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1、污水的厌氧生物处理污水的厌氧生物处理 The Anaerobic Processes1 1 概述概述 2 2 厌氧法的基本原理厌氧法的基本原理 3 3 厌氧法的工艺和设备厌氧法的工艺和设备 污水厌氧生物处理的发展过程污水厌氧生物处理的发展过程 早期发展早期发展 18811950年年 第二代厌氧反应器第二代厌氧反应器 1955年年开发了开发了厌氧接触法厌氧接触法新工艺新工艺，标，标 志志着现代厌氧反应器的开端。着现代厌氧反应器的开端。第三代厌氧反应器第三代厌氧反应器 1980年年Switzenbaum等推出了厌氧附着等推出了厌氧附着膜膨胀膜膨胀 床反应器（床反应器（AAFEB）,还有厌氧流化床还
2、有厌氧流化床（AFB）。）。1概述概述厌氧生化法的优点：厌氧生化法的优点：（1 1）应用范用范围广广 因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水。度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。(2)能耗低能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随
3、着好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。而且产生的沼气可作为能源。而且产生的沼气可作为能源。而且产生的沼气可作为能源。废废水有机物达一定水有机物达一定水有机物达一定水有机物达一定浓浓度后，沼气能量可以抵度后，沼气能量可以抵度后，沼气能量可以抵度后，沼气能量可以抵偿偿消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研
4、究表明，当原水BODBOD5 515001500达到达到达到达到mg/Lmg/L时时，采用采用采用采用厌厌氧氧氧氧处处理即有能量剩余。有机物理即有能量剩余。有机物理即有能量剩余。有机物理即有能量剩余。有机物浓浓度愈高，剩度愈高，剩度愈高，剩度愈高，剩 余能量愈多。余能量愈多。余能量愈多。余能量愈多。一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥。1/101/10法的法的法的法的（3 3）氮、磷）氮、磷）氮、磷）氮、磷营营养需要量养需要量养需要量养需要量较较少少少少 好氧法一般要求好氧法一般要求好氧法一般要求好氧法
5、一般要求BOD:N:PBOD:N:P为为为为l00:5:1l00:5:1，而厌氧法而厌氧法而厌氧法而厌氧法的的的的BOD:N:PBOD:N:P为为为为l00:2.5:0.5l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏的工业废对氮、磷缺乏的工业废对氮、磷缺乏的工业废对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。水所需投加的营养盐量较少。水所需投加的营养盐量较少。水所需投加的营养盐量较少。（4 4）有）有）有）有杀杀菌作用菌作用菌作用菌作用 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污
6、泥中的寄生虫卵、病毒等。水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。（5 5）污污泥易泥易泥易泥易贮贮存存存存 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转。厌氧生物氧生物处理法缺点理法缺点:（1 1）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；动和处理所需时间比好氧设备长；（2 2）出水往往达不到排放标准，需
7、要进一步出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；（3 3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。（4 4）厌氧过程会产生气味对空气有污染。厌氧过程会产生气味对空气有污染。2 2 厌氧法的基本原理厌氧法的基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物(anaerobic microbes)(anaerobic microbes)(包括兼
8、氧微生物）包括兼氧微生物）包括兼氧微生物）包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷烷烷烷(methane)methane)和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳(carbon dioxide)carbon dioxide)等物质的等物质的等物质的等物质的过程，也称为厌氧消化过程，也称为厌氧消化过程，也称为厌氧消化过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion)anaerobic digestion)。对批量污泥静置考察，可以见
9、到污泥的消化过对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液液液液化阶段化阶段化阶段化阶段；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称气化阶段气化阶段气化阶段气化阶段；在常温；在常温；在常温；在常温下，整个过程历时半年以上。下，整个过程历时半年以上。下，整个过程历时半年以上。下，整个过程历时半年以上。传统的传统
