廢水厭氧生物處理原理與工藝

1、廢水厭氧生物處理厭氧生物處理廢水厭氧處理內(nèi)容概要廢水厭氧處理內(nèi)容概要: n1. 厭氧生物處理概述厭氧生物處理概述n2. 厭氧工藝流程厭氧工藝流程n3 厭氧生物處理反應器厭氧生物處理反應器第一節(jié)第一節(jié)厭氧生物處理 1厭氧生物處理概述厭氧生物處理概述 l19世紀末世紀末20世紀初世紀初：廢水和糞便處理：廢水和糞便處理,反應時間長反應時間長,出水水質差出水水質差; p1860年法國人年法國人mouras把簡易沉淀池改進作為污水污泥處理構筑把簡易沉淀池改進作為污水污泥處理構筑物使用，物使用，1881年法國雜志將年法國雜志將mouras創(chuàng)造的稱為自動凈化器創(chuàng)造的稱為自動凈化器(automatic sca

2、senger)。 p1895年英國年英國donald設計了設計了厭氧化糞池厭氧化糞池。厭氧化糞池的創(chuàng)建，是。厭氧化糞池的創(chuàng)建，是厭氧處理工藝發(fā)展史上的里程碑。從此，廁所等家庭用生活污厭氧處理工藝發(fā)展史上的里程碑。從此，廁所等家庭用生活污水可通過化糞池得到較好的處理。水可通過化糞池得到較好的處理。p1903年英國出現(xiàn)了年英國出現(xiàn)了travis池。廢水從一端流入，從另一端流出，池。廢水從一端流入，從另一端流出，兩側沉淀區(qū)分離出的污泥，在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的兩側沉淀區(qū)分離出的污泥，在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的沼氣從中間上部分排出，不會影響兩側的沉淀區(qū)沼氣從中間上部分排出，不會影響兩側的沉淀

3、區(qū) 。p1905年德國人年德國人imhoff對對travis池作了改進，設計了池作了改進，設計了imhoff池，又池，又稱稱隱化池隱化池，我國也稱雙層沉淀池。這種池型構造把污水的沉淀，我國也稱雙層沉淀池。這種池型構造把污水的沉淀與污泥的消化完全分開，彼此不發(fā)生干擾。這種裝置在本世紀與污泥的消化完全分開，彼此不發(fā)生干擾。這種裝置在本世紀20年代被廣泛應用與歐美各國。年代被廣泛應用與歐美各國。 p化糞池和雙層沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位?；S池和雙層沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。厭氧生物處理l中期中期-被好氧工藝取代被好氧工藝取代,在污泥處理方面有應用在污泥處理方面有應用,污泥的厭

4、氧消化污泥的厭氧消化;p普通消化池是這時期的主要反應器。普通消化池是這時期的主要反應器。l70年代后年代后-重新發(fā)展重新發(fā)展, 環(huán)境問題和能源危機環(huán)境問題和能源危機, 開發(fā)了新的厭氧生開發(fā)了新的厭氧生物處理反應器物處理反應器.p以以uasb, 厭氧接觸工藝為代表的多種工藝，均實現(xiàn)厭氧接觸工藝為代表的多種工藝，均實現(xiàn)高的污泥濃高的污泥濃度高的負荷度高的負荷，得到廣泛應用。，得到廣泛應用。l應用現(xiàn)狀應用現(xiàn)狀: (a).廢水處理廢水處理,高濃度和高溫度廢水高濃度和高溫度廢水; (b). 污泥處理污泥處理和和城市垃圾處理城市垃圾處理; (c).生物質的資源化生物質的資源化和能源化應用和能源化應用.厭氧

5、生物處理water pollution control engineering厭氧生物處理 1.1 厭氧生物處理的原理厭氧生物處理的原理(1). 復雜有機物的厭氧生物處理復雜有機物的厭氧生物處理： (a). 水解水解. 在細胞外酶作用下在細胞外酶作用下,將大分子有機物水解為小分子溶將大分子有機物水解為小分子溶解性有機物解性有機物, 如多糖如多糖-單糖，脂肪單糖，脂肪-脂肪酸甘油脂肪酸甘油,蛋白質蛋白質-氨基酸氨基酸, 小分子進入細胞內(nèi)小分子進入細胞內(nèi). 難降解或高分子的有機物水解過程較慢難降解或高分子的有機物水解過程較慢, 或或可能成為速率限可能成為速率限制步驟制步驟, 顆粒有機物的大小顆粒有

