污水處理厭氧部分

1、廢水厭氧生物處理生物處理原理廢水生物處理有“好氧生物”處理、“厭氧生物”處理或“好氧生物”加“厭氧生物”處理?！昂醚跎锾幚怼笔侵高@類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)，主要包括大部分微生物、動(dòng)物以及我們?nèi)祟?；“厭氧生物處理“是在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細(xì)菌、酵母菌等。一、厭氧生物處理原理廢水厭氧生物處理在早期又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵；是指在厭氧條件下由多種（厭氧或兼性）微生物的共同作用下，使有機(jī)物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程。（一）厭氧生物處理中的基本生物過程階段性理論1、兩階段理論：20世紀(jì)3060年代，被普遍接受的

2、是“兩階段理論”第一階段：發(fā)酵階段，又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段；主要功能是水解和酸化，主要產(chǎn)物是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；主要參與反應(yīng)的微生物統(tǒng)稱為發(fā)酵細(xì)菌或產(chǎn)酸細(xì)菌；這些微生物的特點(diǎn)是：1）生長速率快，2）對環(huán)境條件的適應(yīng)性（溫度、pH等）強(qiáng)。第二階段：產(chǎn)甲烷階段，又稱堿性發(fā)酵階段；是指產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為CH4和CO2；主要參與反應(yīng)的微生物被統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌（Methane producing bacteria）；產(chǎn)甲烷細(xì)菌的主要特點(diǎn)是：1）生長速率慢，世代時(shí)間長；2）對環(huán)境條件（溫度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。2、三階段理論對厭氧微生物學(xué)的深入研究后，發(fā)現(xiàn)

3、將厭氧消化過程簡單地劃分為上述兩個(gè)過程，不能真實(shí)反映厭氧反應(yīng)過程的本質(zhì)；厭氧微生物學(xué)的研究表明，產(chǎn)甲烷菌是一類十分特別的古細(xì)菌（Archea），除了在分類學(xué)和其特殊的學(xué)報(bào)結(jié)構(gòu)外，其最主要的特點(diǎn)是：產(chǎn)甲烷細(xì)菌只能利用一些簡單有機(jī)物作為基質(zhì)，其中主要是一些簡單的一碳物質(zhì)如甲酸、甲醇、甲基胺類以及H2/CO2等，兩碳物質(zhì)中只有乙酸，而不能利用其它含兩碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類；上世紀(jì)70年代，Bryant發(fā)現(xiàn)原來認(rèn)為是一種被稱為“奧氏產(chǎn)甲烷菌”的細(xì)菌，實(shí)際上是由兩種細(xì)菌共同組成的，一種細(xì)菌首先把乙醇氧化為乙酸和H2（一種產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌），另一種細(xì)菌則利用H2和CO2產(chǎn)生CH4（一種真正意義上的

4、產(chǎn)甲烷細(xì)菌嗜氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌）；因而，Bryant提出了厭氧消化過程的“三階段理論”：水解、發(fā)酵階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2/CO2；產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和H2、CO2產(chǎn)生CH4；一般認(rèn)為，在厭氧生物處理過程中約有70%的CH4產(chǎn)自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自H2和CO2。3、四階段理論（四菌群學(xué)說）：幾乎與Bryant提出“三階段理論”的同時(shí)，又有人提出了厭氧消化過程的“四菌群學(xué)說”：實(shí)際上，是在上述三階段理論的基礎(chǔ)上，增加了一類細(xì)菌同型產(chǎn)乙酸菌，其主要功能是可以將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)生的H2/CO2合成為乙酸。但研究表明，實(shí)際上這一部分由H2