10、的厌氧消化理论为厌氧消化理论为两阶段理论两阶段理论第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：酸化阶段酸化阶段酸化阶段酸化阶段，最显著的特征是液态污泥的最显著的特征是液态污泥的最显著的特征是液态污泥的最显著的特征是液态污泥的pHpH值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转
11、化为有机酸、醇、醛、水分子无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和等液态产物和等液态产物和等液态产物和COCO2 2、HH2 2、NHNH3 3、HH2 2S S等气体分子，气等气体分子，气等气体分子，气等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pHpH值有抑制细菌生长的作用，值有抑制细菌生长的作用，值有抑制细菌生长的作用，值有抑制
12、细菌生长的作用，NHNH3 3的溶解产物的溶解产物的溶解产物的溶解产物NHNH4 4OHOH有中和作用。有中和作用。有中和作用。有中和作用。第二阶段：第二阶段：气化阶段气化阶段，由低分子的，由低分子的有机酸经微生物作用转化为气体，有机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是气，主体是CH4，CO2也相当多，还也相当多，还有微量有微量H2、H2S等，因此气化阶段等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。常称甲烷化阶段。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。受氢体，
13、而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌水解产酸细菌(fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria)和和产甲烷细菌产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成的联合作用完成。参与消参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌。包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细
14、菌。新的研究成果阐明厌氧消化经历四个阶段新的研究成果阐明厌氧消化经历四个阶段大分子有机物大分子有机物大分子有机物大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）水解水解水解水解 细菌的胞外酶细菌的胞外酶细菌的胞外酶细菌的胞外酶水解和溶解的有机物水解和溶解的有机物水解和溶解的有机物水解和溶解的有机物 酸化酸化酸化酸化 产酸细菌产酸细菌产酸细菌产酸细菌 有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等 /H/H2 2，COCO2 2 乙酸化乙酸化乙酸化乙酸化 乙酸细菌乙酸细菌乙酸细菌
15、乙酸细菌 乙酸乙酸乙酸乙酸 甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌 甲烷化甲烷化甲烷化甲烷化 甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌 CHCH4 4 CHCH4 4复杂的大分子、不溶性有机复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。高级脂肪酸。产甲烷细菌将乙酸、乙产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、酸盐、COCO2 2和和H H2 2等转化等转化为甲烷。为甲烷。在产氢产乙酸细菌的作用
16、在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸有机酸被分解转化成乙酸和和H H2 2，在降解奇数碳素有在降解奇数碳素有机酸时还形成机酸时还形成COCO2 2。vv此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3l/3后后者约占者约占2/32/3。vv上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物
17、为含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；主的废水中，水解易成为速度限制步骤；vv简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，废水，产甲烷易成为限速阶段产甲烷易成为限速阶段。甲烷菌的微生物学特征甲烷菌的微生物学特征 简介：甲烷菌属于古菌中的一类。简介：甲烷菌属于古菌中的一类。古古 菌菌 （Archaeobacteria）与原核生物）与原核生物极其接近。研究利用基因分析手段（极其接近。研究利用基因分析手段（DNA的的G+C%，16SrRNA
18、碱基顺序比较）发现，有碱基顺序比较）发现，有一些特点与真核生物相同。一些特点与真核生物相同。古菌的特点古菌的特点l 形形 态态：薄、扁平、直角几何形态；薄、扁平、直角几何形态；细胞结构：细胞结构：组分特异性；含有内含子组分特异性；含有内含子；代代 谢：谢：特殊的辅酶，代谢多样性；特殊的辅酶，代谢多样性；呼吸类型：呼吸类型：多为厌氧；多为厌氧；繁殖速度：繁殖速度：比细菌慢；比细菌慢；生活习性：生活习性：适应极端环境。适应极端环境。古菌的分类古菌的分类 按照生活习性和生理特性分为三大类：按照生活习性和生理特性分为三大类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌 伯杰氏系统细
