《废水厌氧生物处理原理与工艺.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《废水厌氧生物处理原理与工艺.ppt（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、废水厌氧生物处理厌氧生物处理废水厌氧处理内容概要废水厌氧处理内容概要:n1.厌氧生物处理概述厌氧生物处理概述n2.厌氧工艺流程厌氧工艺流程n3厌氧生物处理反应器厌氧生物处理反应器第一节第一节废水厌氧生物处理概述废水厌氧生物处理概述厌氧生物处理1厌氧生物处理概述厌氧生物处理概述l19世世纪纪末末20世世纪纪初初：废废水水和和粪粪便便处处理理,反反应应时时间间长长,出出水水水水质质差差;p1860年年法法国国人人Mouras把把简简易易沉沉淀淀池池改改进进作作为为污污水水污污泥泥处处理理构构筑筑物物使使用用，1881年年法法国国杂杂志志将将Mouras创创造造的的称称为为自自动动净净化化器器(Au
2、tomaticScasenger)。p1895年英国年英国Donald设计了设计了厌氧化粪池厌氧化粪池。厌氧化粪池的创建，是。厌氧化粪池的创建，是厌氧处理工艺发展史上的里程碑。从此，厕所等家庭用生活污厌氧处理工艺发展史上的里程碑。从此，厕所等家庭用生活污水可通过化粪池得到较好的处理。水可通过化粪池得到较好的处理。p1903年英国出现了年英国出现了Travis池。废水从一端流入，从另一端流出，池。废水从一端流入，从另一端流出，两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部分消化，产生的两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部分消化，产生的沼气从中间上部分排出，不会影响两侧的沉淀区沼气从中间上部分排出，
3、不会影响两侧的沉淀区。p1905年德国人年德国人Imhoff对对Travis池作了改进，设计了池作了改进，设计了Imhoff池，又池，又称称隐化池隐化池，我国也称双层沉淀池。这种池型构造把污水的沉淀，我国也称双层沉淀池。这种池型构造把污水的沉淀与污泥的消化完全分开，彼此不发生干扰。这种装置在本世纪与污泥的消化完全分开，彼此不发生干扰。这种装置在本世纪20年代被广泛应用与欧美各国。年代被广泛应用与欧美各国。p化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。厌氧生物处理l中期中期-被好氧工艺取代被好氧工艺取代,在污泥处理方面有应用在污泥处理方面有
4、应用,污泥的厌氧消污泥的厌氧消化化;p普通消化池是这时期的主要反应器。普通消化池是这时期的主要反应器。l70年年代代后后-重重新新发发展展,环环境境问问题题和和能能源源危危机机,开开发发了了新新的的厌厌氧氧生物处理反应器生物处理反应器.p以以UASB,厌厌氧氧接接触触工工艺艺为为代代表表的的多多种种工工艺艺，均均实实现现高高的的污污泥泥浓浓度高的负荷度高的负荷，得到广泛应用。，得到广泛应用。l应应用用现现状状:(A).废废水水处处理理,高高浓浓度度和和高高温温度度废废水水;(B).污污泥泥处处理理和城市垃圾处理和城市垃圾处理;(C).生物质的资源化生物质的资源化和能源化应用和能源化应用.厌氧生
5、物处理Water Pollution Control Engineering厌氧生物处理1.1厌氧生物处理的原理厌氧生物处理的原理(1).复杂有机物的厌氧生物处理复杂有机物的厌氧生物处理：(A).水水解解.在在细细胞胞外外酶酶作作用用下下,将将大大分分子子有有机机物物水水解解为为小小分分子子溶溶解解性性有有机机物物,如如多多糖糖-单单糖糖，脂脂肪肪-脂脂肪肪酸酸甘甘油油,蛋蛋白白质质-氨氨基基酸酸,小分子进入细胞内小分子进入细胞内.难难降降解解或或高高分分子子的的有有机机物物水水解解过过程程较较慢慢,或或可可能能成成为为速速率率限限制制步步骤骤,颗颗粒粒有有机机物物的的大大小小,温温度度,pH
