所谓厌氧消化是指在无氧气条件下，利用厌氧微生物的作用，有控制地使废物中可生物降解的有机物分解，转化为二氧化碳、甲烷和许多稳定物质的生物化学过程。该领域最常见的就是CSTR工艺，即连续搅拌反应器系统（Continuous stirred tank reactor），其原理是在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。反应器内安装有搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态。投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。新进入的原料由于搅拌作用很快与反应器内的全部发酵液菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。

项目简介 本成果属于高浓度废水处理设备,具体地说,是一种以分段进水操作为主要特征的废 水厌氧生物处理设备。由挡板将厌氧反应室分为若干厌氧反应隔室，每个隔室又分为上 下两个区，将污水分段处理，；厌氧反应室围绕在反应器主体周围,反应器主体中部设有 脱氮除磷区，底部设有污泥沉淀区，集脱氮除磷、沉淀一体的一种能耗极低、耐负荷高、 剩余污泥量少、生物固体截留能力强、水利混合条件好、设备简易的厌氧污水处理装置。 性能指标

1 成果简介利用生物方法进行污水处理，已经经历了一个多世纪的发展。但是，在活性污泥法的应用中，仍然存在以下主要缺点：曝气池占地面积很大，曝气后气体排放造成二次污染；曝气过程中活性污泥、空气和污水三相混合不均匀，氧传递速率较慢，氧气利用率不高，使得曝气效率低；剩余污泥排放量大。本研究室基于多年来对环流反应器流体力学特性和工程应用的研究，提出了采用多级环流装置作为活性污泥曝气的新方式，并经过 10 多年的基础、应用以及工业化研究，形成了一套高效的活性污泥的处理污水的新工艺—多级环流曝气工艺。该工艺可改善氧的传质，增加氧的利用率，从而减少动力消耗；该工艺还可减少生物处理过程中剩余污泥的产量，减轻处理污泥的负担；同时，该工艺的生物处理构筑物占地面积显著减小，可节约投资。该工艺已经完成了 20 吨/天的工业中试，通过了专家鉴定；并在处理印 染污水等方面已经建成了工业应用装置，目前运行良好。 在多级环流曝气工艺的基础上，针对含有中低浓度难降解有机物的污水，本研究室又开发了厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技术，以提高难降解有机物的处理效率。通过在多级环流塔内的悬浮污泥中添加具有特殊孔隙结构和尺度的载体材料，利用氧的传递阻力在载体内部形成厌氧菌生存的环境，构成专性厌氧菌生长区。通过被动扩散和流体的冲刷作用，有机物可以扩散进入载体内部，并被厌氧菌降解，同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流化床主体，实现厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合。该工艺具有高效的好氧降解过程和厌氧降解过程， 且将厌氧和好像过程结合在一个装置中进行，高度集成化，设备投资小、处理效率高、占地面积小。该工艺已经在含酚废水、 PTA 废水、炼油废水方面已经开展了大量的工艺开发和工业模拟实验，取得了理想的处理效果。2 技术指标（ 1） 多级环流曝气：溶解氧浓度可达到 6mg/L 以上，较廊道式曝气池，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上。 （ 2） 厌氧-好氧耦合环流曝气： COD 的容积负荷可达到 7g/L∙d 以上，对 COD 浓度小于2500 mg/L 的含酚废水、 PTA 废水等废水， COD 去除率达到 95％以上。3 应用说明该技术主要针对各类石化、化工及其他含有难降解有机物废水的处理，小规模现场集成式污水处理（如机场、远郊住宅小区等）以及污水的点源治理。 多级环流曝气应用包括两种方式：① 以环流曝气塔式设备替换现有的曝气池、初沉池；② 在现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造。多级环流曝气塔为新型塔式曝气处理设备为专利设备，具有处理效率高，占地面积小等显著优势。 20 吨/天的工业中试结果（乙烯综合废水， COD 约为 1000 mg/L，）显示，和该厂现有的廊道式曝气池相比，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上， 出口废水稳 COD 定在 60 mg/L 以内，特别适合于土地资源紧张、处理效率要求高的生产、生活部门。多级环流曝气塔顶部还有集成的泥水分离器，可将出水中的污泥分离，在污泥沉降良好的情况下，可直接排放，不需要初沉和二沉设备，使设备投资、能耗以及占地面积大幅度降低；即使对沉降性能不佳的污泥，也可达到初沉的作用，节省初沉设备和运行费用。 通过对现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造，也可实现多级环流曝气，方法是在曝气池内改造曝气系统，加装多级导流筒内构件。其改造简单，投资小，但对废水处理的效果有显著的提高。采用多级环流曝气后，曝气池内的溶解氧浓度提高 50% （可达到 6 mg/L以上）以上，悬浮污泥浓度提高 30%以上，在达到相同处理效果的前提下，水力停留时间可减小 50%以上，处理负荷提高 50%以上，特别适合于对现有装置增容的技术改造。由于溶解氧浓度高，剩余污泥的产量也显著降低。 厌氧-好氧耦合环流曝气工艺，通过在多级环流曝气塔中添加高孔隙率的聚合物填料，在填料内部形成的缺氧环境，可发生水解-酸化反应，通过水解-酸化将难降解有机物降解为挥发性脂肪酸，进一步由装置中主体的悬浮污泥进行好氧代谢，实现了厌氧—好氧生物降解的耦合，提高了难降解有机物的降解效率。工业模拟装置的研究表明，对 COD 浓度达到 3500mg/L 的含酚废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24h 内 COD 可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 浓度达到 2500 mg/L 的 PTA 废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 16 h 内 COD可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 达到 2000 mg/L， BOD/COD<0.1 的炼油废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24 h 内 COD 可降解至 60 mg/L 以下。上述处理效果，均优于传统的 A/O 或者 A/A/O 续批式联合工艺，占地面积低于这些工艺的 1/8。4 合作方式商谈。