6、機物的大小, 溫度溫度, ph, 有機物組成成分有機物組成成分, 氨濃氨濃度度,水力停留時間等影響水解速率水力停留時間等影響水解速率. 厭氧生物處理n水解可以部分實現(xiàn)對難生物降解有機物的分解水解可以部分實現(xiàn)對難生物降解有機物的分解, 促進后續(xù)處促進后續(xù)處理過程的生物有效性理過程的生物有效性, 故對故對難降解廢水難降解廢水可以預置厭氧反應器可以預置厭氧反應器.water pollution control engineering溫度溫度()停留時間停留時間d脂肪脂肪纖維素纖維素蛋白質蛋白質15601560156015000.030.0180.020.01250.090.030.270.160.0

7、30.01350.110.040.620.210.030.01n溫度溫度,停留時間對水解速率常數(shù)停留時間對水解速率常數(shù)kh的影響的影響厭氧生物處理(b)酸化酸化. 產(chǎn)酸細菌酸化產(chǎn)酸細菌酸化, 將溶解性有機物轉化為揮發(fā)性脂肪將溶解性有機物轉化為揮發(fā)性脂肪酸和醇為主要產(chǎn)物的過程酸和醇為主要產(chǎn)物的過程, 主要生成有機酸主要生成有機酸(甲酸甲酸,乙酸乙酸,丙酸丙酸,丁酸等丁酸等)、醇、醇(乙醇乙醇), h2, co2 , nh3, n2, h2s等；等； 酸化過程速率較快酸化過程速率較快, 產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷過程影響較大產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷過程影響較大, 酸化過程酸化過程產(chǎn)物與厭氧的條件產(chǎn)物與厭氧的條件, 底物種類

8、和微生物組成有關系底物種類和微生物組成有關系, 主要有主要有三類三類:丙酸型丙酸型,丁酸型和乙醇型丁酸型和乙醇型. 人們常常將不完全厭氧處理過程稱為人們常常將不完全厭氧處理過程稱為水解酸化水解酸化.厭氧生物處理(c)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸. 水解酸化產(chǎn)物水解酸化產(chǎn)物(主要是主要是2個個c以上的有機酸以上的有機酸, 不不包括乙酸包括乙酸)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌作用下生成氫在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌作用下生成氫,乙酸和乙酸和co2；主；主要反應要反應:(醇和高級脂肪酸反應生成乙酸醇和高級脂肪酸反應生成乙酸) ch3ch2oh + h2o = ch3coo- - + h+ + 2h2 ch3ch2coo- - + h

9、2o = ch3coo- - + h+ + hco3- - + 3h2 丁酸丁酸, 丙酸等轉化為乙酸的過程由于標準吉布斯自由能為正丙酸等轉化為乙酸的過程由于標準吉布斯自由能為正值值, 只有反應產(chǎn)物只有反應產(chǎn)物h+和和h2的濃度低反應可以進行的濃度低反應可以進行.water pollution control engineering厭氧生物處理(d)產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷. 主要在兩類不同的甲烷細菌下產(chǎn)生主要在兩類不同的甲烷細菌下產(chǎn)生ch4, 是嚴格厭是嚴格厭氧過程氧過程.乙酸脫羧乙酸脫羧: 2ch3cooh 2ch4 + 2co2 氫還原氫還原co2: 4h2 + co2 ch4 + 2h2o3h2 +

10、 co ch4 + h2o2h2o + 4co ch4 + 3co2 此外還有利用醇還原此外還有利用醇還原co2 得到甲烷和有機酸等途徑得到甲烷和有機酸等途徑.厭氧生物處理厭氧生物處理的原理和過程示意厭氧生物處理的原理和過程示意: :water pollution control engineering復復雜雜有有機機物物揮揮發(fā)發(fā)酸酸醇醇co2+h2乙酸乙酸ch4水解水解 酸化酸化 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸 產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷 5%20%28%72%簡簡單單有有機機物物10%13%35%17%30%厭氧生物處理 (2).其他厭氧生物處理其他厭氧生物處理a.硫酸鹽還原硫酸鹽還原:化能異氧型的化能異氧型的硫

