膨脹顆粒污泥床

在UASB反應器內，污泥床或多或少像是靜止床，而在EGSB反應器內卻是完全混合的。能克服UASB反應器中的短流、混合效果差及污泥流失等不足，同時使顆粒污泥床充分膨脹，加強污水和微生物之間的接觸。由於這種獨特的技術優勢，使EGSB適用於多種有機污水的處理。

EGSB反應器主要是由進水系統、反應區、三相分離器和沉澱區等部分組成，如圖1所示。污水從底部配水系統進入反應器，根據載體流態化原理，很高的上升流速使廢水與EGSB反應器中的顆粒污泥充分接觸。當有機廢水及其所產生的沼氣自下而上地流過顆粒污泥床層時，污泥床層與液體間會出現相對運動，導致床層不同高度呈現出不同的工作狀態；在反應器內的底物、各類中間產物以及各類微生物間的相互作用，通過一系列複雜的生物化學反應，形成一個複雜的微生物生態系統，機物被降解，同時產生氣體。在此條件下，一方而可保證進水基質與污泥顆粒的充分接觸和混合，加速生化反應進程；另一方而有利於減輕或消除靜態床(如UASB)中常見的底部負荷過重的狀況，從而增加了反應器對有機負荷的承受能力。

三相分離器的作用首先是使混合液脫氣，生成的沼氣進入氣室後排出反應器，脫氣后的混合液在沉澱區進一步進行同液分離，污泥沉澱后返回反應區，澄清的出水流出反應器。為了維持較大的上升流速，保障顆粒污泥床充分膨脹，EGSB反應器增加了出水再循環部分。使反應器內部的液體上升流速遠遠高於UASB反應器，強化了污水與微生物之間的接觸，提高了處理效率。

EGSB反應器在結構及運行特點上集UASB和AFB的特點於一體，具有大顆粒污泥、高水力負荷、高有機負荷等明顯優勢。均有保留較高污泥量。獲得較高有機負荷，保持反應器高處理效率的可能性和運行性。該工藝還具備區別於UASB和AFB的特點：

（1）與UASB反應器相比，EGSB反應器高徑比大，液體上升流速(4～10m·h)和COD有機負荷(40 kg/(m·d))更高，比UASB反應器更適合中低濃度污水的處理。

（2）污泥在反應器內呈膨脹流化狀態，污泥均是顆粒狀的，活性高。沉澱性能良好。

（3）與UASB反應器的混合方式不同，由於較高的液體上升流速和氣體攪動，使泥水的混合更充分；抗衝擊負荷能力強，運行穩定性好。內循環的形成使得反應器污泥膨脹床區的實際水量遠大於進水量，循環迴流水稀釋了進水，大大提高了反應器的抗衝擊負荷能力和緩衝pH值變化能力。

（4）反應器底部污泥所承受的靜水壓力較高，顆粒污泥粒徑較大，強度較好。

（5）反應器內沒有形成顆粒狀的絮狀污泥，易被出水帶出反應器。

（6）對SS和膠體物質的去除效果差。

目前對EGSB反應器的研究和應用還比較有限。雖然EGSB反應器擁有眾多的UASB反應器不具備的優點，但由於反應器結構和設計思想的不同，以及微生物只能在一定的溫度范同內生長、發育、繁殖、分解，當低於某個溫度時，微生物就失去活性。處於被抑制狀態等原因．EGSB反應器在其應用的領域、操作技術、污泥特性及機理方面還存在較多完善的地方。