6、,有有机机物物组组成成成成分分,氨氨浓浓度度,水力停留时间等影响水解速率水力停留时间等影响水解速率.厌氧生物处理n水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解,促进后续处促进后续处理过程的生物有效性理过程的生物有效性,故对故对难降解废水难降解废水可以预置厌氧反应器可以预置厌氧反应器.Water Pollution Control Engineering温度温度()停留时间停留时间d脂肪脂肪纤维素纤维素蛋白质蛋白质15601560156015000.030.0180.020.01250.090.030.270.160.030.01350.110.040.620
7、.210.030.01n温度温度,停留时间对水解速率常数停留时间对水解速率常数Kh的影响的影响厌氧生物处理(B)酸酸化化.产产酸酸细细菌菌酸酸化化,将将溶溶解解性性有有机机物物转转化化为为挥挥发发性性脂脂肪肪酸酸和和醇醇为为主主要要产产物物的的过过程程,主主要要生生成成有有机机酸酸(甲甲酸酸,乙乙酸酸,丙丙酸酸,丁酸等丁酸等)、醇、醇(乙醇乙醇),H2,CO2,NH3,N2,H2S等；等；酸酸化化过过程程速速率率较较快快,产产物物对对产产甲甲烷烷过过程程影影响响较较大大,酸酸化化过过程程产产物物与与厌厌氧氧的的条条件件,底底物物种种类类和和微微生生物物组组成成有有关关系系,主主要要有有三类三类
8、:丙酸型丙酸型,丁酸型和乙醇型丁酸型和乙醇型.人们常常将不完全厌氧处理过程称为人们常常将不完全厌氧处理过程称为水解酸化水解酸化.厌氧生物处理(C)产产氢氢产产乙乙酸酸.水水解解酸酸化化产产物物(主主要要是是2个个C以以上上的的有有机机酸酸,不不包包括括乙乙酸酸)在在产产氢氢产产乙乙酸酸细细菌菌作作用用下下生生成成氢氢,乙乙酸酸和和CO2；主主要反应要反应:(醇和高级脂肪酸反应生成乙酸醇和高级脂肪酸反应生成乙酸)CH3CH2OH+H2O=CH3COO-+H+2H2CH3CH2COO-+H2O=CH3COO-+H+HCO3-+3H2丁丁酸酸,丙丙酸酸等等转转化化为为乙乙酸酸的的过过程程由由于于标标
9、准准吉吉布布斯斯自自由由能能为为正正值值,只有反应产物只有反应产物H+和和H2的浓度低反应可以进行的浓度低反应可以进行.Water Pollution Control Engineering厌氧生物处理(D)产产甲甲烷烷.主主要要在在两两类类不不同同的的甲甲烷烷细细菌菌下下产产生生CH4,是是严严格格厌厌氧过程氧过程.乙酸脱羧乙酸脱羧:2CH3COOH2CH4+2CO2氢还原氢还原CO2:4H2+CO2CH4+2H2O3H2+COCH4+H2O2H2O+4COCH4+3CO2此外还有利用醇还原此外还有利用醇还原CO2得到甲烷和有机酸等途径得到甲烷和有机酸等途径.厌氧生物处理厌氧生物处理的原理和
10、过程示意厌氧生物处理的原理和过程示意:Water Pollution Control Engineering复复杂杂有有机机物物挥挥发发酸酸醇醇CO2+H2乙酸乙酸CH4水解水解 酸化酸化 产氢产乙酸产氢产乙酸 产甲烷产甲烷 5%20%28%72%简简单单有有机机物物10%13%35%17%30%厌氧生物处理(2).其他厌氧生物处理其他厌氧生物处理A.硫硫酸酸盐盐还还原原:化化能能异异氧氧型型的的硫硫酸酸盐盐还还原原细细菌菌(SRB,SulfateReducingBacteria)利利用用废废水水的的有有机机物物作作为为电电子子供供体体,将将氧氧化化态态硫硫化化合合物物(SO42-,SO32-