11、酸鹽還原細菌硫酸鹽還原細菌(srb, sulfate reducing bacteria) 利用廢水的有機物作為電子供體利用廢水的有機物作為電子供體,將氧化將氧化態(tài)硫化合物態(tài)硫化合物(so42-,so32-等等)還原為低價態(tài)硫化合物還原為低價態(tài)硫化合物(hs-,h2s,s2-等等)的過程。的過程。 低濃度硫化合物由于存在對低濃度硫化合物由于存在對h2的利用的利用, 對厭氧處理有機物一定對厭氧處理有機物一定程度是促進的程度是促進的; 但較高濃度的硫酸鹽會嚴重抑制有機物的厭但較高濃度的硫酸鹽會嚴重抑制有機物的厭氧生物降解過程氧生物降解過程(競爭底物對產(chǎn)甲烷菌不利競爭底物對產(chǎn)甲烷菌不利; 產(chǎn)生的產(chǎn)生

12、的h2s對微對微生物不利生物不利)。厭氧生物處理b.反硝化反硝化:硝酸鹽氮硝酸鹽氮(no3-)和亞硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮(no2-)在厭氧或缺氧條件下被還在厭氧或缺氧條件下被還原為氮氣原為氮氣(n2)的過程的過程.c. 光合細菌光合細菌:光能異養(yǎng)的光合細菌在無氧條件下利用簡單有機物進行光合光能異養(yǎng)的光合細菌在無氧條件下利用簡單有機物進行光合作用作用, 然后在微氧或有氧條件下進行氧化代謝然后在微氧或有氧條件下進行氧化代謝.光合細菌只光合細菌只能利用低分子量的有機物能利用低分子量的有機物, 所以需要水解作為前處理過程所以需要水解作為前處理過程.water pollution control engi

13、neering厭氧生物處理d.厭氧氨氧化厭氧氨氧化(anammox, anaerobic ammonium oxidation)：是指在厭氧條件下是指在厭氧條件下,微生物直接以微生物直接以nh4+為電子供體，以為電子供體，以no3-或或no2-為受體為受體,將將no3-, no2-, nh4+轉變成轉變成n2的生物轉化氧化過的生物轉化氧化過程程. n的轉化過程并未清楚的轉化過程并未清楚. 厭氧生物處理1.2 厭氧生物處理的厭氧生物處理的微生物微生物(a).水解酸化菌水解酸化菌：細菌、真菌和原生動物：細菌、真菌和原生動物, 多為專性厭氧菌或多為專性厭氧菌或兼性兼性, 根據(jù)分解有機物的不同根據(jù)分解

14、有機物的不同, 分為纖維素、碳水化合物、分為纖維素、碳水化合物、蛋白質、脂肪分解菌等蛋白質、脂肪分解菌等.(b).產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)乙酸菌：分：分2類類-產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和和同型乙酸菌同型乙酸菌, 厭氧或兼厭氧或兼性菌性菌. 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將有機酸轉化為氫和乙酸產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將有機酸轉化為氫和乙酸, 同型乙酸菌同型乙酸菌將將h2+co2轉化為乙酸轉化為乙酸, 或將醇等轉化為乙酸或將醇等轉化為乙酸. 厭氧生物處理產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：將有機酸轉化為氫和乙酸：將有機酸轉化為氫和乙酸. 如丙酸轉化如丙酸轉化為乙酸過程為乙酸過程:ch3ch2cooh +2h2o ch3cooh + 3h2 +co2同

15、型乙酸菌同型乙酸菌: 將將h2+co2轉化為乙酸轉化為乙酸, 或將醇等轉化為乙或將醇等轉化為乙酸酸 . 如乙醇轉化為乙酸如乙醇轉化為乙酸:ch3ch2oh +h2o ch3cooh + 2h2water pollution control engineering厭氧生物處理(c). 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌：嚴格厭氧菌。：嚴格厭氧菌。對環(huán)境的條件要求比較苛刻對環(huán)境的條件要求比較苛刻, 對對ph, 溫度溫度, 氧氧, 有毒物有毒物質濃度等較敏感質濃度等較敏感. 厭氧生物處理n厭氧微生物與好氧微生物參數(shù)的比較厭氧微生物與好氧微生物參數(shù)的比較細菌類型細菌類型世代時間世代時間dy(vss/cod)kmax(g

