第七章厭氧生物處理工藝

1、第第七七章章 廢水厭氧生物處理工藝廢水厭氧生物處理工藝n厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理的基本原理 n厭氧生物處理工藝的發(fā)展概況及特征厭氧生物處理工藝的發(fā)展概況及特征n早期的厭氧生物反應(yīng)器早期的厭氧生物反應(yīng)器n厭氧消化池厭氧消化池n現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器 厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理的基本原理n早期，被稱為早期，被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵厭氧消化、厭氧發(fā)酵；n實(shí)際上，是指在實(shí)際上，是指在厭氧條件厭氧條件下由多種（下由多種（厭氧厭氧或或兼兼性厭氧性厭氧）微生物的共同作用下，使有機(jī)物分解）微生物的共同作用下，使有機(jī)物分解并產(chǎn)生并產(chǎn)生CH4和和CO2的過(guò)程。的過(guò)程。 厭氧

2、消化過(guò)程的基本生物過(guò)程厭氧消化過(guò)程的基本生物過(guò)程 階段性理論階段性理論 厭氧反應(yīng)過(guò)程中的階段性厭氧反應(yīng)過(guò)程中的階段性 兩階段理論兩階段理論 三階段理論三階段理論 四類群理論四類群理論厭氧消化的兩階段理論 水解細(xì)菌產(chǎn)酸菌有機(jī)物小分子有機(jī)物酸性發(fā)酵階段產(chǎn)甲烷菌脂肪酸、醇類、 H2、CO2CO2、CH4堿性發(fā)酵階段l發(fā)酵（氣化）階段，發(fā)酵（氣化）階段，又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段；酵階段；l主要功能：水解和酸主要功能：水解和酸化，化，l主要產(chǎn)物：脂肪酸、主要產(chǎn)物：脂肪酸、醇類、醇類、CO2和和H2等；等；l主要的微生物：統(tǒng)稱主要的微生物：統(tǒng)稱為為發(fā)酵細(xì)菌發(fā)酵細(xì)菌或或產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)酸細(xì)菌

3、；l主要特點(diǎn)有：主要特點(diǎn)有：1）生）生長(zhǎng)快，長(zhǎng)快，2）適應(yīng)性（溫）適應(yīng)性（溫度、度、pH等）強(qiáng)。等）強(qiáng)。厭氧消化的兩階段理論 水解細(xì)菌產(chǎn)酸菌有機(jī)物小分子有機(jī)物酸性發(fā)酵階段產(chǎn)甲烷菌脂肪酸、醇類、 H2、CO2CO2、CH4堿性發(fā)酵階段l l產(chǎn)甲烷階段（產(chǎn)甲烷階段（氣化階氣化階段）段），又稱堿性發(fā)酵階，又稱堿性發(fā)酵階段；段；l l產(chǎn)甲烷菌利用前一階產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為為CH4和和CO2；l l主要參與微生物統(tǒng)稱主要參與微生物統(tǒng)稱為為產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌；l l其特點(diǎn)有：其特點(diǎn)有：1）生長(zhǎng)慢；）生長(zhǎng)慢；2）對(duì)環(huán)境條件（溫度、）對(duì)環(huán)境條件（溫度、pH、抑制物等）

4、非常敏、抑制物等）非常敏感。感。厭氧消化的三階段理論厭氧消化的三階段理論兩階段理論的問(wèn)題：兩階段理論的問(wèn)題：l l研究表明，產(chǎn)甲烷菌只能利用一些簡(jiǎn)單有機(jī)物如研究表明，產(chǎn)甲烷菌只能利用一些簡(jiǎn)單有機(jī)物如甲酸、甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺類乙酸、甲醇、甲基胺類以及以及H2/CO2等，而不能利用含等，而不能利用含兩個(gè)碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類；兩個(gè)碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類；l l70年代，年代，Bryant發(fā)現(xiàn)原來(lái)認(rèn)為是一種被稱為發(fā)現(xiàn)原來(lái)認(rèn)為是一種被稱為“奧氏產(chǎn)奧氏產(chǎn)甲烷菌甲烷菌”的細(xì)菌，實(shí)際上是由兩種細(xì)菌共同組成的，的細(xì)菌，實(shí)際上是由兩種細(xì)菌共同組成的，一種細(xì)菌首先把一種細(xì)菌首先把乙醇氧化為乙

