厌氧反应器是一种利用厌氧微生物在无分子氧条件下降解有机物的高效生物处理装置，尤其适用于高浓度有机废水的处理。其核心目标是将废水中的各种复杂有机物转化为甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）等物质，从而实现污染物的去除和能源的回收。
其显著的优势在于能耗低（无需曝气）、剩余污泥产量少，且能产生沼气这一可再生能源。
一、厌氧消化的三个阶段
厌氧反应器的工作原理本质上是模拟自然界的厌氧消化过程，该过程通常分为三个连续的生物化学阶段：
1.水解酸化阶段：复杂的大分子有机物在微生物分泌的酶作用下，被水解为小分子的可溶性物质。这些物质进一步被微生物转化生成挥发性有机酸、醇、醛等。
2.产氢产乙酸阶段：上一阶段产生的有机酸和醇类被产氢产乙酸菌进一步分解，转化为乙酸、氢气和二氧化碳等更为简单的物质。
3.产甲烷阶段：这是厌氧消化的最终阶段。专性厌氧的产甲烷菌利用乙酸、氢气和二氧化碳等前体物质，生成甲烷和二氧化碳。甲烷菌对环境条件（如pH值、温度）非常敏感，是整个过程的速度控制步骤。
二、反应器的关键设计
为实现高效稳定的厌氧处理，反应器设计需满足特定条件：
1.创造并维持严格的厌氧环境：通过反应器密封、进水脱氧等方式排除氧气干扰。
2.保留高浓度活性污泥：通过三相分离器、填料生物膜或外部污泥回流等设计，实现污泥停留时间（SRT）远大于水力停留时间（HRT），保证反应器内有足够的微生物量。
3.良好的传质条件：通过进水分布、沼气搅拌或内部循环等方式，确保废水与微生物充分接触。
4.适宜的环境条件：维持适宜的pH值、温度并提供微生物所需的营养元素。
三、主流类型
根据生物污泥形态和流态的不同，发展出了多种高效厌氧反应器：
1.上流式厌氧污泥床（UASB）：废水从底部进入，穿过由颗粒污泥构成的污泥床。产生的沼气带动混合液上升，顶部的三相分离器实现气、液、泥的有效分离，处理后的水从堰口排出。以其颗粒污泥技术为核心。
2.厌氧滤池（AF）：反应器内填充有固定填料，微生物以生物膜形式附着在填料表面。废水向上流经填料层时，有机物被生物膜降解。适用于悬浮物较低的废水。
3.内循环厌氧反应器（IC）可视为两级UASB的串联。利用底层产生的大量沼气形成强大的内循环，强化传质效果，负荷更高，占地面积更小。
4.膨胀颗粒污泥床（EGSB）：与UASB类似，但采用更高的上流流速和更大的高径比，使颗粒污泥床处于膨胀状态，改善了废水与污泥的接触，尤其适用于低温和低浓度废水。
四、应用与影响因素
设备广泛应用于食品加工、酿酒、造纸、化工、制药等行业的高浓度有机废水处理，以及城市污水污泥、畜禽养殖粪污等的处理。
要保证反应器高效稳定运行，需关注进水水质、温度、pH值与碱度、营养配比以及挥发性脂肪酸（VFA）浓度等关键指标。
厌氧反应器通过巧妙的设计，为微生物高效工作创造了理想家园，实现了污染治理与能源回收的双重目标。
选择UASB、IC、EGSB还是其他工艺，需根据废水特性、场地条件及投资运行成本综合考量。理解其工作原理，是用好这门技术的关键。