16、cod/gvssd)ks(mmol/l)產(chǎn)酸發(fā)酵產(chǎn)酸發(fā)酵0.1250.1439.6未見報道未見報道產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸3.50.036.60.4產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷(用用h2)0.50.0719.60.004甲烷絲菌甲烷絲菌70.025.00.3甲烷八疊球菌甲烷八疊球菌1.50.0411.65.0活性污泥活性污泥0.030.4057.80.25厭氧生物處理1.3 厭氧生物處理影響因素厭氧生物處理影響因素甲烷菌增殖速率慢甲烷菌增殖速率慢, 世代周期長世代周期長, 受環(huán)境影響大受環(huán)境影響大, 對對ph敏敏感感, 產(chǎn)甲烷菌是廢水處理系統(tǒng)控制因素產(chǎn)甲烷菌是廢水處理系統(tǒng)控制因素, 對廢水厭氧生對廢水厭氧生物處理

17、的主要因素是甲烷菌的影響因素物處理的主要因素是甲烷菌的影響因素. (1).ph：最適宜在最適宜在6.87.2, 由于酸化和產(chǎn)乙酸由于酸化和產(chǎn)乙酸,系統(tǒng)系統(tǒng)ph容易降低容易降低, 此外蛋白質降解的氨能夠緩沖此外蛋白質降解的氨能夠緩沖, 系統(tǒng)中酸、系統(tǒng)中酸、堿度、堿度、co2、氨降解速率達到平衡氨降解速率達到平衡. 厭氧生物處理(2).溫度溫度：常溫：常溫, 1030；中溫；中溫, 35左右有適宜溫度；左右有適宜溫度；高溫高溫, 53左右左右. 高溫對微生物殺滅作用強高溫對微生物殺滅作用強, 溫度要求溫度要求波動小波動小.溫度（c）0555045403530251213425637840產(chǎn)氣量（m

18、/md）有機物負荷（kg/md）圖19-2 溫度與有機物負荷、產(chǎn)氣量關系圖消化溫度與消化時間的關系消化溫度與消化時間的關系:厭氧生物處理water pollution control engineeringt（c）6050403020100120105907560453015消化時間 t（d）圖19-3 溫度與消化時間的關系曲線厭氧生物處理(3). 污泥齡污泥齡：要求大：要求大, 2030d, 厭氧微生物世代時間長厭氧微生物世代時間長. (4). 營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質：cod:n:p=800:5:1, bod: n: p= 100: 2.5: 1左右左右. 與好氧工藝相比對與好氧工藝相比對n,p等

19、營養(yǎng)物質需求少等營養(yǎng)物質需求少.(5). 氧化還原電位氧化還原電位：絕對厭氧條件：絕對厭氧條件, -0.2v以下以下. (6). 有機負荷有機負荷：過高：過高, 產(chǎn)酸速率大于產(chǎn)甲烷產(chǎn)酸速率大于產(chǎn)甲烷, 酸積累酸積累, ph下降下降; 水力負荷大水力負荷大, 微生物流失微生物流失; 過低過低, 反應器體積大反應器體積大, 運行投資費用大運行投資費用大. 厭氧生物處理n(7).攪拌與混合攪拌與混合：需要攪拌措施，不能過度攪拌影響：需要攪拌措施，不能過度攪拌影響微生物的生活環(huán)境。因為產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷菌的嚴格共微生物的生活環(huán)境。因為產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷菌的嚴格共生關系。生關系。n(8).有毒物質有毒物質：h2

20、s和和nh3等，對微生物有毒害作用，等，對微生物有毒害作用， nh3 的毒害作用以的毒害作用以nh4+形式，與形式，與ph有關。有關。厭氧生物處理1. 4 厭氧生物處理工藝特點厭氧生物處理工藝特點負荷高負荷高: 容積負荷高容積負荷高, 運行費用低運行費用低, 可回收可回收ch4, 好氧法好氧法如普通活性污泥如普通活性污泥0.5, 普通生物濾池普通生物濾池0.3, 生物轉盤生物轉盤1.0, 生物接觸氧化生物接觸氧化2-5, 生物流化床生物流化床xe，所以所以hrt srt；而且而且x越大，則越大，則hrt可以越短可以越短, hrt可以縮短到幾可以縮短到幾小時小時 十幾小時十幾小時. 厭氧生物處理