5、酸和乙醇氧化為乙酸和H2，另一種細(xì)菌利另一種細(xì)菌利用用H2和和CO2產(chǎn)生產(chǎn)生CH4；l l因而，提出了因而，提出了“三階段理論三階段理論”厭氧消化的三階段理論厭氧消化的三階段理論說(shuō)明：說(shuō)明：1）I、II、III為為三階段理論三階段理論， 2）I、II、III、IV為為四類群理論四類群理論；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌II 乙酸乙酸H2+CO2同型產(chǎn)乙酸菌同型產(chǎn)乙酸菌IV 脂肪酸、醇類脂肪酸、醇類有機(jī)物有機(jī)物發(fā)酵性細(xì)菌發(fā)酵性細(xì)菌ICH4+CO2III產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌和四類群理論和四類群理論三階段三階段l l 水解、發(fā)酵階段水解、發(fā)酵階段：l l 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，將丙酸、丁

6、酸等脂：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、肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2/CO2；l l 產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和H2、CO2產(chǎn)生產(chǎn)生CH4；l l 一般認(rèn)為，在厭氧生物處理過(guò)程中約有一般認(rèn)為，在厭氧生物處理過(guò)程中約有70%的的CH4產(chǎn)產(chǎn)自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自H2和和CO2。四類群理論四類群理論l l 同型產(chǎn)乙酸菌同型產(chǎn)乙酸菌：將：將H2/CO2合成為乙酸。合成為乙酸。 l l 實(shí)際上這一部分乙酸的量較少，只占全部乙酸的實(shí)際上這一部分乙酸的量較少，只占全部乙酸的5%。l l 三階段、四類群是目前認(rèn)為的對(duì)厭氧生物

7、處理過(guò)程較三階段、四類群是目前認(rèn)為的對(duì)厭氧生物處理過(guò)程較全面和較準(zhǔn)確的描述。全面和較準(zhǔn)確的描述。厭氧生物處理工藝的厭氧生物處理工藝的 發(fā)展概況及特征發(fā)展概況及特征第一節(jié)第一節(jié)厭氧處理工藝的發(fā)展概況及特征厭氧處理工藝的發(fā)展概況及特征第二節(jié)第二節(jié)早期的厭氧生物反應(yīng)器早期的厭氧生物反應(yīng)器第三節(jié)第三節(jié)厭氧消化池厭氧消化池第四節(jié)第四節(jié)現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器一、厭氧生物處理工藝的發(fā)展簡(jiǎn)史一、厭氧生物處理工藝的發(fā)展簡(jiǎn)史 厭氧過(guò)程廣泛存在于自然界中；厭氧過(guò)程廣泛存在于自然界中； 1881年，法國(guó)，年，法國(guó)，Louis Mouras ，“自動(dòng)凈化器自動(dòng)凈化器”； 處理城市污水的化糞池、處理城市污水

8、的化糞池、 處理剩余污泥的各種厭氧消處理剩余污泥的各種厭氧消化池等；化池等；HRT很長(zhǎng)、處理效率很低、濃臭的氣味等；很長(zhǎng)、處理效率很低、濃臭的氣味等；第一節(jié)第一節(jié) 厭氧處理工藝的發(fā)展概況及特征厭氧處理工藝的發(fā)展概況及特征70年代后，能源危機(jī)，年代后，能源危機(jī)，現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器，厭氧消厭氧消化工藝開(kāi)始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理；化工藝開(kāi)始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理； 厭氧接觸法（厭氧接觸法（AnaerobicContactProcess） 厭氧濾池厭氧濾池（Anaerobic Filter、 AF ） 上流式厭氧污泥層（床）反應(yīng)器上流式厭氧污泥層（床）反應(yīng)器(UpflowAnaero

9、bicSludgeBlanket(Bed)、UASB) 厭氧流化床厭氧流化床 (Anaerobic Fluidized Bed、AFB ) 厭氧附著膜膨脹床厭氧附著膜膨脹床 (Anaerobic Attached Film Expanded Bed 、AAFEB) 厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)（厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)（Anaerobic Rotated Biological Disc、ARBD） 擋板式厭氧反應(yīng)器（擋板式厭氧反應(yīng)器（AnaerobicBaffledReactor、ABR）現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的主要特點(diǎn)：現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的主要特點(diǎn)：HRT與與SRT分離，分離，SRT相對(duì)很長(zhǎng)，相對(duì)很長(zhǎng)，HRT則較則較短，反