11、等等)还还原原为为低低价价态态硫硫化化合合物物(HS-,H2S,S2-等等)的过程。的过程。低低浓浓度度硫硫化化合合物物由由于于存存在在对对H2的的利利用用,对对厌厌氧氧处处理理有有机机物物一一定定程程度度是是促促进进的的;但但较较高高浓浓度度的的硫硫酸酸盐盐会会严严重重抑抑制制有有机机物物的的厌厌氧氧生生物物降降解解过过程程(竞竞争争底底物物对对产产甲甲烷烷菌菌不不利利;产产生生的的H2S对对微微生物不利生物不利)。厌氧生物处理B.反硝化反硝化:硝硝酸酸盐盐氮氮(NO3-)和和亚亚硝硝酸酸盐盐氮氮(NO2-)在在厌厌氧氧或或缺缺氧氧条条件件下下被被还还原为氮气原为氮气(N2)的过程的过程.C
12、.光合细菌光合细菌:光光能能异异养养的的光光合合细细菌菌在在无无氧氧条条件件下下利利用用简简单单有有机机物物进进行行光光合合作作用用,然然后后在在微微氧氧或或有有氧氧条条件件下下进进行行氧氧化化代代谢谢.光光合合细细菌菌只只能利用低分子量的有机物能利用低分子量的有机物,所以需要水解作为前处理过程所以需要水解作为前处理过程.Water Pollution Control Engineering厌氧生物处理D.厌厌 氧氧 氨氨 氧氧 化化(ANAMMOX,Anaerobic AmmoniumOxidation)：是是指指在在厌厌氧氧条条件件下下,微微生生物物直直接接以以NH4+为为电电子子供供体体
13、，以以NO3-或或NO2-为为受受体体,将将NO3-,NO2-,NH4+转转变变成成N2的的生生物物转转化化氧氧化化过过程程.N的转化过程并未清楚的转化过程并未清楚.厌氧生物处理1.2厌氧生物处理的厌氧生物处理的微生物微生物(A).水水解解酸酸化化菌菌：细细菌菌、真真菌菌和和原原生生动动物物,多多为为专专性性厌厌氧氧菌菌或或兼兼性性,根根据据分分解解有有机机物物的的不不同同,分分为为纤纤维维素素、碳碳水水化化合合物物、蛋白质、脂肪分解菌等蛋白质、脂肪分解菌等.(B).产产乙乙酸酸菌菌：分分2类类-产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌和和同同型型乙乙酸酸菌菌,厌厌氧氧或或兼兼性性菌菌.产产氢氢产产乙乙酸酸菌
14、菌将将有有机机酸酸转转化化为为氢氢和和乙乙酸酸,同同型型乙乙酸酸菌将菌将H2+CO2转化为乙酸转化为乙酸,或将醇等转化为乙酸或将醇等转化为乙酸.厌氧生物处理产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌：将将有有机机酸酸转转化化为为氢氢和和乙乙酸酸.如如丙丙酸酸转转化化为乙酸过程为乙酸过程:CH3CH2COOH+2H2OCH3COOH+3H2+CO2同同型型乙乙酸酸菌菌:将将H2+CO2转转化化为为乙乙酸酸,或或将将醇醇等等转转化化为为乙乙酸酸.如乙醇转化为乙酸如乙醇转化为乙酸:CH3CH2OH+H2OCH3COOH+2H2Water Pollution Control Engineering厌氧生物处理(C).产
15、甲烷菌产甲烷菌：严格厌氧菌。：严格厌氧菌。对对环环境境的的条条件件要要求求比比较较苛苛刻刻,对对pH,温温度度,氧氧,有有毒毒物质浓度等较敏感物质浓度等较敏感.厌氧生物处理n厌氧微生物与好氧微生物参数的比较厌氧微生物与好氧微生物参数的比较细菌类型细菌类型世代时间世代时间dY(VSS/COD)Kmax(gCOD/gVSSd)Ks(mmol/L)产酸发酵产酸发酵0.1250.1439.6未见报道未见报道产氢产乙酸产氢产乙酸3.50.036.60.4产甲烷产甲烷(用用H2)0.50.0719.60.004甲烷丝菌甲烷丝菌70.025.00.3甲烷八叠球菌甲烷八叠球菌1.50.0411.65.0活性污