餐饮业每天要产生大量的餐厨垃圾，除一部分用于饲料外，其他很大部分被丢弃处理。此外，在市场上，水果和蔬菜在包装、运输和销售的过程中也产生了大量的果蔬垃圾，不但造成了浪费，同时也对环境造成污染。 北京化工大学开发了餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术。生产沼气可用于发电、供热，或经提纯后制取车用燃料，也可加压罐装成沼气罐后，替代液化石油气气罐，作为家庭用燃气。因其价格低廉、制取简便、原材料易得，且为可循环利用资源，成为代替价格日益飞涨的石油和天然气的能源之一。技术指标：1、干物质消化率大于50%；2、产气率大于300m3／吨（干料）；3、反应器容积产气率大于1.0 m3／（m3·天）；4、沼气提纯后，甲烷含量大于95％，达到车用天然气的水平；5、沼渣达到有机肥料的相关标准，可作为生物有机肥料使用。 应用范围：1、城市生活垃圾处理厂；2、小区生活垃圾集中处理站；3、果蔬收集、集散地和加工场等。市场分析：北京市政府及部分地方政府已明文规定：“餐厨垃圾必须经过安全有效的处理，不能直接加工成畜禽饲料”。此外，果蔬收集、集散地和加工场也会产生大量的果蔬废弃物等。厌氧沼气技术可把这些有机垃圾转化成沼气、电力、车用燃料等，不但可以解决环境问题，还可以产生大量清洁能源和实现废弃物的高值利用。因其，本技术具有广阔的市场应用前景。效益分析：建设日产1万立方米的发酵系统，总投资大约在800万元左右，每年获经济效益500～600万元，同时社会效益显著。