10、應(yīng)器內(nèi)生物量很高。短，反應(yīng)器內(nèi)生物量很高。HRT大大縮短，有機(jī)負(fù)荷大大提高，處理效大大縮短，有機(jī)負(fù)荷大大提高，處理效率也大大提高；率也大大提高；90年代以后，在年代以后，在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上又發(fā)展起來(lái)了反應(yīng)器基礎(chǔ)上又發(fā)展起來(lái)了EGSB和和IC反應(yīng)器；反應(yīng)器；EGSB反應(yīng)器，處理低溫低濃度的有機(jī)廢水；反應(yīng)器，處理低溫低濃度的有機(jī)廢水；IC反應(yīng)器，處理高濃度有機(jī)廢水，可達(dá)到更高的有反應(yīng)器，處理高濃度有機(jī)廢水，可達(dá)到更高的有機(jī)負(fù)荷。機(jī)負(fù)荷。EGSBIC二、厭氧生物處理的主要特征二、厭氧生物處理的主要特征主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： 能耗低，且還可回收生物能（沼氣）；能耗低，且還可回收生物能（沼氣）； 污泥

11、產(chǎn)量低；污泥產(chǎn)量低；厭氧微生物的增殖速率低，厭氧微生物的增殖速率低，產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率系數(shù)產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率系數(shù)Y為為0.150.34kgVSS/kgCOD，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率系數(shù)產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率系數(shù)Y為為0.03kgVSS/kgCOD左右，左右，好氧微生物的產(chǎn)率系數(shù)約為好氧微生物的產(chǎn)率系數(shù)約為0.50.6kgVSS/kgCOD。 厭氧微生物有可能對(duì)好氧微生物不能降解的某厭氧微生物有可能對(duì)好氧微生物不能降解的某些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解；些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解；厭氧工藝與好氧工藝的比較厭氧工藝與好氧工藝的比較主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： 反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、厭氧消化是由多種不同

12、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(guò)程；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(guò)程； 對(duì)溫度、對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素較敏感；等環(huán)境因素較敏感； 出水水質(zhì)較差，需進(jìn)一步利用好氧法進(jìn)行處理；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；氣味較大； 對(duì)氨氮的去除效果不好等。對(duì)氨氮的去除效果不好等。三、厭氧技術(shù)是我國(guó)水污染控制的重要手段三、厭氧技術(shù)是我國(guó)水污染控制的重要手段我國(guó)高濃度有機(jī)工業(yè)廢水排放量巨大，這些廢水濃度高、多含有我國(guó)高濃度有機(jī)工業(yè)廢水排放量巨大，這些廢水濃度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物；大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物

13、；我國(guó)當(dāng)前的水體污染物還主要是有機(jī)污染物以及營(yíng)養(yǎng)元素我國(guó)當(dāng)前的水體污染物還主要是有機(jī)污染物以及營(yíng)養(yǎng)元素N、P的的污染；污染；目前的形勢(shì)是：能源昂貴、土地價(jià)格劇增、剩余污泥的處理費(fèi)用目前的形勢(shì)是：能源昂貴、土地價(jià)格劇增、剩余污泥的處理費(fèi)用也越來(lái)越高；也越來(lái)越高；厭氧工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是：厭氧工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是：能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利用；用；運(yùn)行能耗低；運(yùn)行能耗低；有機(jī)負(fù)荷高，占地面積少；有機(jī)負(fù)荷高，占地面積少；污泥產(chǎn)量少，污泥產(chǎn)量少，剩余污泥處理費(fèi)用低；等等剩余污泥處理費(fèi)用低；等等厭氧工藝的綜合效益表現(xiàn)在厭氧工藝的綜合效益表現(xiàn)在環(huán)境環(huán)境、能源能源、生態(tài)生態(tài)三個(gè)

14、方面。三個(gè)方面。第二節(jié)第二節(jié) 早期的厭氧生物反應(yīng)器早期的厭氧生物反應(yīng)器從從1881年到上世紀(jì)年到上世紀(jì)20年代；年代；1881年，法國(guó)年，法國(guó)Mouras的的自動(dòng)凈化器自動(dòng)凈化器；1891年，英國(guó)年，英國(guó)Moncriff的裝有填料的的裝有填料的升流式反應(yīng)器升流式反應(yīng)器；1895年，英國(guó)設(shè)計(jì)的年，英國(guó)設(shè)計(jì)的化糞池化糞池（Septic Tank）；）；1905年，德國(guó)的年，德國(guó)的Imhoff Tank池池（又稱（又稱隱化池隱化池、雙層沉淀池雙層沉淀池）Septic Tank （化糞池） 進(jìn)水進(jìn)水出水出水浮渣浮渣污泥污泥氣體氣體Imhoff Tank （又稱雙層沉淀池）（又稱雙層沉淀池）進(jìn)水進(jìn)水沉淀

