的體積應具有可壓縮性，並在復原後不發生變形，便於運輸和安裝。
固定化載體的發展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窩狀及波紋狀填料為代表，多用玻璃鋼、各種薄形塑料片構成。新近有陶土直接燒結生產的陶瓷蜂窩填料，孔形為六角形，孔徑在20~100mm之間。由於比表面積小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脫落，填料橫向不流通，造成布氣不均勻，易堵塞以至無法正常運轉，且造價較高，近年來，此類填料已逐漸淘汰。
（2）懸掛式填料
懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料、軟性填料，理論比表面積大,空隙率>90%，掛膜快，空隙的可變性使之不易堵塞，而且造價低，組裝方便，出水穩定，處理效果較好,COD和BOD5去除率達80%以上。但廢水濃度高或水中懸浮物較大時，填料絲會結團，大大減少了實際利用的比表面積，且易發生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響使用壽命，其壽命一般為1~2年。半軟性填料，具有較強的氣泡切割性能和再行布水布氣的能力、掛膜脫膜效果較好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用壽命較軟性填料長。但其理論比表面積較小（87-93m2/m3）生物膜總量不足影響污水處理效果，且造價偏高。
組合式填料，是鑒於軟性、半軟性存在的上述缺點並吸取軟性填料比表面積大、易掛膜和半軟性填料不結團，氣泡切割性能好而設計的新型填料，在填料中央設計半軟性部件支撐著外圍的軟性纖維束，其平面有如盾形，故又稱盾式填料。其比表面積1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有掛膜快，生物總量大，不結團等優點。污水處理能力優於軟性、半軟性填料，在正常水力負荷條件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率達80%~90%，與之類似的還有燈籠式（或龍式）和YDT彈性立體填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆積式、懸浮式填料，種類繁多。特點是無需固定和懸掛，只需將之放置於處理裝置之中，使用方便，更換簡單。北京曉清環保公司的多孔球形懸浮填料和北京桑德公司的SNP無剩餘污泥懸浮填料等，具有充氧性能好，掛膜快，使用壽命長等優點。江西萍鄉佳能環保工程公司新近開發的堆積式填料—球形輕質陶料，填料粒徑2~4 mm，有巨大的比表面積，使反應器中單位體積內可保持較高的生物量，而且填料上的生物膜較薄，其活性相對較高，具有完全符合曝氣生物濾池填料的國際性能標准，在法國承建的我國大連馬欄河污水處理廠使用，這是我國新型填料開發的一項重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工藝在生活污水處理中的應用
城市污水經厭氧處理後，在現有的技術條件下，要達到二級出水標准，需要相當長的停留時間，結果使厭氧處理雖然在運行管理費用上佔有優勢，但在基建投資上卻失去了競爭力。因此從微生物和化學角度講，厭氧處理僅僅提供了一種預處理，它一般需要後處理方能滿足新的污水排放標准。印度和南美國家在積極推廣應用厭氧生活污水處理技術的同時，普遍意識到由於厭氧處理後氮和磷基本上沒有去除，因此對厭氧出水進一步處理很有必要。缺乏合適的後處理技術，是導致厭氧生物處理技術在生活污水處理領域應用緩慢的主要原因之一。雖然已有的小試實驗結果表明，兩級厭氧系統組合可以獲得良好的處理效果。但目前，在實際生產中，應用最為廣泛的仍然是厭氧與好氧組合系統。在印度，氧化塘是最常用的後處理方法。經厭氧、氧化塘兩級處理後的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分別為87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水處理工程中，以及哥倫比亞Bucarmanga鎮的160000人生活污水處理工程中，後處理均採用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厭氧生活污水處理工程中，後處理方法比較多樣化，二沉池＋氯消毒、淹沒濾池＋二沉池＋氯消毒、氧化溝等，最後直接排入城市污水管網或用於農灌。在日本，城鎮生活污水一般採用厭氧消化＋好氧活性污泥法聯合處理、厭氧濾池＋好氧濾池以及厭氧濾池＋接觸氧化法組合處理。並且最新研製的具有脫氮除磷功能的高級型JOHKASO小型家用生活污水凈化器系統，廣泛應用於分散處理生活污水方面。[7]厭氧和好氧生物處理技術的組合能夠有效的去除大部分有機和無機污染物。厭氧生物專家G·Lettinga教授斷言厭氧處理生物技術如果有合適的後處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之於傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力，尤其適合發展中國家的情況。[8]
厭氧-好氧組合處理工藝，充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢，成為目前污水處理工藝發展的主要趨勢。在國外，由上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和好氧生物膜反應器組成的厭氧—好氧組合處理工藝一直是研究的重點，[9，10，11]並針對組合工藝的硝化/反硝化性能和動力學機理展開了較為深入的研究。[12，13]近年來，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]進行的小試和中試的研究結果表明，採用UASB和淹沒式曝氣生物濾池（BF）組合工藝處理生活污水，兩段HRT分別為6h和0.17h時系統對CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，並且該組合系統相對單一的UASB污水處理系統而言，有更好的穩定出水水質的作用。當BF段的污泥迴流至UASB段時，厭氧反應器內有機物甲烷化的能力提高，使產氣量增加、剩餘污泥量減少，可以減少甚至省去污泥濃縮池和消化池。
由於以UASB為主體的厭氧-好氧組合處理工藝,受溫度的影響較大,特別是在低溫條件下,系統的性能不能得到充分的發揮。Igor Bodik等[16]通過中試試驗研究了厭氧折流板生物濾池反應器和淹沒式曝氣生物濾池組合工藝低溫下處理生活污水時的脫氮性能。系統經過一年的運行，在厭氧段和好氧段的水力停留時間分別為15 h和4h的條件下，即使環境溫度低於10℃（平均氣溫5.9℃），對CODcr、BOD5和SS的去除率仍達80%左右。低溫使硝化的活性受到一定的影響，溫度在4.5-23℃范圍內，TKN的去除率在46.4-87.3%間變化,並且該系統也具有一定的反硝化功能，為低溫環境下生活污水的脫氮處理提供了參考。
參考資料：http://..com/question/23545633.html?si=4