16、泥活性污泥0.030.4057.80.25厌氧生物处理1.3厌氧生物处理影响因素厌氧生物处理影响因素甲甲烷烷菌菌增增殖殖速速率率慢慢,世世代代周周期期长长,受受环环境境影影响响大大,对对pH敏敏感感,产产甲甲烷烷菌菌是是废废水水处处理理系系统统控控制制因因素素,对对废废水水厌厌氧氧生物处理的主要因素是甲烷菌的影响因素生物处理的主要因素是甲烷菌的影响因素.(1).pH：最最适适宜宜在在6.87.2,由由于于酸酸化化和和产产乙乙酸酸,系系统统pH容容易易降降低低,此此外外蛋蛋白白质质降降解解的的氨氨能能够够缓缓冲冲,系系统统中中酸酸、碱度、碱度、CO2、氨降解速率达到平衡氨降解速率达到平衡.厌氧生
17、物处理(2).温温度度：常常温温,1030；中中温温,35左左右右有有适适宜宜温温度度；高高温温,53左左右右.高高温温对对微微生生物物杀杀灭灭作作用用强强,温温度度要求波动小要求波动小.消化温度与消化时间的关系消化温度与消化时间的关系:厌氧生物处理Water Pollution Control Engineering厌氧生物处理(3).污泥龄污泥龄：要求大：要求大,2030d,厌氧微生物世代时间长厌氧微生物世代时间长.(4).营营养养物物质质：COD:N:P=800:5:1,BOD:N:P=100:2.5:1左右左右.与好氧工艺相比对与好氧工艺相比对N,P等营养物质需求少等营养物质需求少.(
18、5).氧化还原电位氧化还原电位：绝对厌氧条件：绝对厌氧条件,-0.2V以下以下.(6).有有机机负负荷荷：过过高高,产产酸酸速速率率大大于于产产甲甲烷烷,酸酸积积累累,pH下下降降;水水力力负负荷荷大大,微微生生物物流流失失;过过低低,反反应应器器体体积积大大,运行投资费用大运行投资费用大.厌氧生物处理n(7).搅拌与混合搅拌与混合：需要搅拌措施，不能过度搅拌影响：需要搅拌措施，不能过度搅拌影响微生物的生活环境。因为产乙酸和产甲烷菌的严格共微生物的生活环境。因为产乙酸和产甲烷菌的严格共生关系。生关系。n(8).有毒物质有毒物质：H2S和和NH3等，对微生物有毒害作用，等，对微生物有毒害作用，N
19、H3的毒害作用以的毒害作用以NH4+形式，与形式，与pH有关。有关。厌氧生物处理1.4厌氧生物处理工艺特点厌氧生物处理工艺特点负负荷荷高高:容容积积负负荷荷高高,运运行行费费用用低低,可可回回收收CH4,好好氧氧法法如如普普通通活活性性污污泥泥0.5,普普通通生生物物滤滤池池0.3,生生物物转转盘盘1.0,生生物物接接触触氧氧化化2-5,生生物物流流化化床床Xe，所以所以HRTSRT；而且而且X越大，则越大，则HRT可以越短可以越短,HRT可以缩短到几可以缩短到几小时小时十几小时十几小时.厌氧生物处理厌氧生物处理(2)厌氧接触工艺本质厌氧接触工艺本质：属于属于厌氧活性污泥工艺厌氧活性污泥工艺,
20、污泥悬浮生长污泥悬浮生长.沉淀池泥水分离困难沉淀池泥水分离困难(?)解解决决方方法法：真真空空脱脱气气,使使气气泡泡破破裂裂;热热交交换换急急冷冷却却，以以抑制产气过程抑制产气过程;絮凝沉淀絮凝沉淀;采用膜滤；采用膜滤；浮选浮选.厌氧生物处理(3)厌氧接触工艺特点厌氧接触工艺特点：n污泥浓度高，过高易造成污泥膨胀污泥浓度高，过高易造成污泥膨胀(类似好氧活性污泥类似好氧活性污泥);n容积负荷较高；容积负荷较高；n处理能力强处理能力强,适合处理高适合处理高SS废水废水,无堵塞问题无堵塞问题;n增增加加了了回回流流、沉沉淀淀、脱脱气气等等设设备备,且且脱脱气气困困难难,抗抗冲冲击击负负荷能力荷能力不
21、强不强.厌氧生物处理3.8升升流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床(UASBUpflow Anaerobic Sludge Blanket)(1)(1)UASBUASB工工艺艺原原理理：生生物物反反应应与与沉沉淀淀一一体体,反反应应器器同同时时具具有有沉沉淀淀功功能能,进进水水从从下下向向上上通通过过反反应应器器,底底部部存存在在污污泥泥浓浓度度很很高高活活性性很很高高的的污污泥泥层层,颗颗粒粒污污泥泥层层；上上为为悬悬浮浮污污泥泥层层,两两污污泥泥层层为反应区。为反应区。三相分离器：气液固分离三相分离器：气液固分离.形成颗粒污泥是形成颗粒污泥是UASB工艺的关键工艺的关键,关于颗粒污泥的形成机理关于