5、/CO2合成而來的乙酸的量較少，只占厭氧體系中總乙酸量的5%左右?？傮w來說，“三階段理論”、“四階段理論”是目前公認(rèn)的對厭氧生物處理過程較全面和較準(zhǔn)確的描述。4、 多階段理論 但是，當(dāng)利用厭氧生物處理工藝處理含有復(fù)雜有機(jī)物的時(shí)候，在厭氧反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)會遠(yuǎn)比上述“三階段理論”、“四階段理論”中所描述的反應(yīng)過程復(fù)雜，可以參見“厭氧復(fù)雜體系示意圖”。（二）厭氧消化過程中的主要微生物主要介紹其中的發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等。1、發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）：發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌的主要功能有兩種： 水解在胞外酶的作用下，將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物； 酸化將可溶性大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為脂肪酸、醇

6、類等；主要的發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機(jī)物種類等），有時(shí)回成為厭氧反應(yīng)的限速步驟；產(chǎn)酸反應(yīng)的速率較快；大多數(shù)是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌等。2、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供合適的基質(zhì)，在厭氧系統(tǒng)中常常與產(chǎn)甲烷細(xì)菌處于共生互營關(guān)系。主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)有：乙醇： 丙酸：丁酸：注意：上述反應(yīng)只有在乙酸濃度很低、系統(tǒng)中氫分壓也很低時(shí)才能順利進(jìn)行，因此產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)

7、的順利進(jìn)行，常常需要后續(xù)產(chǎn)甲烷反應(yīng)能及時(shí)將其主要的兩種產(chǎn)物乙酸和H2消耗掉。主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌或兼性厭氧菌。3、產(chǎn)甲烷菌20世紀(jì)60年代Hungate開創(chuàng)了嚴(yán)格厭氧微生物培養(yǎng)技術(shù)之后，對產(chǎn)甲烷細(xì)菌的研究才得以廣泛進(jìn)行；產(chǎn)甲烷細(xì)菌的主要功能是將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的產(chǎn)物乙酸和H2/CO2轉(zhuǎn)化為CH4和CO2，使厭氧消化過程得以順利進(jìn)行；主要可分為兩大類：乙酸營養(yǎng)型和H2營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌，或稱為嗜乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌和嗜氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌；一般來說，在自然界中乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的種類較少，只有Methanosarcina（產(chǎn)甲烷八疊球菌）和Metha

8、nothrix（產(chǎn)甲烷絲狀菌），但這兩種產(chǎn)甲烷細(xì)菌在厭氧反應(yīng)器中居多，特別是后者，因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)器中乙酸是主要的產(chǎn)甲烷基質(zhì)，一般來說有70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解；典型的產(chǎn)甲烷反應(yīng)： 根據(jù)產(chǎn)甲烷菌的形態(tài)和生理生態(tài)特征，可將其分類如下：產(chǎn)甲烷桿菌目產(chǎn)甲烷桿菌科產(chǎn)甲烷球菌目產(chǎn)甲烷球菌科產(chǎn)甲烷微菌目產(chǎn)甲烷微菌科產(chǎn)甲烷八疊球菌科產(chǎn)甲烷桿菌屬產(chǎn)甲烷桿短菌屬甲酸產(chǎn)甲烷桿菌瘤胃產(chǎn)甲烷桿菌產(chǎn)甲烷球菌屬范氏產(chǎn)甲烷球菌產(chǎn)甲烷微菌屬產(chǎn)甲烷菌屬產(chǎn)甲烷螺菌屬產(chǎn)甲烷八疊球菌屬產(chǎn)甲烷絲菌屬運(yùn)動(dòng)產(chǎn)甲烷微菌黑海產(chǎn)甲烷微菌亨氏產(chǎn)甲烷螺菌巴氏產(chǎn)甲烷八疊球菌索氏產(chǎn)甲烷絲菌屬產(chǎn)甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產(chǎn)甲烷桿菌；產(chǎn)甲