21、厭氧生物處理(2) 厭氧接觸工藝本質厭氧接觸工藝本質：屬于屬于厭氧活性污泥工藝厭氧活性污泥工藝, 污泥懸浮生長污泥懸浮生長. 沉淀池泥水分離困難沉淀池泥水分離困難 (?) 解決方法：真空脫氣解決方法：真空脫氣, , 使氣泡破裂使氣泡破裂; ; 熱交換急冷卻，以熱交換急冷卻，以抑制產(chǎn)氣過程抑制產(chǎn)氣過程; ; 絮凝沉淀絮凝沉淀; ; 采用膜濾；采用膜濾； 浮選浮選 . . 厭氧生物處理(3) 厭氧接觸工藝特點厭氧接觸工藝特點：n污泥濃度高，過高易造成污泥膨脹污泥濃度高，過高易造成污泥膨脹(類似好氧活性污泥類似好氧活性污泥);n容積負荷較高；容積負荷較高；n處理能力強處理能力強, 適合處理高適合處理

22、高ss廢水廢水, 無堵塞問題無堵塞問題;n 增加了回流、沉淀、脫氣等設備增加了回流、沉淀、脫氣等設備, 且脫氣困難且脫氣困難, 抗沖擊負抗沖擊負荷能力荷能力不強不強 .厭氧生物處理3.8 升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床(uasb upflow anaerobic sludge blanket)(1) uasb(1) uasb工藝原理：工藝原理：生物反應與沉淀一體生物反應與沉淀一體, 反應器同時具有反應器同時具有沉淀功能沉淀功能, 進水從下向上通過反應器進水從下向上通過反應器, 底部存在污泥濃度很高底部存在污泥濃度很高活性很高的污泥層活性很高的污泥層, 顆粒污泥層；上為懸浮污泥層顆粒污泥層；上

23、為懸浮污泥層, 兩污泥層兩污泥層為反應區(qū)。為反應區(qū)。三相分離器：氣液固分離三相分離器：氣液固分離.形成顆粒污泥是形成顆粒污泥是uasb工藝的關鍵工藝的關鍵, 關于顆粒污泥的形成機理關于顆粒污泥的形成機理. 厭氧生物處理(2) uasb反應器反應器結構結構：進水分配系統(tǒng)：進水分配系統(tǒng)： 配水均勻配水均勻反應區(qū)：反應區(qū)： 顆粒和懸浮污泥顆粒和懸浮污泥三相分離：三相分離： 作用等于沉淀池作用等于沉淀池, 收集氣體收集氣體配水系統(tǒng)污泥處理水沼氣三相分離器出水堰水沼氣污泥顆粒污泥區(qū)懸浮污泥區(qū)圖19-12 升流式厭氧污泥床n1)進水配水系統(tǒng)進水配水系統(tǒng)： 功能：功能： 廢水均勻地分配到反應器底部；廢水均勻

24、地分配到反應器底部； 水力水力攪拌；攪拌；n 2)反應區(qū)反應區(qū)： 分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū), 污泥床區(qū)集中了高活性污泥床區(qū)集中了高活性的顆粒污泥，的顆粒污泥， 污泥懸浮區(qū)是絮狀污泥集中的區(qū)域污泥懸浮區(qū)是絮狀污泥集中的區(qū)域. n3) 三相分離器三相分離器： 功能功能: 將氣將氣,固固,液分開液分開; 保證出水水質保證出水水質; 維持反維持反應器內(nèi)污泥量應器內(nèi)污泥量; 有利于污泥顆粒化有利于污泥顆?；? 厭氧生物處理nuasbuasb反應器外觀反應器外觀厭氧生物處理nuasbuasb反應器收集沼氣警示牌反應器收集沼氣警示牌厭氧生物處理nuasbuasb反應器沼氣收集管反應器

25、沼氣收集管厭氧生物處理沼氣沼氣nuasb反應器中間沉淀池表面有大量的沼氣釋放！反應器中間沉淀池表面有大量的沼氣釋放！厭氧生物處理厭氧生物處理(3). uasb工藝特點工藝特點：底部污泥濃度大底部污泥濃度大, 水力停留時間短水力停留時間短(接近好氧接近好氧), 容積負荷高；容積負荷高；底部污泥以顆粒存在底部污泥以顆粒存在, 最大比重達最大比重達1.041.08, 污泥顆?；笫刮勰囝w?；笫狗磻鲗Σ焕麠l件的抗性增強反應器對不利條件的抗性增強, 所以耐沖擊負荷；所以耐沖擊負荷；顆粒污泥的相對密度比人工載體小顆粒污泥的相對密度比人工載體小, 在一定的水力負荷下在一定的水力負荷下, 可可以靠反應器內(nèi)