22、颗粒污泥的形成机理.厌氧生物处理(2)UASB反反应应器器结构结构：进水分配系统：进水分配系统：配水均匀配水均匀反应区：反应区：颗粒和悬浮污泥颗粒和悬浮污泥三相分离：三相分离：作作用用等等于于沉沉淀淀池池,收集气体收集气体n1)进水配水系统进水配水系统：功功能能：废废水水均均匀匀地地分分配配到到反反应应器器底底部部；水水力力搅搅拌；拌；n2)反应区反应区：分分为为污污泥泥床床区区和和污污泥泥悬悬浮浮区区,污污泥泥床床区区集集中中了了高高活活性性的的颗颗粒粒污污泥泥，污污泥泥悬悬浮浮区区是是絮絮状状污污泥泥集集中中的的区区域域.n3)三相分离器三相分离器：功能功能:将气将气,固固,液分开液分开;
23、保证出水水质保证出水水质;维持维持反应器内污泥量反应器内污泥量;有利于污泥颗粒化有利于污泥颗粒化.厌氧生物处理nUASBUASB反应器外观反应器外观厌氧生物处理nUASBUASB反应器收集沼气警示牌反应器收集沼气警示牌厌氧生物处理nUASBUASB反应器沼气收集管反应器沼气收集管厌氧生物处理沼气沼气nUASB反应器中间沉淀池表面有大量的沼气释放！反应器中间沉淀池表面有大量的沼气释放！厌氧生物处理厌氧生物处理(3).UASB工艺特点工艺特点：底部污泥浓度大底部污泥浓度大,水力停留时间短水力停留时间短(接近好氧接近好氧),容积负荷高；容积负荷高；底底部部污污泥泥以以颗颗粒粒存存在在,最最大大比比重
24、重达达1.041.08,污污泥泥颗颗粒粒化化后后使使反应器对不利条件的抗性增强反应器对不利条件的抗性增强,所以耐冲击负荷；所以耐冲击负荷；颗颗粒粒污污泥泥的的相相对对密密度度比比人人工工载载体体小小,在在一一定定的的水水力力负负荷荷下下,可可以以靠靠反反应应器器内内产产生生的的气气体体来来混混合合,可可省省去去搅搅拌拌和和回回流流污污泥泥所所需需的设备和能耗；的设备和能耗；厌氧生物处理沉沉降降良良好好的的颗颗粒粒污污泥泥避避免免了了附附设设沉沉淀淀分分离离装装置置,辅辅助助脱脱气气装装置和回流污泥设备置和回流污泥设备,简化了工艺简化了工艺,节约了投资和运行费用；节约了投资和运行费用；容积利用率
25、高容积利用率高,无堵塞问题；处理效果好无堵塞问题；处理效果好;需要分离器需要分离器,如果污泥膨胀则污泥流失；如果污泥膨胀则污泥流失；启动时间长启动时间长,对水质要求对水质要求,(SS不能太高不能太高,排泥少排泥少,形成污泥密形成污泥密度低度低),对对N,P去除效果差去除效果差;操作管理要求高操作管理要求高.厌氧生物处理(4)UASB反应器中的反应器中的(颗粒颗粒)污泥污泥:颗粒污泥和悬浮污泥颗粒污泥和悬浮污泥.反应器底部是颗粒污泥反应器底部是颗粒污泥,污泥浓度大污泥浓度大;反应器中部是悬浮污泥反应器中部是悬浮污泥,污泥浓度较大污泥浓度较大.UASB反反应器内污应器内污泥浓度特泥浓度特征征A:水
26、力负水力负荷低荷低B:水力负水力负荷高荷高厌氧生物处理AB颗粒污泥的性质颗粒污泥的性质:能能在在反反应应器器内内形形成成沉沉降降性性能能良良好好、活活性性高高的的颗颗粒粒污污泥泥是是UASB反反应应器器的的重重要要特特征征，颗颗粒粒污污泥泥的的形形成成与与成成熟熟，也也是是保保证证UASB反反应应器器高高效效稳稳定定运行的前提运行的前提.(1)颗粒污泥的外观颗粒污泥的外观 (2)2)颗粒污泥的颗粒污泥的组成组成 (3)3)颗粒污泥的颗粒污泥的培养驯化培养驯化厌氧生物处理n颗颗粒粒污污泥泥厌氧生物处理厌氧生物处理颗粒污泥层的形成与培养颗粒污泥层的形成与培养(反应器启动反应器启动):l(1)最初的