9、烷球菌；產(chǎn)甲烷八疊球菌；產(chǎn)甲烷絲菌；等等。產(chǎn)甲烷菌都是嚴(yán)格厭氧細(xì)菌，要求氧化還原電位在-150-400mv，氧和氧化劑對其有很強(qiáng)的毒害作用；產(chǎn)甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代時(shí)間長，可達(dá)46天，因此，一般情況下產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化的限速步驟（三）厭氧生物處理的影響因素產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化過程的控制階段，因此，一般來說，在討論厭氧生物處理的影響因素時(shí)主要討論影響產(chǎn)甲烷菌的各項(xiàng)因素；主要影響因素有：溫度、pH值、氧化還原電位、營養(yǎng)物質(zhì)、F/M比、有毒物質(zhì)等。1、溫度：溫度對厭氧微生物的影響尤為顯著；厭氧細(xì)菌可分為嗜熱菌（或高溫菌）、嗜溫菌（中溫菌）；相應(yīng)地，厭氧消化分為：高溫消化（55°C

10、左右）和中溫消化（35°C左右）；高溫消化的反應(yīng)速率約為中溫消化的1.51.9倍，產(chǎn)氣率也較高，但氣體中甲烷含量較低；當(dāng)處理含有病原菌和寄生蟲卵的廢水或污泥時(shí)，高溫消化可取得較好的衛(wèi)生效果，消化后污泥的脫水性能也較好；隨著新型厭氧反應(yīng)器的開發(fā)研究和應(yīng)用，溫度對厭氧消化的影響不再非常重要（新型反應(yīng)器內(nèi)的生物量很大），因此可以在常溫條件下（2025°C）進(jìn)行，以節(jié)省能量和運(yùn)行費(fèi)用。2、pH值和堿度：pH值是厭氧消化過程中的最重要的影響因素；重要原因：產(chǎn)甲烷菌對pH值的變化非常敏感，一般認(rèn)為，其最適pH值范圍為6.87.2，在<6.5或>8.2時(shí)，產(chǎn)甲烷菌會受到嚴(yán)重抑

11、制，而進(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè)厭氧消化過程的惡化；厭氧體系中的pH值受多種因素的影響：進(jìn)水pH值、進(jìn)水水質(zhì)（有機(jī)物濃度、有機(jī)物種類等）、生化反應(yīng)、酸堿平衡、氣固液相間的溶解平衡等；厭氧體系是一個(gè)pH值的緩沖體系，主要由碳酸鹽體系所控制；一般來說：系統(tǒng)中脂肪酸含量的增加（累積），將消耗，使pH下降；但產(chǎn)甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且還會產(chǎn)生，使系統(tǒng)的pH值回升。堿度曾一度在厭氧消化中被認(rèn)為是一個(gè)至關(guān)重要的影響因素，但實(shí)際上其作用主要是保證厭氧體系具有一定的緩沖能力，維持合適的pH值；厭氧體系一旦發(fā)生酸化，則需要很長的時(shí)間才能恢復(fù)。3、氧化還原電位：嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行正常生理活動(dòng)的基本條件；

12、非產(chǎn)甲烷菌可以在氧化還原電位為+100 -100mv的環(huán)境正常生長和活動(dòng)；產(chǎn)甲烷菌的最適氧化還原電位為-150 -400mv，在培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌的初期，氧化還原電位不能高于-330mv；4、營養(yǎng)要求：厭氧微生物對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)的要求略低于好氧微生物，其要求COD：N：P = 200-500：5：1；多數(shù)厭氧菌不具有合成某些必要的維生素或氨基酸的功能，所以有時(shí)需要投加：K、Na、Ca等金屬鹽類；微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；有機(jī)微量物質(zhì)：酵母浸出膏、生物素、維生素等。5、F/M比：厭氧生物處理的有機(jī)物負(fù)荷較好氧生物處理更高，一般可達(dá)510kgCOD/m3.d，甚至可達(dá)2040 kgCOD/m3