19、菌学手册伯杰氏系统细菌学手册分为五大群：分为五大群：产甲烷古菌，古生硫酸盐还原菌，产甲烷古菌，古生硫酸盐还原菌，极端嗜盐菌，无细胞壁古生菌，极端嗜盐菌，无细胞壁古生菌，极端嗜热硫代谢菌极端嗜热硫代谢菌厌氧法的影响因素厌氧法的影响因素 控制厌氧处理效率的基本因素有两类控制厌氧处理效率的基本因素有两类:一一类是基础因素，包括类是基础因素，包括微生物量微生物量(污泥浓度污泥浓度)、营、营养比、混合接触状况、有机负荷等；养比、混合接触状况、有机负荷等；另一类是另一类是环境因素，如环境因素，如温度、温度、pHpH值、氧化还原电位、有值、氧化还原电位、有毒物质毒物质等。等。产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和产
20、甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，对于一般工业废水，产甲成败的主要微生物，对于一般工业废水，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。2 21 1 温度条件温度条件 各类微生物适宜的温度范围是不同的，各类微生物适宜的温度范围是不同的，一般认为，一般认为，产甲烷菌的温度范围为产甲烷菌的温度范围为25-6025-60。在在3535和和5353上下可以分别获得较高的消化上下可以分别获得较高的消化效率，温度为效率，温度为40-4540-45时，厌氧消化效率较低。时，厌氧消化效率较低。据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为分
21、为常温消化、中温消化常温消化、中温消化和和高温消化高温消化三种类三种类型。型。温度对厌氧消化过程的影响温度对厌氧消化过程的影响2.2 pH值值v每种微生物可在一定的每种微生物可在一定的pHpH值范围内活动，产酸值范围内活动，产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pHpH值范围较广，在值范围较广，在4.5-8.04.5-8.0之间。之间。v产甲烷菌要求环境介质产甲烷菌要求环境介质pHpH值在中性附近，最适值在中性附近，最适宜宜pHpH值为值为7.0-7.27.0-7.2。v在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷
22、大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的避免过多的酸积累，常保持反应器内的pHpH值在值在6.5-7.5(6.5-7.5(最好在最好在6.8-7.2)6.8-7.2)的范围内的范围内。2 23 3氧化还原电位氧化还原电位vv无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化感，这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化氢酶。氢酶。vv氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件的氧是影响厌氧反应器
23、中氧化还原电位条件的重要因素，但不是唯一因素。重要因素，但不是唯一因素。vv挥发性有机酸的增减、挥发性有机酸的增减、pH值的升降以及铵离值的升降以及铵离子浓度的高低等因素均影响系统的还原强度。子浓度的高低等因素均影响系统的还原强度。如如pH值低，氧化还原电位高；值低，氧化还原电位高；pH值高，氧化值高，氧化还原电位低。还原电位低。2 24 4有机负荷有机负荷v在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷容积负荷容积负荷容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量（物量（kgCOD/mkgCOD/m3 3
24、d)d)。v对悬浮生长工艺，也有用对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷污泥负荷表达的，即表达的，即kg kg COD/(kgCOD/(kg污泥污泥d)d)。v在污泥消化中，有机负荷习惯上以在污泥消化中，有机负荷习惯上以投配率投配率或或进料率进料率表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。积的百分数。v由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一致，投由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一致，投配率不能反映实际的有机负荷，为此，又引入配率不能反映实际的有机负荷，为此，又引入反应反应器单位有效容积每天接受的挥发性固体重量器单位有效容积每天接受的挥发性固
25、体重量这一参这一参数，即数，即kgMLVSS/mkgMLVSS/m3 3dd。2 25 5厌氧活性污泥厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。谢的和吸附的有机物、无机物组成。厌氧活厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证。础保证。厌氧活性污泥的性质主要表现为它厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉降性能。的作用效能与沉降性能。故故在一定的范围内，在一定的范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率