27、污泥负荷应低于最初的污泥负荷应低于0.10.2kgCOD/(kgSSd)；l(2)废水中原来存在和产生出来的各种挥发酸未能有效地废水中原来存在和产生出来的各种挥发酸未能有效地分解之前，不应增加反应器负荷；分解之前，不应增加反应器负荷；l(3)反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧细菌繁殖的反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧细菌繁殖的范围内；范围内；l(4)种泥量应尽可能多，一般应为种泥量应尽可能多，一般应为1015kgVSS/m3；l(5)控制一定的上升流速，允许多余的污泥冲洗出来，截控制一定的上升流速，允许多余的污泥冲洗出来，截留住重质污泥。留住重质污泥。厌氧生物处理厌氧生物处理形成颗粒污泥
28、层的过程：形成颗粒污泥层的过程：p第一阶段：启动与提高污泥活性阶段；有机负荷第一阶段：启动与提高污泥活性阶段；有机负荷1kgCOD/（m3d），时间约），时间约11.5个月。个月。p第二阶段：形成颗粒污泥阶段；有机负荷选择第二阶段：形成颗粒污泥阶段；有机负荷选择13kgCOD/（m3d），颗粒逐渐成长为直径），颗粒逐渐成长为直径13mm左右的颗粒污泥，左右的颗粒污泥，此阶段此阶段11.5月。月。p第三阶段：逐渐形成颗粒污泥层阶段。反应器的有机负第三阶段：逐渐形成颗粒污泥层阶段。反应器的有机负荷大于荷大于35kgCOD/（m3d），随着负荷的提高，反应器），随着负荷的提高，反应器的污泥总量逐渐增
29、加，污泥层逐渐提高，颗粒污泥层需的污泥总量逐渐增加，污泥层逐渐提高，颗粒污泥层需要要34个月。个月。厌氧生物处理厌氧生物处理颗粒污泥性质颗粒污泥性质n1.颗粒污泥的物理性质颗粒污泥的物理性质(1)形状不规则，一般呈球形或椭球形，直径形状不规则，一般呈球形或椭球形，直径0.12mm左右，最左右，最大可达大可达35mm；(2)颜色呈灰黑色或褐黑色；颜色呈灰黑色或褐黑色；(3)相对密度一相对密度一般为般为1.011.05左右；左右；(4)污泥指数污泥指数(SVI)与颗粒大小有关，颗与颗粒大小有关，颗粒污泥一般为粒污泥一般为10mL/gSS；(5)颗粒污泥在反应器中的沉降速率颗粒污泥在反应器中的沉降速
30、率一般为一般为0.30.8m/h；n2.颗粒污泥的成分颗粒污泥的成分含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物质，还含有金属离含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物质，还含有金属离子。成熟的颗粒污泥，子。成熟的颗粒污泥，VSS/SS一般为一般为7080，根据废水，根据废水性质可在性质可在3090。厌氧生物处理厌氧生物处理(5)UASB反应器中的结构设计反应器中的结构设计nUASB反反应应器器在在一一定定程程度度上上还还属属于于较较新新的的废废水水处处理理工工艺艺技技术术，在在实实际际应应用用过过程程中中还还存存在在着着许许多多不不确确定定因因素素，因因此此还没有形成完善的工程设计的计算方法。还没有
31、形成完善的工程设计的计算方法。nUASB反应器设计需要考虑的主要因素为：反应器设计需要考虑的主要因素为：(1)废水组成成分和固体含量；废水组成成分和固体含量；(2)有机容积负荷；有机容积负荷；(3)上升上升流速；流速；(4)三相分离系统；三相分离系统；(5)布水系统和水封高度等物理布水系统和水封高度等物理特性。特性。厌氧生物处理厌氧生物处理n废水性质废水性质:废水溶解性废水溶解性COD越高越高,负荷可以越大负荷可以越大;进水进水SS不宜高于不宜高于6g/L.n上升流速上升流速:上升流速相当于表面水力负荷上升流速相当于表面水力负荷(m3/m2d),考虑污泥的沉降性能考虑污泥的沉降性能.废水性质废
