工作原理
- 厌氧反应塔主要基于厌氧微生物的代谢作用来处理污水或有机废物。在无氧的环境下，厌氧微生物（包括水解细菌、产酸菌、产甲烷菌等）将复杂的有机化合物分解为简单的有机物，最终转化为甲烷和二氧化碳等气体。
- 首先，水解细菌将大分子有机物（如蛋白质、多糖、脂肪等）水解为小分子有机物（如氨基酸、单糖、脂肪酸等）。然后，产酸菌将这些小分子有机物进一步发酵转化为有机酸（如乙酸、丙酸、丁酸等）、氢气和二氧化碳。最后，产甲烷菌利用有机酸、氢气和二氧化碳产生甲烷。
结构组成
- 塔身主体：一般是圆柱形的钢制或混凝土结构，用于容纳厌氧反应的微生物和污水。其高度和直径根据处理规模和工艺要求而定，能够承受一定的内部压力，并且要做好防腐处理，防止污水中的腐蚀性物质对塔身造成损坏。
- 进水系统：包括进水管道和布水装置。进水管道要确保污水能够均匀、稳定地进入反应塔，布水装置的作用是将进水均匀地分布在反应塔底部，避免出现局部水力冲击过大或进水不均的情况。常见的布水装置有穿孔管、喷头等。
- 三相分离器：这是厌氧反应塔的关键部件。它能够将气体（甲烷和二氧化碳）、液体（处理后的污水）和固体（微生物污泥）进行分离。三相分离器主要由集气室、沉淀区和回流缝等部分组成。集气室收集产生的沼气，沉淀区使污泥沉淀返回反应区，回流缝则保证了污泥的顺利回流。
- 出水系统：用于将处理后的污水排出反应塔。出水系统要设计合理，防止污泥流失，并且要能够控制出水的流量和水质。一般包括出水堰和出水管道，出水堰可以保证出水的均匀性，出水管道要连接到后续的处理单元或排水系统。
- 排泥系统：用于定期或不定期地排出反应塔内多余的污泥。因为在反应过程中，微生物会不断繁殖和死亡，过多的污泥会影响反应塔的处理效率。排泥系统包括排泥管道和阀门，排泥的频率和量要根据污泥的生长情况和处理效果来确定。
- 搅拌系统：为了使污水和微生物充分接触，提高反应效率，需要在反应塔内设置搅拌系统。搅拌方式主要有机械搅拌和水力搅拌。机械搅拌是通过安装在反应塔内的搅拌器来实现，水力搅拌则是利用进水或产气的动力来搅动污水和污泥。
运行参数
- 温度：厌氧反应对温度比较敏感。根据微生物的适宜温度范围，可分为常温（10 - 30℃）、中温（30 - 40℃）和高温（50 - 60℃）厌氧反应。中温厌氧反应是最常用的，因为其微生物活性较高，处理效果较好，且不需要过高的能耗来维持温度。
- pH 值：厌氧反应适宜的 pH 值范围一般在 6.5 - 7.8 之间。产酸阶段会使 pH 值下降，产甲烷阶段则会使 pH 值上升，所以要对 pH 值进行监测和调节，避免 pH 值过低或过高影响微生物的活性。
- 水力停留时间（HRT）：指污水在反应塔内的平均停留时间。HRT 的长短直接影响反应的程度和处理效果。不同的污水性质和处理要求，其合适的 HRT 也不同，一般在几天到几十天不等。例如，处理高浓度有机废水时，HRT 可能需要较长时间，如 10 - 30 天。
- 有机负荷率（OLR）：是指单位体积反应塔在单位时间内处理的有机物量。OLR 过高会导致微生物无法及时分解有机物，产生有机酸积累，使 pH 值下降，影响反应的正常进行；OLR 过低则会造成反应塔的利用率不高。合理的 OLR 要根据污水的性质、微生物的种类和反应塔的类型等来确定。
应用领域
- 污水处理：广泛应用于工业废水（如食品加工废水、印染废水、造纸废水等）和生活污水的处理。对于高浓度有机废水，厌氧反应塔可以作为预处理单元，降低废水的有机物浓度，减轻后续好氧处理的负担；也可以作为独立的处理单元，处理一些低浓度有机废水。
- 有机固体废物处理：可以用于处理有机垃圾（如厨余垃圾、农作物秸秆等）的厌氧发酵，将有机垃圾转化为沼气和有机肥料，实现资源的回收利用。
优点和局限性
- 优点
  - 能耗低：因为是厌氧反应，不需要曝气等能耗较高的操作，在能源紧张的情况下具有优势。
  - 可产生沼气：沼气可以作为能源回收利用，如用于发电、供热等，具有一定的经济价值。
  - 污泥产量少：相比好氧处理，厌氧反应产生的污泥量较少，减少了污泥处理的负担。
- 局限性
  - 反应速度慢：相对于好氧反应，厌氧反应的速度较慢，需要较长的水力停留时间，导致反应塔体积可能较大。
  - 对环境条件敏感：如温度、pH 值等环境条件对厌氧反应影响较大，需要严格控制，否则容易导致反应失败。
  - 出水水质相对较差：单独使用厌氧反应塔，出水的有机物含量和水质指标可能无法完全达到较高的排放标准，通常需要与其他处理方法（如好氧处理）联合使用。