26、也愈高。活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高。但也不是越高越好。但也不是越高越好。2 26 6搅拌和混合搅拌和混合v通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离。进沼气分离。v在连续投料的消化池中，还使进料迅速在连续投料的消化池中，还使进料迅速与池中原有料液相混匀。与池中原有料液相混匀。v在传统厌氧消化工艺中，也将有搅拌的在传统厌氧消化工艺中，也将有搅拌的消化器称为高效消化器。消化器称为高效消化器。v搅拌程度与强度要适当。搅拌程度与强度要适当。2 27 7废水的营养比废水的营养比v厌氧微生物
27、的生长繁殖需按一定的比例摄取厌氧微生物的生长繁殖需按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要控制进料的碳、氮、磷比例，因为其他营养控制进料的碳、氮、磷比例，因为其他营养元素不足的情况较少见。元素不足的情况较少见。v厌氧法中碳厌氧法中碳:氮氮:磷控制为磷控制为200-300:5:1200-300:5:1为宜。为宜。2 28 8有毒物质有毒物质v包括有毒有机物、重金属离子和一包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等。对有机物来说，带醛些阴离子等。对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往具有抑制性。往往具
28、有抑制性。v有毒物质的最高容许浓度与处理系有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行方式、污泥驯化程度、废统的运行方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等因素有关。水特性、操作控制条件等因素有关。3 3 厌氧法的工艺和设备厌氧法的工艺和设备 按微生物生长状态分为按微生物生长状态分为按微生物生长状态分为按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)anaerobic activated sludge)和和和和厌氧生物膜法厌氧生物膜法厌氧生物膜法厌氧生物膜法(anaerobic slime)anaerobic s
29、lime)；按投料、出料及运行方式分为按投料、出料及运行方式分为按投料、出料及运行方式分为按投料、出料及运行方式分为分批式分批式分批式分批式(batch)batch)、连续式连续式连续式连续式(continuous)continuous)和和和和半连续式半连续式半连续式半连续式(semi-continuous)semi-continuous)；根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为同一反
30、应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化一步厌氧消化一步厌氧消化一步厌氧消化(one stage digestion)one stage digestion)与与与与两步厌氧消化两步厌氧消化两步厌氧消化两步厌氧消化(two stage digestion)two stage digestion)等等等等 厌氧活性污泥法包括厌氧活性污泥法包括厌氧活性污泥法包括厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工普通消化池、厌氧接触工普通消化池、厌氧接触工普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器艺、上流式厌氧污泥床反应器艺、上流式厌氧污泥床反应器艺
31、、上流式厌氧污泥床反应器等。等。等。等。3 31 1普通厌氧消化池普通厌氧消化池 普通消化池又称传统或常规消化池普通消化池又称传统或常规消化池(conventional digester)conventional digester)消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。出。池径从几米至三、四十米，柱体部分的池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的高度约为直径的1/21/2，池底呈圆锥形，以利排，池底呈圆
32、锥形，以利排泥。泥。为使进水与微生物尽快接触，需要一定为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用搅拌方式有三种：的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)a)池内机械池内机械搅拌；搅拌；(b)b)沼气搅拌；沼气搅拌；(c)c)循环消化液搅拌。循环消化液搅拌。螺旋桨(机械)搅拌的消化池循环消化液搅拌式消化池循环消化液搅拌式消化池v高温高温厌氧消化需要加温，氧消化需要加温，常用加常用加热方式有三种方式有三种:v(a)废水在消化池外先水在消化池外先经热交交换器器预热到到规定温定温度再度再进入消化池；入消化池；v(b)热蒸汽直接在消化器蒸汽直接在消化器内加内加热；v(c)在消化池内部安装在消化池内部安装热
33、交交换管。管。普通消化池的特点是普通消化池的特点是:v可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。的料液。v厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。结构较简单。v缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞。消化器中难以保持大量的微生物细胞。v对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触的问题。严重，微生物不能与料液均匀接触的问题。v温度不均匀，消化效率低。温度不均匀，消化效率低