32、水性质上升流速上升流速m/h反应器高度反应器高度msCOD近近100%1.56-10部分部分sCOD1.03-7城市污水城市污水0.93-5有效容积及主要构造尺寸的确定：有效容积及主要构造尺寸的确定：UASB反反应应器器的的有有效效容容积积，一一般般将将沉沉淀淀区区和和反反应应区区的的总总容容积积作作为为反反应应器器的的有有效效容容积积进进行行考考虑虑，多多采采用用进进水水容容积积负负荷荷法确定，即：法确定，即：式中：式中：Q-废水流量，废水流量，m3/d；Si-进水有机物浓度，进水有机物浓度，mgCOD/l；Lv-COD容积负荷，容积负荷，kgCOD/m3 d。厌氧生物处理nUASB反应器的
33、容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是反应器的容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是否能够在反应器内形成颗粒污泥等多种因素有关，在不同的否能够在反应器内形成颗粒污泥等多种因素有关，在不同的反应温度下的进水容积负荷的选择可参考如下数据：反应温度下的进水容积负荷的选择可参考如下数据：厌氧生物处理温度温度()设计容积负荷设计容积负荷（kgCOD/m3d）高温（高温（5565）2030中温（中温（3538）1020常温（常温（2025）510低温（低温（15）25厌氧生物处理厌氧生物处理三相分离器的结构三相分离器的结构l气、固、液分离器又称三相分离器，由沉淀区、集气室气、固、液分离器又称三相分离器
34、，由沉淀区、集气室(或称或称集气罩集气罩)和气封组成，其功能是把气体和气封组成，其功能是把气体(沼气沼气)、固体、固体(微生物微生物)和液体分离。和液体分离。l气体被分离后进入集气室气体被分离后进入集气室(罩罩)，然后，固液混合液在沉淀区，然后，固液混合液在沉淀区进行固液分离，下沉的固体藉重力由回流缝返回反应区。进行固液分离，下沉的固体藉重力由回流缝返回反应区。厌氧生物处理厌氧生物处理n三相分离器的结构设计示意图三相分离器的结构设计示意图厌氧生物处理厌氧生物处理三相分离器的设计应考虑以下几方面的因素：三相分离器的设计应考虑以下几方面的因素：p(1)沉淀器底部倾角应较大，可选择沉淀器底部倾角应较
35、大，可选择4560p(2)沉淀器内最大截面的表面水力负荷应保持在沉淀器内最大截面的表面水力负荷应保持在us=0.7m3/m2d以下，水流通过液固分离孔隙的平均流速应保持在以下，水流通过液固分离孔隙的平均流速应保持在u0=2m3/m2d以下；以下；p(3)气体收集器间缝隙的截面面积不小于总面积的气体收集器间缝隙的截面面积不小于总面积的1520;p(4)对于高为对于高为57m的反应器，气体收集器的高度应为的反应器，气体收集器的高度应为1.52m;p(5)b100200mm；p(6)控制气室控制气室的水面高度及压力。的水面高度及压力。厌氧生物处理EGSB结构示意图结构示意图：比比UASB多出水循环系
36、统多出水循环系统膨胀的膨胀的颗粒污泥颗粒污泥三相分离器三相分离器CH4进水进水出水出水3.9厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 (ExpandedGranularSludgeBed,EGSB):与与UASB比比,具具有更高的液体升速有更高的液体升速,使颗粒使颗粒污泥床处于膨胀状态污泥床处于膨胀状态.厌氧生物处理EGSB特点：特点：工作区为流态化的初期工作区为流态化的初期,即膨胀阶段即膨胀阶段,进水流速较低进水流速较低,在在充分保证进水基质与污泥颗粒接触的条件下充分保证进水基质与污泥颗粒接触的条件下,加速生化加速生化反应反应,增加容积负荷；反应器高度大增加容积负荷；反应器高度大-占地面积小占地