(1)顆粒污泥的培養問題

不同溫度下EGSB反應器啟動而臨的首要問題是種泥的選擇。顆粒污泥、厭氧消化污泥、牛糞和下水道污泥均可作為EGSB反應器的種泥。處理某一溫度下廢水的接種污泥．最佳選擇是選擇這一溫度下EGSB反應器的顆粒污塵，因為在經過短的啟動期后，EGSB反應器即能獲得理想的運行效果。但現在，在許多國家獲取能用於啟動大型EGSB反應器處理相似廢水的狀氧顆粒污泥是非常困難的，甚至是不可能的，購買和運輸的費用也較高。而接種處理不同廢水的顆粒污泥需很長一段時間的適應期。因此，需要考慮選擇其他種泥來啟動EGSB反虛器。一般來講，市政消化污泥不僅是最易獲取的，而且也是較適宜的接種污泥。市政消化污泥不僅具有較高的產甲烷活性，而且也具有複雜的微生物生態系統，適於處理多種廢水。

但接種市政消化污泥時，由於厭氧菌生長緩慢(尤其是產甲烷菌)，反應器啟動期很長，一般需要60～240h才能正常運行。因此，形成高活性、穩定的顆粒污泥所需的較長的啟動期仍是EGSB反應器所面臨的一個主要問題，這也正是限制其實際應用的關鍵因素。因而對於污水厭氧生物處理工業來說，迫切需要尋求不同溫度下厭氧顆粒污泥的大量、快速培養技術。

(2)EGSB反應器的啟動

與其他厭氧工藝一樣，EGSB反應器處理裝置的啟動時間長。其投產測試時間要比好氧工藝長得多，有時甚至需要1年的時間，這是因為厭氧微生物合成新細胞所需有機物的數量比好氧微生物要多，繁殖周期也比後者長。在18～30℃條件下，好氧菌世代時間為20～30 min；而大部分厭氧菌的世代時間為5d，甚至更長一些。

EGSB反應器能否在不同溫度下穩定、高效地運行，在很大程度上取決於反應器內的污泥性能。好的污泥應該具有良好的沉澱性和高產甲烷活性，並且應呈顆粒狀。為此，EGSB反應器的啟動越來越受到研究者和工程者的重視。

(3)對難降解有毒物質的高效降解

採用厭氧技術處理不同溫度的工業廢水已成趨勢，但由於許多工業廢水中1有一些難降解、有毒或可通過各種方式影響生物處理系統的物質。最終造成系統處理效率低甚至失敗。已有許多有關厭氧、好氧生物技術能降解多種毒性和難降解物質的報道，但有一點值得注意，毒性物質的消失並不意味著這些物質完令轉化為無毒物質或礦化。有可能這些物質僅被轉化為一些中間產物，而且在某些情況下，這些中間產物比原來的物質具有更大毒性，更難降解。這已在高氯乙烯、五氯苯酚、多氯聯苯等物質在中溫條件下的降解過程中得到證實。

中溫條件下，當廢水中含有對微生物有毒害作用的物質或是難於生物降解的物質時，採用UASB反應器都很難獲得較好的效果。由於EGSB反應器具有很高的出水循環比率，它可以將原水中毒性物質的濃度稀釋到微生物可以承受的程度，從而保證反應器中的微生物能良好生長；同時反應器中液體上升流速大，廢水與微生物之間能夠充分接觸，可以促進微生物降解能力。因此，採用EGSB反應器處理毒性或難降解的廢水可以獲得較好的效果。

厭氧——好氧技術已被人們普遍接受並用於工業廢水的處理，以降解有毒性、難降解物質。但由於這些物質的厭氧轉化常常是不完全的，而且厭氧代謝中間產物的積累也會對產生甲烷菌產生抑制，從而造成厭氧處理效率降低，以致增加後續好氧處理系統的負荷。最終使整個系統處理效率降低。在EGSB反應器中創造好氧菌與厭氧菌共存、氧化與還原作用同時發生的環境能夠將一些難降解的毒性物質有效降解，使多種污染物可同時作為基質被微生物利用，降低毒性中間代謝的聚集。這樣不但可以用一個反應器代替原來的兩個反應器，減少投資，而且微生物的多樣性和代謝物的及時交換使處理系統更加穩定。