13、.d；無傳氧的限制；可以積聚更高的生物量。產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于產(chǎn)甲烷階段，因此必須十分謹(jǐn)慎地選擇有機(jī)負(fù)荷；高的有機(jī)容積負(fù)荷的前提是高的生物量，而相應(yīng)較低的污泥負(fù)荷；高的有機(jī)容積負(fù)荷可以縮短HRT，減少反應(yīng)器容積。6、有毒物質(zhì)：常見的抑制性物質(zhì)有：硫化物、氨氮、重金屬、氰化物及某些有機(jī)物；硫化物和硫酸鹽：硫酸鹽和其它硫的氧化物很容易在厭氧消化過程中被還原成硫化物；可溶的硫化物達(dá)到一定濃度時(shí)，會對厭氧消化過程主要是產(chǎn)甲烷過程產(chǎn)生抑制作用；投加某些金屬如Fe可以去除S2-，或從系統(tǒng)中吹脫H2S可以減輕硫化物的抑制作用。氨氮：氨氮是厭氧消化的緩沖劑；但濃度過高，則會對厭氧消化過程產(chǎn)生毒害作用；抑制

14、濃度為50200mg/l，但馴化后，適應(yīng)能力會得到加強(qiáng)。重金屬：使厭氧細(xì)菌的酶系統(tǒng)受到破壞。（四）厭氧生物處理的主要特征1、厭氧生物處理過程的主要優(yōu)點(diǎn)： 能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）； 污泥產(chǎn)量很低；厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率為0.150.34kgVSS/kgCOD，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產(chǎn)率約為0.250.6kgVSS/kgCOD。 厭氧微生物有可能對好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解； 反應(yīng)過程較為復(fù)雜厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個(gè)連續(xù)的微生物過程；2、厭氧生物處理過

15、程的主要缺點(diǎn)： 對溫度、pH等環(huán)境因素較敏感； 處理出水水質(zhì)較差，需進(jìn)一步利用好氧法進(jìn)行處理； 氣味較大； 對氨氮的去除效果不好。（五）厭氧消化過程中沼氣產(chǎn)量的估算糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過厭氧消化能轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2等氣體，這樣的混合氣體統(tǒng)稱為沼氣（Biogas）；產(chǎn)生沼氣的數(shù)量和成分取決于被消化的有機(jī)物的化學(xué)組成。理論上認(rèn)為，1gCOD在厭氧條件下完全降解可以生成0.25 gCH4，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的甲烷氣體體積為0.35L；沼氣中CO2和CH4的百分含量不僅與有機(jī)物的化學(xué)組成有關(guān)，還與其各自的溶解度有關(guān)；由于一部分沼氣（主要是其中的CO2）會溶解在出水中而被帶走，同時(shí)，一小部分有機(jī)物

16、還會被用于微生物細(xì)胞的合成，所以實(shí)際的產(chǎn)氣量要比理論產(chǎn)氣量小。二、厭氧生物處理工藝的發(fā)展概況厭氧生物過程廣泛地存在于自然界中，但人類第一次有意識地利用厭氧生物過程來處理廢棄物，則是在1881年由法國的Louis Mouras所發(fā)明的“自動(dòng)凈化器”開始的，隨后人類開始較大規(guī)模地應(yīng)用厭氧消化過程來處理城市污水（如化糞池、雙層沉淀池等）和剩余污泥（如各種厭氧消化池等）。這些厭氧反應(yīng)器現(xiàn)在通稱為“第一代厭氧生物反應(yīng)器”，它們的共同特點(diǎn)是： 水力停留時(shí)間（HRT）很長，有時(shí)在污泥處理時(shí)，污泥消化池的HRT會長達(dá)90天，即使是目前在很多現(xiàn)代化城市污水處理廠內(nèi)所采用的污泥消化池的HRT也還長達(dá)2030天；

17、雖然HRT相當(dāng)長，但處理效率仍十分低，處理效果還很不好； 具有濃臭的氣味，因?yàn)樵趨捬跸^程中原污泥中含有的有機(jī)氮或硫酸鹽等會在厭氧條件下分別轉(zhuǎn)化為氨氮或硫化氫，而它們都具有十分特別的臭味。進(jìn)入上世紀(jì)50、60年代，特別是70年代的中后期，隨著世界范圍的能源危機(jī)的加劇，人們對利用厭氧消化過程處理有機(jī)廢水的研究得以強(qiáng)化，相繼出現(xiàn)了一批被稱為現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器的處理工藝，從此厭氧消化工藝開始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理，成為一種可以與好氧生物處理工藝相提并論的廢水生物處理工藝。這些被稱為現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器的厭氧生物處理工藝又被統(tǒng)一稱為“第二代厭氧生物反應(yīng)器”，它們的主要特點(diǎn)有： HRT大大縮短，