26、產(chǎn)生的氣體來混合以靠反應器內(nèi)產(chǎn)生的氣體來混合, 可省去攪拌和回流污泥所需可省去攪拌和回流污泥所需的設備和能耗；的設備和能耗；厭氧生物處理沉降良好的顆粒污泥避免了附設沉淀分離裝置沉降良好的顆粒污泥避免了附設沉淀分離裝置, 輔助脫氣裝輔助脫氣裝置和回流污泥設備置和回流污泥設備, 簡化了工藝簡化了工藝, 節(jié)約了投資和運行費用；節(jié)約了投資和運行費用；容積利用率高容積利用率高, 無堵塞問題；處理效果好無堵塞問題；處理效果好; 需要分離器需要分離器, 如果污泥膨脹則污泥流失；如果污泥膨脹則污泥流失；啟動時間長啟動時間長, 對水質要求對水質要求, ( ss不能太高不能太高, 排泥少排泥少, 形成污泥密形成污

27、泥密度低度低), 對對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. 厭氧生物處理(4) uasb反應器中的反應器中的(顆粒顆粒)污泥污泥: 顆粒污泥和懸浮污泥顆粒污泥和懸浮污泥. 反應器底部是顆粒污泥反應器底部是顆粒污泥,污泥濃度大污泥濃度大;反應器中部是懸浮污泥反應器中部是懸浮污泥,污泥濃度較大污泥濃度較大. uasb反反應器內(nèi)污應器內(nèi)污泥濃度特泥濃度特征征 a:水力負水力負荷低荷低 b:水力負水力負荷高荷高012345020406080100污泥濃度污泥濃度(g/l)反應器高度反應器高度(m)012345020406080100污泥濃度污泥濃度(g/l)反應器高度反應器高

28、度(m)厭氧生物處理ab顆粒污泥的性質顆粒污泥的性質: 能在反應器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒能在反應器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是污泥是uasb反應器的重要特征，顆粒污泥的反應器的重要特征，顆粒污泥的形成與成熟，也是保證形成與成熟，也是保證uasb反應器高效穩(wěn)定反應器高效穩(wěn)定運行的前提運行的前提. (1)顆粒污泥的外觀顆粒污泥的外觀 ( (2)2)顆粒污泥的顆粒污泥的組成組成 ( (3)3)顆粒污泥的顆粒污泥的培養(yǎng)馴化培養(yǎng)馴化厭氧生物處理n顆顆粒粒污污泥泥厭氧生物處理厭氧生物處理顆粒污泥層的形成與培養(yǎng)顆粒污泥層的形成與培養(yǎng)(反應器啟動反應器啟動): l(1)最初的污泥負荷應低于

29、最初的污泥負荷應低于0.10.2kgcod/(kgssd)；l(2)廢水中原來存在和產(chǎn)生出來的各種揮發(fā)酸未能有效地廢水中原來存在和產(chǎn)生出來的各種揮發(fā)酸未能有效地分解之前，不應增加反應器負荷；分解之前，不應增加反應器負荷；l(3)反應器內(nèi)的環(huán)境條件應控制在有利于厭氧細菌繁殖的反應器內(nèi)的環(huán)境條件應控制在有利于厭氧細菌繁殖的范圍內(nèi)；范圍內(nèi)；l(4)種泥量應盡可能多，一般應為種泥量應盡可能多，一般應為1015kgvss/m3；l(5)控制一定的上升流速，允許多余的污泥沖洗出來，截控制一定的上升流速，允許多余的污泥沖洗出來，截留住重質污泥。留住重質污泥。厭氧生物處理厭氧生物處理形成顆粒污泥層的過程：形成