针对我国污泥高含砂、高含固等特点，对我国低有机质污泥尤其是高含固（TS>10%）污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究，从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面，特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作，突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究，为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。 提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术，突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件，技术成果形成成套化装备，并在示范工程中得到应用转化与运行优化；突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术，对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发，技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1）提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术，并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合，形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术，开发具有完全自主知识产权的技术，并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用； 阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征，基于有机质的定向转化，进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发，进一步提升甲烷产率和降解率，为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究，在技术层面，从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手，开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术，确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件；在工艺层面，从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手，开发高效厌氧消化工艺流程，开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备，提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数，在此基础上，形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术，并进行工程示范；进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1）预期的经济效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强污泥产期效率，降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2）预期的社会效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强对污泥的处理处置能力，有效缓解污泥处理处置压力，进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。

利用厌氧氨氧化菌一步去除污水中 90%以上的 NH4+-N 和 85%以上的 TN，同时耦合异养脱氮，提高 TN 去除率至 95%以上，实现工业废水自 养异养耦合脱氮，主要特点如下： 1. 总氮去除负荷高，是传统脱氮工艺的 2-5 倍； 2. 根据化学计量关系，厌氧氨氧化工艺可节省 62.5％的供氧动力消 耗；3. 厌氧氨氧化反应无需有机碳源，耦合系统节省了 90％的有机碳源 消耗； 4. 污泥产量减少 90%，节省了污泥处理处置费用； 5. 不但可以减少 CO2等温室气体的排放，而且可以消耗 CO2，综合 CO2 减排 90%以上； 由于以上特点，厌氧氨氧化技术能够大幅降低污水处理费用，是国际 上最先进的废水生物脱氮技术，属于绿色低碳的处理技术，对于实现 碳达峰、碳减排具有重要意义。

近些年来，我国水环境中的氮素污染问题日益严重，蓝藻爆发、“水华”、 “赤潮”等水体富营养化现象频发，大量高浓度的低碳氮比氨氮废水未能得到妥 善处理，已经严重影响到我国多种行业的正常发展。我国氮素污染问题日益严 重，而传统脱氮工艺流程长，氧耗大，反硝化碳源不足，脱氮效果低。 厌氧氨氧化工艺是是近年来新兴的含氮废水处理技术，是目前最经济、最 简洁的生物脱氮工艺之一，非常适用于低碳氮比废水的处理。厌氧氨氧化技术 与传统生物脱氮技术相比，它无需曝气和碱度补偿，也无需投加有机碳源，从 而节省了大量能源和物料，大幅降低了废水处理成本。较传统脱氮工艺，该技 术可节省 60%以上的能耗，减少 70%的剩余污泥产量。 

在处理高浓度工业废水时，，厌氧折流板反应器（ABR)工艺可以在一个反应器内实现一体化的两相或多相处理过程，但是，一体化反应器内污泥浓度低，两相分离困难，处理效果不稳定等问题一直阻碍着该技术的发展，而本发明通过 在传统ABR反应器增设斜管，通过斜管区的污泥沉淀作用，不仅有效减少了污泥流失，而且在酸化反应器和甲烷反应器斜管区以下形成了悬浮污泥层，污泥浓度得到提高。实现了产酸相和产甲烷相的分离，使得产酸菌和产甲烷菌能在各自的适应的生存环境下生存，能更好的发挥各自的作用，达到高效处理废水的目的。与普通的厌氧折流板反应器相比，设备内污泥浓度提高了约5%-12%，COD去除率提高了约5%-10%，更好的改善了污水的处理效果。

PVC是最常用的通用塑料。目前，在PVC制品中大量使用的增塑剂ESO（环氧大豆油）的 关键指标环氧值为5.9～6.1。使添加量只能在10%以下。而环氧值>6.5则称为高环氧值ESO，具 有相容性好、辅助稳定效果好、环境友好等优点，该类ESO国内尚无企业生产。基本为进口或 外资产品，售价比普通ESO高60%以上。 本工艺除了能够生产高环氧值ESO产品以外，另一个特点就是生产过程中同时副产一种化 工原料，完全没有常规ESO生产中的大量废水排放，工艺无污染并提高了企业的经济效益。