18、有機(jī)負(fù)荷大大提高，處理效率大大提高； 主要包括：厭氧接觸法、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器、厭氧流化床（AFB）、AAFEB、厭氧生物轉(zhuǎn)盤（ARBC）和擋板式厭氧反應(yīng)器等； HRT與SRT分離，SRT相對很長，HRT則可以較短，反應(yīng)器內(nèi)生物量很高。以上這些特點(diǎn)徹底改變了原來人們對厭氧生物過程的認(rèn)識，因此其實(shí)際應(yīng)用也越來越廣泛。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著以顆粒污泥為主要特點(diǎn)的UASB反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展起來了同樣以顆粒污泥為根本的顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應(yīng)器和厭氧內(nèi)循環(huán)（IC）反應(yīng)器。其中EGSB反應(yīng)器利用外加的出水循環(huán)可以使反應(yīng)器內(nèi)部形成很高的上升流

19、速，提高反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)與微生物之間的接觸和反應(yīng)，可以在較低溫度下處理較低濃度的有機(jī)廢水，如城市廢水等；而IC反應(yīng)器則主要應(yīng)用于處理高濃度有機(jī)廢水，依靠厭氧生物過程本身所產(chǎn)生的大量沼氣形成內(nèi)部混合液的充分循環(huán)與混合，可以達(dá)到更高的有機(jī)負(fù)荷。三、第三代厭氧生物反應(yīng)器升流式厭氧污泥層(床)(UASB)反應(yīng)器UASB反應(yīng)器的英文全稱為Upflow Anaerobic Sludge Blanket (Bed) Reactor, 中文為上（升）流式厭氧污泥床（層）反應(yīng)器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Gatze Lettinga教授于上世紀(jì)70年代初開發(fā)出來的。1、UASB反應(yīng)器的特征 在反應(yīng)器的

20、上部設(shè)置了氣、固、液三相分離器； 在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)； 反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥，所謂的顆粒污泥的特點(diǎn)是：直徑為0.10.5cm，濕比重為1.041.08；具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性。上述工藝特征使得UASB反應(yīng)器具有如下的主要特點(diǎn)： 污泥的顆?；狗磻?yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/l以上，污泥齡一般為30天以上； 反應(yīng)器的水力停留時(shí)間相應(yīng)較短； 反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷； 不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水； UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊； 無需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率； 一般也無需設(shè)置攪拌設(shè)備，上

21、升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌的作用； 構(gòu)造簡單，操作運(yùn)行方便。2、UASB反應(yīng)器的組成UASB反應(yīng)器的主要組成部分包括：進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、氣室、浮渣收集系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)等。1) 進(jìn)水配水系統(tǒng)：其功能主要有兩個(gè)方面： 將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部； 水力攪拌；一個(gè)有效的進(jìn)水、配水系統(tǒng)是保證UASB反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。2) 反應(yīng)區(qū)：反應(yīng)區(qū)是UASB反應(yīng)器中生化反應(yīng)發(fā)生的主要場所，又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，其中的污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥，是有機(jī)物的主要降解場所；而污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。3) 三相分離器：三相分離器由沉淀區(qū)、回流縫

22、和氣封等組成；其主要功能有： 將氣體(沼氣)、固體(污泥)、和液體(出水)分開； 保證出水水質(zhì)； 保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量； 有利于污泥顆?；?。4) 出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的主要作用是將經(jīng)過沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。5) 氣室：氣室也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。6) 浮渣收集系統(tǒng)：浮渣收集系統(tǒng)的主要功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。7) 排泥系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的主要功能是均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。3、UASB反應(yīng)器的型式一般來說，UASB反應(yīng)器主要有兩種型式，即開敞式UASB反應(yīng)器和封閉式UASB反應(yīng)器，分述如下。1) 開敞式UASB反應(yīng)器開敞式UASB反應(yīng)器的頂部不加密封，或僅加一