30、顆粒污泥層的過程：p第一階段：啟動與提高污泥活性階段；有機負荷第一階段：啟動與提高污泥活性階段；有機負荷1kgcod/（m3d），時間約），時間約11.5個月。個月。p第二階段：形成顆粒污泥階段；有機負荷選擇第二階段：形成顆粒污泥階段；有機負荷選擇13kgcod/（m3d），顆粒逐漸成長為直徑），顆粒逐漸成長為直徑13mm左右左右的顆粒污泥，此階段的顆粒污泥，此階段11.5月。月。p第三階段：逐漸形成顆粒污泥層階段。反應器的有機負第三階段：逐漸形成顆粒污泥層階段。反應器的有機負荷大于荷大于35kgcod/（m3d），隨著負荷的提高，反應器），隨著負荷的提高，反應器的污泥總量逐漸增加，污泥層逐漸

31、提高，顆粒污泥層需的污泥總量逐漸增加，污泥層逐漸提高，顆粒污泥層需要要34個月。個月。厭氧生物處理厭氧生物處理 顆粒污泥性質顆粒污泥性質n1. 顆粒污泥的物理性質顆粒污泥的物理性質(1)形狀不規(guī)則，一般呈球形或橢球形，直徑形狀不規(guī)則，一般呈球形或橢球形，直徑0.12mm左右，最左右，最大可達大可達35mm；(2)顏色呈灰黑色或褐黑色；顏色呈灰黑色或褐黑色；(3)相對密度一相對密度一般為般為1.011.05左右；左右；(4)污泥指數(shù)污泥指數(shù)(svi)與顆粒大小有關，顆與顆粒大小有關，顆粒污泥一般為粒污泥一般為10ml/gss；(5)顆粒污泥在反應器中的沉降速率顆粒污泥在反應器中的沉降速率一般為一

32、般為0.30.8m/h；n2. 顆粒污泥的成分顆粒污泥的成分含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物質，還含有金屬離含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物質，還含有金屬離子。成熟的顆粒污泥，子。成熟的顆粒污泥，vss/ss一般為一般為7080，根據(jù)廢水，根據(jù)廢水性質可在性質可在3090。厭氧生物處理厭氧生物處理(5) uasb反應器中的結構設計反應器中的結構設計nuasb反應器在一定程度上還屬于較新的廢水處理工藝技反應器在一定程度上還屬于較新的廢水處理工藝技術，在實際應用過程中還存在著許多不確定因素，因此術，在實際應用過程中還存在著許多不確定因素，因此還沒有形成完善的工程設計的計算方法。還沒有形

33、成完善的工程設計的計算方法。nuasb反應器設計需要考慮的主要因素為：反應器設計需要考慮的主要因素為： (1)廢水組成成分和固體含量；廢水組成成分和固體含量；(2)有機容積負荷；有機容積負荷；(3)上升上升流速；流速；(4)三相分離系統(tǒng)；三相分離系統(tǒng)；(5)布水系統(tǒng)和水封高度等物理布水系統(tǒng)和水封高度等物理特性。特性。厭氧生物處理厭氧生物處理n廢水性質廢水性質: 廢水溶解性廢水溶解性cod越高越高,負荷可以越大負荷可以越大;進水進水ss不宜高于不宜高于6g/l.n上升流速上升流速:上升流速相當于表面水力負荷上升流速相當于表面水力負荷(m3/m2 d), 考慮污泥的沉降性能考慮污泥的沉降性能.廢水

34、性質廢水性質上升流速上升流速m/h反應器高度反應器高度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有效容積及主要構造尺寸的確定：有效容積及主要構造尺寸的確定：uasb反應器的有效容積，一般將沉淀區(qū)和反應區(qū)的總容積反應器的有效容積，一般將沉淀區(qū)和反應區(qū)的總容積作為反應器的有效容積進行考慮，多采用進水容積負荷作為反應器的有效容積進行考慮，多采用進水容積負荷法確定，即：法確定，即： 式中：式中：q-廢水流量，廢水流量，m3/d；si-進水有機物濃度，進水有機物濃度，mgcod/l； lv -cod容積負荷，容積負荷，kgcod/m3 d。 厭氧生物處理