34、。化粪池化粪池 化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的别墅式建筑。别墅式建筑。别墅式建筑。别墅式建筑。下图是化粪池的一种构造方式。下图是化粪池的一种构造方式。下图是化粪池的一种构造方式。下图是化粪池的一种构造方式。32厌氧滤池厌氧滤池 厌氧滤池（厌氧滤池（anaerobic filteranaerobic f
35、ilter又称又称厌氧固厌氧固定膜定膜反应器，是反应器，是6060年代末开发的新型高效厌氧年代末开发的新型高效厌氧处理装置。处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。池底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。沼气从池顶部排出。vv废水从池底进入，从池上部排出，称废水从池底进入，从池上部排出，称废水从池底进入，从池上部排出，称废水从池底
36、进入，从池上部排出，称升流式厌升流式厌升流式厌升流式厌氧滤池氧滤池氧滤池氧滤池；vv废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称从池底部排出，称从池底部排出，称从池底部排出，称降流式厌氧滤池降流式厌氧滤池降流式厌氧滤池降流式厌氧滤池。填料可采用填料可采用填料可采用填料可采用拳状石质滤料，拳状石质滤料，拳状石质滤料，拳状石质滤料，如碎石、卵石如碎石、卵石如碎石、卵石如碎石、卵石等，也可使用等，也可使用等，也可使用等，也可使用塑料填料。塑料填料。塑料填料。塑料
37、填料。厌氧生物氧生物滤池的特点及改池的特点及改进：v在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的孔隙中。泥的形式存在于滤料的孔隙中。v厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进水部位高，相应的有机物匀的，在池进水部位高，相应的有机物去除速度快。去除速度快。v当废水中有机物浓度高时，特别是进水当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象容易发生堵塞现象。v对厌氧生物滤池采取如
38、下改进：对厌氧生物滤池采取如下改进：（a a）出水回流；出水回流；（b b）部分充填载体；部分充填载体；（c c）采用软性填料。采用软性填料。v厌氧生物滤池的特点是：厌氧生物滤池的特点是：（a a）由由于于填填料料为为微微生生物物附附着着生生长长提提供供了了较较大大的的表表面面积积，滤滤池池中中的的微微生生物物量量较较高高，又又因因生生物物膜膜停停留留时时间间长长，平平均均停停留留时时间间长长达达100100天天左左右右，因因而而可可承承受受的的有有机机容容积积负负 荷荷 高高，CODCOD容容 积积 负负 荷荷 为为 2-16 2-16 kgCOD/(mkgCOD/(m3 3d)d)，且耐冲
39、击负荷能力强；且耐冲击负荷能力强；（b b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快质过程，因而有机物去除速度快（c c）微生物固着生长为主，不易流失，因此微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；不需污泥回流和搅拌设备；（d d）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。艺法时间短。（e e）处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。也还没有简单有效的方法。主
40、要缺点：主要缺点：滤料费用较贵滤料费用较贵 滤料容易堵塞滤料容易堵塞主要优点：主要优点：处理能力较高处理能力较高 滤池内可以保持很高的微生物浓度滤池内可以保持很高的微生物浓度 不需另设泥水分离设备、出水不需另设泥水分离设备、出水SS较较 低低 设备简单、操作方便设备简单、操作方便3 33 3 厌氧接触法厌氧接触法 在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了化池，形成了厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process)。厌氧接触法工艺厌氧接触法工艺厌氧接触法工艺厌氧接触法工艺动画动画动画动画 厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法
41、，厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如如肉类加工废水等肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。法，也可以用泵循环池水。厌氧接触法的特点氧接触法的特点:（a a）通过污泥回流，保持消化池内污泥通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般
42、为浓度较高，一般为10-1510-15g/Lg/L，耐冲击能耐冲击能力强；力强；（b b）消消化化池池的的容容积积负负荷荷较较普普通通消消化化池池高高，中中温温消消化化时时，一一般般为为2 2-l0kgCOD/m-l0kgCOD/m3 3dd，水水力力停停留留时时间间比比普普通通消消化化池池大大大大缩缩短短，如如常常温温下下，普普通通消消化化池池为为15-3015-30天天，而而接触法小于接触法小于1010天；天；（c c）可以直接处理悬浮固体含量较高或可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；（d d）混合液经沉降后，出水水质好，混合液经沉