23、層不太密封的蓋板；多用于處理中低濃度的有機(jī)廢水；其構(gòu)造較簡單，易于施工安裝和維修。2) 封閉式UASB反應(yīng)器封閉式UASB反應(yīng)器的頂部加蓋密封，這樣在UASB反應(yīng)器內(nèi)的液面與池頂之間形成氣室；主要適用于高濃度有機(jī)廢水的處理；這種形式實(shí)際上與傳統(tǒng)的厭氧消化池有一定的類似，其池頂也可以做成浮動(dòng)蓋式。UASB的斷面形狀一般做成圓形或矩形，矩形斷面便于三相分離器的設(shè)計(jì)和施工；UASB反應(yīng)器的主體常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；UASB反應(yīng)器一般不在反應(yīng)器內(nèi)部直接加熱，而是將進(jìn)入反應(yīng)器的廢水預(yù)先加熱，而UASB反應(yīng)器本身多采用保溫措施。反應(yīng)器內(nèi)壁必須采取防腐措施，因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)過程中肯定會有較多的硫化氫或其

24、它具有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)產(chǎn)生。四、BIC厭氧生物反應(yīng)器（一）工作原理一般可以理解為BIC是由上、下兩個(gè)UASB組成兩個(gè)反應(yīng)室，下反應(yīng)室負(fù)荷高，上反應(yīng)室負(fù)荷低，在反應(yīng)器內(nèi)部，對應(yīng)分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)。高負(fù)荷區(qū)借助于本公司的特殊的多旋流式防堵塞的布水系統(tǒng)，高濃度的有機(jī)廢水均勻進(jìn)入反應(yīng)器底部，完成與反應(yīng)器內(nèi)污泥的充分混合，由于內(nèi)循環(huán)作用、高的水力負(fù)荷和產(chǎn)氣的攪動(dòng)，導(dǎo)致反應(yīng)器底部的高濃度的顆粒污泥呈良好的流化狀態(tài)，使廢水與污泥能夠充分接觸，如此良好的傳質(zhì)作用和較高的污泥活性保證了BIC反應(yīng)器具有較高的有機(jī)負(fù)荷和有機(jī)物去除率。低負(fù)荷區(qū)低負(fù)荷區(qū)也是精處理區(qū)，在這個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)水力負(fù)荷和污泥負(fù)荷較低，產(chǎn)氣量少，產(chǎn)氣攪動(dòng)作

25、用小，因此可以有效的對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行再處理。沉降區(qū)BIC反應(yīng)器頂部為污泥沉降區(qū)，有機(jī)物已基本去除的廢水中的少量懸浮物在本區(qū)內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)行沉降，保證BIC出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定要求。BIC厭氧反應(yīng)器的特點(diǎn)（1）有機(jī)負(fù)荷高BIC反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷是UASB有機(jī)負(fù)荷的4-8倍，UASB的有機(jī)負(fù)荷通常為3-8kgCOD/m3.d，而BIC的有機(jī)負(fù)荷可達(dá)到15-35kgCOD/m3.d （2）占地面積少因BIC有機(jī)負(fù)荷比UASB高，因此處理同樣規(guī)模的有機(jī)廢水，BIC反應(yīng)器的容積比UASB要小，故BIC反應(yīng)器的占地面積少。（3）運(yùn)行穩(wěn)定BIC反應(yīng)器污泥采用的是我公司培養(yǎng)的沉降性極好的顆粒污泥，運(yùn)行時(shí)沒有跑泥現(xiàn)象