35、vilsqv/nuasb反應器的容積負荷與反應溫度、廢水性質和濃度以及反應器的容積負荷與反應溫度、廢水性質和濃度以及是否能夠在反應器內(nèi)形成顆粒污泥等多種因素有關，在不同是否能夠在反應器內(nèi)形成顆粒污泥等多種因素有關，在不同的反應溫度下的進水容積負荷的選擇可參考如下數(shù)據(jù)：的反應溫度下的進水容積負荷的選擇可參考如下數(shù)據(jù)： 厭氧生物處理 溫度溫度( )設計容積負荷設計容積負荷（kgcod/m3 d）高溫（高溫（5565）2030中溫（中溫（3538）1020常溫（常溫（2025）510低溫（低溫（15）25厭氧生物處理厭氧生物處理三相分離器的結構三相分離器的結構l氣、固、液分離器又稱三相分離器，由沉淀

36、區(qū)、集氣室氣、固、液分離器又稱三相分離器，由沉淀區(qū)、集氣室(或稱或稱集氣罩集氣罩)和氣封組成，其功能是把氣體和氣封組成，其功能是把氣體(沼氣沼氣)、固體、固體(微生物微生物)和液體分離。和液體分離。 l氣體被分離后進入集氣室氣體被分離后進入集氣室(罩罩)，然后，固液混合液在沉淀區(qū)，然后，固液混合液在沉淀區(qū)進行固液分離，下沉的固體藉重力由回流縫返回反應區(qū)。進行固液分離，下沉的固體藉重力由回流縫返回反應區(qū)。 厭氧生物處理厭氧生物處理n三相分離器的結構設計示意圖三相分離器的結構設計示意圖厭氧生物處理厭氧生物處理 三相分離器的設計應考慮以下幾方面的因素：三相分離器的設計應考慮以下幾方面的因素：p(1)

37、沉淀器底部傾角應較大，可選擇沉淀器底部傾角應較大，可選擇4560p(2)沉淀器內(nèi)最大截面的表面水力負荷應保持在沉淀器內(nèi)最大截面的表面水力負荷應保持在us=0.7m3/m2d 以下，水流通過液固分離孔隙的平均流速應保持在以下，水流通過液固分離孔隙的平均流速應保持在u0=2m3/m2d 以下；以下；p(3)氣體收集器間縫隙的截面面積不小于總面積的氣體收集器間縫隙的截面面積不小于總面積的1520;p(4)對于高為對于高為57m的反應器，氣體收集器的高度應為的反應器，氣體收集器的高度應為1.52m;p(5)b100200mm；p(6)控制氣室控制氣室 的水面高度及壓力。的水面高度及壓力。厭氧生物處理e

38、gsb結構示意圖結構示意圖：比比uasb多出水循環(huán)系統(tǒng)多出水循環(huán)系統(tǒng)膨脹的膨脹的顆粒污泥顆粒污泥三相分離器三相分離器ch4進水進水出水出水3.9 厭氧膨脹顆粒污泥床厭氧膨脹顆粒污泥床 (expanded granular sludge bed, egsb): 與與uasb 比比,具具有更高的液體升速有更高的液體升速, 使顆粒使顆粒污泥床處于膨脹狀態(tài)污泥床處于膨脹狀態(tài).厭氧生物處理egsb特點：特點：工作區(qū)為流態(tài)化的初期工作區(qū)為流態(tài)化的初期, 即膨脹階段即膨脹階段, 進水流速較低進水流速較低, 在在充分保證進水基質與污泥顆粒接觸的條件下充分保證進水基質與污泥顆粒接觸的條件下, 加速生化加速生化反

39、應反應, 增加容積負荷；反應器高度大增加容積負荷；反應器高度大-占地面積小占地面積小;有利于減輕或消除靜態(tài)床有利于減輕或消除靜態(tài)床(如如uasb) 中常見的底部負荷中常見的底部負荷過重的狀況過重的狀況, 增加對毒物的承受能力增加對毒物的承受能力, 更耐沖擊負荷更耐沖擊負荷; 避免反應器內(nèi)死角和短流避免反應器內(nèi)死角和短流, 均勻了負荷均勻了負荷, 運行穩(wěn)定運行穩(wěn)定; 為使污泥膨脹為使污泥膨脹, 采用出水循環(huán)采用出水循環(huán), 需要更高的動力需要更高的動力;厭氧生物處理3.10 內(nèi)循環(huán)式厭氧反應器內(nèi)循環(huán)式厭氧反應器 (internal circulation ,簡稱簡稱ic):ic反應器實際上是由底部和上部反應器實際上是由底部和上部兩個兩個uasb反應器串聯(lián)疊加而成。反應器具有兩個三相分離器反應器