15、沉淀熟污泥層熟污泥層污泥消化區(qū)污泥消化區(qū) 雙層沉淀池的結(jié)構(gòu)示意圖雙層沉淀池的結(jié)構(gòu)示意圖氣體氣體污泥層污泥層消化區(qū)消化區(qū)沉淀區(qū)沉淀區(qū)沉淀區(qū)沉淀區(qū)氣體氣體氣體氣體出水出水進(jìn)水進(jìn)水沉淀區(qū)沉淀區(qū)沉淀區(qū)沉淀區(qū)截面圖截面圖平面圖平面圖早期厭氧生物反應(yīng)器的特點(diǎn)早期厭氧生物反應(yīng)器的特點(diǎn)對(duì)廢水的處理主要是沉淀，有些還能對(duì)廢水的處理主要是沉淀，有些還能對(duì)沉淀下來(lái)的污泥進(jìn)行部分處理；對(duì)沉淀下來(lái)的污泥進(jìn)行部分處理；停留時(shí)間較長(zhǎng)，出水水質(zhì)不好；停留時(shí)間較長(zhǎng)，出水水質(zhì)不好；目前仍有應(yīng)用。目前仍有應(yīng)用。n厭氧消化發(fā)展的第二階段，厭氧消化作為剩余污泥處理厭氧消化發(fā)展的第二階段，厭氧消化作為剩余污泥處理的主要手段，的主要手段，

16、n1927年，加熱裝置；年，加熱裝置；n隨后，機(jī)械攪拌器；隨后，機(jī)械攪拌器；n50年代初，沼氣循環(huán)攪拌裝置；年代初，沼氣循環(huán)攪拌裝置；n高速消化池，至今仍是污泥處理的主要技術(shù)。高速消化池，至今仍是污泥處理的主要技術(shù)。第三節(jié)第三節(jié) 厭氧消化池厭氧消化池1 消化池的類型與構(gòu)造消化池的類型與構(gòu)造 主要應(yīng)用范圍：主要應(yīng)用范圍：處理剩余污泥，處理剩余污泥，處理固體含量很高的有機(jī)廢水；處理固體含量很高的有機(jī)廢水； 主要作用：主要作用：將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒉糠钟袡C(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)檎託庹託?；將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定穩(wěn)定性較好的腐殖質(zhì)；性較好的腐殖質(zhì)；提高污泥的提高污泥的脫水性能脫水性能；可減少污泥體積

17、可減少污泥體積1/2以上；以上；滅活致病微生物。滅活致病微生物。消化池的分類：消化池的分類： 按形狀：按形狀：圓柱形圓柱形、橢圓形橢圓形（卵形）和龜甲形；（卵形）和龜甲形； 按池頂結(jié)構(gòu)：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式；按池頂結(jié)構(gòu)：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式； 按運(yùn)行方式：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。按運(yùn)行方式：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。A、傳統(tǒng)消化池：、傳統(tǒng)消化池：n又稱低速消化池，無(wú)加熱和攪拌裝置；又稱低速消化池，無(wú)加熱和攪拌裝置；n有分層現(xiàn)象：只有部分容積有效；有分層現(xiàn)象：只有部分容積有效；n消化速率很低，消化速率很低，HRT很長(zhǎng)（很長(zhǎng)（3090天）。天）。熟污泥熟污泥上清液上清液沼氣沼氣生污泥生污泥浮渣層浮渣層上

18、清液層上清液層反應(yīng)層反應(yīng)層熟污泥層熟污泥層沼氣氣室沼氣氣室B、高速消化池、高速消化池設(shè)有加熱和攪拌裝置；設(shè)有加熱和攪拌裝置；縮短了縮短了HRT，提高了沼氣產(chǎn)量，在中溫（，提高了沼氣產(chǎn)量，在中溫（3035 C）條件下，一）條件下，一般消化時(shí)間為般消化時(shí)間為15天左右，運(yùn)行穩(wěn)定；天左右，運(yùn)行穩(wěn)定；但攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮，上清液不能分離。但攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮，上清液不能分離。C、兩級(jí)消化池、兩級(jí)消化池兩級(jí)串聯(lián)，第一級(jí)是高速消化池，第二級(jí)則不設(shè)攪拌和加熱，主兩級(jí)串聯(lián)，第一級(jí)是高速消化池，第二級(jí)則不設(shè)攪拌和加熱，主要起沉淀濃縮和貯存的作用，并能分離上清液；要起沉淀濃縮和貯存