37、面积小;有利于减轻或消除静态床有利于减轻或消除静态床(如如UASB)中常见的底部负荷中常见的底部负荷过重的状况过重的状况,增加对毒物的承受能力增加对毒物的承受能力,更耐冲击负荷更耐冲击负荷;避免反应器内死角和短流避免反应器内死角和短流,均匀了负荷均匀了负荷,运行稳定运行稳定;为使污泥膨胀为使污泥膨胀,采用出水循环采用出水循环,需要更高的动力需要更高的动力;厌氧生物处理3.10内循环式厌氧反应器内循环式厌氧反应器(InternalCirculation,简称简称IC):IC反应器实际上是由底部和上反应器实际上是由底部和上部两个部两个UASB反应器串联叠加而成。反应器具有两个三相分离器反应器串联叠
38、加而成。反应器具有两个三相分离器,使生物量得到有效滞留：使生物量得到有效滞留：进水和循环回流的泥水在膨胀床部分进水和循环回流的泥水在膨胀床部分充分混合，使进水得到稀释和调节，并在此形成致密的厌氧污充分混合，使进水得到稀释和调节，并在此形成致密的厌氧污泥膨胀床泥膨胀床.IC反应器的结构示意图反应器的结构示意图:n利用的利用的CH4气提作用实现内循环气提作用实现内循环;n在无外能量的条件下在无外能量的条件下,实现一级实现一级反应器的污泥膨胀反应器的污泥膨胀-流化态流化态.n核心是在核心是在UASB基础上实现了内基础上实现了内循环循环.厌氧生物处理CH4气水分离室气水分离室进水进水出水出水H2O1.
39、一级三相分离器一级三相分离器;2.沼气提升管沼气提升管;3.气水分离器气水分离器;4.回流管回流管;5.二级三二级三相分离器相分离器;6.沉淀区沉淀区1 12 23 34 45 56 6nIC反应器外观反应器外观厌氧生物处理IC反应器的特点反应器的特点(优点优点)：工作区为完全的流态化工作区为完全的流态化,传质效果好传质效果好,反应速率高；反应速率高；克服底部负荷过重的状况克服底部负荷过重的状况.增加对毒性物质的承受能增加对毒性物质的承受能力力.更耐冲击负荷；更耐冲击负荷；避免反应器内死角和短流的产生避免反应器内死角和短流的产生.均匀了负荷均匀了负荷,运行运行稳定；稳定；IC反应器特点反应器特
40、点(缺点缺点):反应器结构复杂反应器结构复杂,施工施工,安装安装,维护和管理困难维护和管理困难;反应器高度大反应器高度大,动力和能耗较大动力和能耗较大;反应器构造对运行有很大的影响反应器构造对运行有很大的影响,设计参数方面设计参数方面还不成熟还不成熟.厌氧生物处理厌氧生物处理3.11上流污泥床上流污泥床/过滤器过滤器(UpflowBlanketFilter,简简称称UBF):UBF是是在在UASB和和AF的的基基础础上上开开发发成成功功的的新新型型复复合合式式厌厌氧氧反反应应器器,该该新新型型反反应应器器可可以以充充分分发发挥挥UASB和和AF两种高效反应器的优点两种高效反应器的优点.颗粒污泥
41、颗粒污泥滤料层滤料层出水出水排泥排泥集气集气厌氧生物处理特点：特点：反反应应器器上上部部的的填填料料层层增增加加了了生生物物总总量量,又又可可防防止止生生物物洗洗出出,还还可可加加速速污污泥泥与与气气泡泡的的分分离离,降降低低污污泥泥流流失失,反应器积累微生物能力增强反应器积累微生物能力增强,有机负荷更高；有机负荷更高；启动速度快启动速度快,处理率高处理率高,运行稳定；运行稳定；与与UASB比较比较,不需要三相分离器；不需要三相分离器；填料价格昂贵填料价格昂贵.总结厌氧生物反应器：总结厌氧生物反应器：l厌氧活性污泥厌氧活性污泥：厌氧接触：厌氧接触l厌氧生物膜厌氧生物膜：厌氧生物滤池：厌氧生物滤池,厌氧流化床，厌氧生厌氧流化床，厌氧生 物转盘物转盘l厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥：UASB,EGSB,IC厌氧生物处理厌氧生物处理