26、，而UASB大多是絮狀污泥，很難形成顆粒污泥，非常容易跑泥，因而BIC運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便。（4）抗毒性強(qiáng)廢水中的Cl-、SO42-等會對厭氧處理系統(tǒng)有毒性。在UASB中污泥與廢水混合不勻，將導(dǎo)致部分污泥受到毒性抑制；而在BIC反應(yīng)器內(nèi)，由于大的內(nèi)循環(huán)作用使污泥與廢水充分混合，能最大程度的釋稀可能的毒性，降低其抑制作用。 （5）耐負(fù)荷沖擊進(jìn)水濃度的突然增加或進(jìn)水量的突然改變，都會對厭氧反應(yīng)器造成負(fù)荷沖擊。BIC因其雙循環(huán)作用，瞬間的高濃度的廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，產(chǎn)氣量大，氣提量會隨著增大，從而內(nèi)循環(huán)量大，大的內(nèi)循環(huán)量能將高濃度的廢水迅速的釋稀，從而減少了有機(jī)負(fù)荷變化對反應(yīng)器的沖擊。UASB反應(yīng)器則不

27、然，有機(jī)負(fù)荷突然增大后，迅速增加的產(chǎn)氣量會將污泥帶出反應(yīng)器，嚴(yán)重時(shí)會造成惡性循環(huán)，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)器失敗。（6）布水均勻BIC底部高的水力負(fù)荷和獨(dú)特的布水器能最大程度的保證布水均勻。（7）運(yùn)行成本低BIC反應(yīng)器大的循環(huán)流量使進(jìn)水的PH值范圍更廣，不需要象UASB那樣加藥調(diào)節(jié)，因而廢水處理的運(yùn)行成本低 。（8）投資低與國內(nèi)外同類型的IC內(nèi)循環(huán)罐相比BIC投資少，是國外IC投資的1/3-1/2，而處理效果更好 。（二）BIC運(yùn)行的控制（1）溫度中溫厭氧消化的最適宜的溫度范圍為35-39，最佳范圍為37-38。 溫度波動(dòng)：2/d（ 1/h）（2）pH正常情況下進(jìn)水pH在6.5以上 ，出水6.8-7.2。

28、（3）VFA正常情況下BIC厭氧反應(yīng)內(nèi)VFA300mg/l（ 以乙酸計(jì)），運(yùn)行良好的反應(yīng)器VFA200mg/l（4）產(chǎn)氣量（5）O3 堿度表征反應(yīng)器pH緩沖能力的指標(biāo)。 此指標(biāo)高于600-1000mg/l時(shí)，說明該反應(yīng)器具有很好的pH緩沖能力。（6）N、P等營養(yǎng)元素（7）有毒物質(zhì)包括有毒有機(jī)物、重金屬離子、鹽類和一些陰離子等。對有機(jī)物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，往往具有抑制性。有毒物質(zhì)的最高容許濃度與處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作控制條件等因素有關(guān)。（三）BIC反應(yīng)器中的顆粒污泥1) 顆粒污泥的性質(zhì)與形成能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是BIC反應(yīng)

29、器的重要特征，顆粒污泥的形成與成熟，也是保證BIC反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。 顆粒污泥的外觀：顆粒污泥的外觀實(shí)際上是多種多樣，有呈卵形、球形、絲形等；其平均直徑為1 mm,一般為0.12 mm,最大可達(dá)35 mm；反應(yīng)區(qū)底部的顆粒污泥核心多為黑色，生物膜的表層則呈黑色、淡黑色、灰白色等；反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)性相對較高；顆粒污泥質(zhì)軟，有一定的韌性和粘性。 顆粒污泥的組成在顆粒污泥中主要包括：各類微生物、無機(jī)礦物以及有機(jī)的胞外多聚物等，其VSS/SS一般為7090%；顆粒污泥的主體是各類為微生物，包括水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌，產(chǎn)甲烷菌包括索氏甲烷絲菌、馬氏和巴氏甲烷八疊球菌等；一般顆粒污泥中C、H、N的比例為C約為4050%、H約為7%、N約為10%；灰分含量因接種污泥的來源、處理水質(zhì)等的不同而有較大差距，一般灰分含量可達(dá)8.855%；灰分含量與顆粒的密度有很好的相關(guān)性。胞外多聚物是另一重要組成，在顆粒污泥的