43、降后，出水水质好，（e e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备等设备 （f f）厌氧接触法存在厌氧接触法存在混合液难于在沉淀混合液难于在沉淀池中进行固液分离池中进行固液分离的缺点的缺点。几种脱气方法几种脱气方法:(a)真空脱气，由消化池排出的混合液经真空真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器脱气器(真空度为真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能；上的气泡除去，改善污泥的沉降性能；(b)热交换器急冷法，将从消化池排出的混合热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却。液进行急速冷却。(c)絮凝沉降，向混合液中投
44、加絮凝剂，使厌絮凝沉降，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；(d)用超滤器代替沉淀池，以改善固液分离效用超滤器代替沉淀池，以改善固液分离效果果。3 34 4上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器UASBUASB3.4.1 概述概述3.4.2 基本特点（优点、缺点）基本特点（优点、缺点）3.4.3 UASB的构造和组成的构造和组成3.4.4 颗粒污泥颗粒污泥3.4.5 UASB的设计的设计 （1 1）容积）容积）容积）容积 （2 2）配水）配水）配水）配水 （3 3）排泥的设计）排泥的设计）排泥的设计）排泥的设计 （4 4）结构设计的要
45、求）结构设计的要求）结构设计的要求）结构设计的要求 （5 5）三相分离器设计）三相分离器设计）三相分离器设计）三相分离器设计3.4.6 UASB的启动的启动vv上流式厌氧污泥床反应器（上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称简称UASB反应器，是由荷兰的反应器，是由荷兰的G.Lettnga等人等人在在70年代初研制开发的。年代初研制开发的。vv污泥床反应器内没有人工载体，反应器内微污泥床反应器内没有人工载体，反应器内微生物以自身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，生物以自身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，因而能达到高生物量和高效高负
46、荷。因而能达到高生物量和高效高负荷。概述概述vv上流式上流式厌氧氧污泥床的池形有泥床的池形有圆形、方形、矩形、方形、矩形。小型装置常形。小型装置常为圆柱形，底部呈柱形，底部呈锥形或形或圆弧形。弧形。vv大型装置大型装置为便于便于设置气、液、固三相分离器，置气、液、固三相分离器，则一般一般为矩形，高度一般矩形，高度一般为3-8m，其中其中污泥床泥床1-2m，污泥泥悬浮浮层2-4m，多用多用钢结构构或或钢筋混凝土筋混凝土结构。构。UASBUASB反应器示意图反应器示意图上流式厌氧污泥床反应器的上流式厌氧污泥床反应器的基本基本特点特点 优点：优点：优点：优点：有机负荷居第二代反应器之首有机负荷居第二
47、代反应器之首有机负荷居第二代反应器之首有机负荷居第二代反应器之首,水力负荷满足水力负荷满足水力负荷满足水力负荷满足要求要求要求要求;污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增强强强强;在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。（a a a a）
48、反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为为为为30-4030-4030-4030-40g/Lg/Lg/Lg/L，其中底部污泥床其中底部污泥床其中底部污泥床其中底部污泥床(sludge bed)sludge bed)sludge bed)sludge bed)污泥浓污泥浓污泥浓污泥浓度度度度60-8060-8060-8060-80g/Lg/Lg/Lg/L，污泥悬浮层污泥悬浮层污泥悬浮层污泥悬浮层(sludge blanket)sludge blanket)sludge blanket)slu
49、dge blanket)污泥浓污泥浓污泥浓污泥浓度度度度5-75-75-75-7g/Lg/Lg/Lg/L；污泥床中的污泥由活性生物量占污泥床中的污泥由活性生物量占污泥床中的污泥由活性生物量占污泥床中的污泥由活性生物量占70-8070-80的高度发的高度发的高度发的高度发展的展的展的展的颗粒污泥颗粒污泥颗粒污泥颗粒污泥(sludge granules)sludge granules)mmmm之间，颗粒污泥是之间，颗粒污泥是之间，颗粒污泥是之间，颗粒污泥是UASBUASB反应器的一个重要特征。反应器的一个重要特征。反应器的一个重要特征。反应器的一个重要特征。（b b）有机负荷高，有机负荷高，有机负
50、荷高，有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，水力停留时间短，中温消化，水力停留时间短，中温消化，水力停留时间短，中温消化，CODCOD容积负荷在小试验和中型试验中可高达容积负荷在小试验和中型试验中可高达容积负荷在小试验和中型试验中可高达容积负荷在小试验和中型试验中可高达20-40kg COD/20-40kg COD/（mm3 3dd）在大型生产装置中可达到在大型生产装置中可达到在大型生产装置中可达到在大型生产装置中可达到 6-8kg 6-8kg COD/COD/（mm3 3dd）。（c c）反应器内设三相分离器反应器内设三相分离器反应器内设三相分离器反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自