19、的作用，并能分離上清液；二者的二者的HRT的比值可采用的比值可采用1:14:1，一般為，一般為2:1。厭氧消化池中的加熱厭氧消化池中的加熱池內(nèi)蒸汽直接加熱：池內(nèi)蒸汽直接加熱：設(shè)備簡(jiǎn)單，局部污泥易過(guò)熱，會(huì)影響厭氧微生物的正設(shè)備簡(jiǎn)單，局部污泥易過(guò)熱，會(huì)影響厭氧微生物的正?；顒?dòng)，并會(huì)增加污泥含水率；常活動(dòng)，并會(huì)增加污泥含水率；池外加熱：池外加熱：把污泥預(yù)熱后投配到消化池中，所需預(yù)熱的污泥量較把污泥預(yù)熱后投配到消化池中，所需預(yù)熱的污泥量較少，易于控制；預(yù)熱溫度較高，有利于殺滅蟲(chóng)卵；不少，易于控制；預(yù)熱溫度較高，有利于殺滅蟲(chóng)卵；不會(huì)對(duì)厭氧微生物不利；但設(shè)備較復(fù)雜。會(huì)對(duì)厭氧微生物不利；但設(shè)備較復(fù)雜。高碑店

20、污泥消化池高碑店污泥消化池高碑店污泥消化池高碑店污泥消化池杭州四堡污水廠污泥消化池杭州四堡污水廠污泥消化池青島市團(tuán)島污水廠污泥消化池青島市團(tuán)島污水廠污泥消化池2 沼氣的收集與利用沼氣的收集與利用 污泥和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化時(shí)均會(huì)產(chǎn)污泥和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化時(shí)均會(huì)產(chǎn)生大量沼氣；生大量沼氣； 沼氣的熱值很高（一般為沼氣的熱值很高（一般為2100025000kJ/m3，即即50006000kCal/m3），是一種可利用的生），是一種可利用的生物能源。物能源。高碑店沼氣發(fā)電機(jī)高碑店沼氣發(fā)電機(jī)第四節(jié)第四節(jié) 現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器一、厭氧接觸法工藝一、厭氧接觸法工藝二、厭氧生物濾

21、池工藝二、厭氧生物濾池工藝三、上流式厭氧污泥床（三、上流式厭氧污泥床（UASB）工藝）工藝現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)生與發(fā)展現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)生與發(fā)展 厭氧消化技術(shù)發(fā)展上的第三個(gè)時(shí)期；厭氧消化技術(shù)發(fā)展上的第三個(gè)時(shí)期； 1955年，年，Schroepter首先提出了厭氧接觸法首先提出了厭氧接觸法n參考活性污泥法，增設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)；參考活性污泥法，增設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)；n處理能力提高，應(yīng)用于食品包裝廢水的處理；處理能力提高，應(yīng)用于食品包裝廢水的處理；n標(biāo)志著厭氧技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的開(kāi)端。標(biāo)志著厭氧技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的開(kāi)端。 隨后隨后: 厭氧生物濾池厭氧生物濾池AF(Anaero

22、bic Filter)、上流式厭氧、上流式厭氧污泥床污泥床UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)、厭、厭氧流化床氧流化床AFB(Anaerobic Fluidized Bed)等等現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的主要特點(diǎn)現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的主要特點(diǎn): 微生物不呈懸浮生長(zhǎng)狀態(tài)，而是呈微生物不呈懸浮生長(zhǎng)狀態(tài)，而是呈附著生長(zhǎng)附著生長(zhǎng)； 容積負(fù)荷大大提高，水力停留時(shí)間顯著縮短；容積負(fù)荷大大提高，水力停留時(shí)間顯著縮短； 應(yīng)用于應(yīng)用于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理，如食品工業(yè)廢水、的處理，如食品工業(yè)廢水、酒精工業(yè)廢水、發(fā)酵工業(yè)廢水、造紙廢水、制藥工業(yè)酒精工業(yè)廢水、發(fā)酵工

23、業(yè)廢水、造紙廢水、制藥工業(yè)廢水、屠宰廢水等；廢水、屠宰廢水等； 也能應(yīng)用于城市廢水等也能應(yīng)用于城市廢水等低濃度廢水低濃度廢水的處理；的處理； 與好氧工藝的串聯(lián)和組合，可以脫氮和除磷；與好氧工藝的串聯(lián)和組合，可以脫氮和除磷； 含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水的處理。含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水的處理。一、厭氧接觸法一、厭氧接觸法（Anaerobic Contact Process）1、厭氧接觸法的工藝流程、厭氧接觸法的工藝流程2、厭氧接觸法的特點(diǎn)、厭氧接觸法的特點(diǎn)l 實(shí)質(zhì)是厭氧活性污泥法，污泥回流是其最大的特實(shí)質(zhì)是厭氧活性污泥法，污泥回流是其最大的特點(diǎn)；點(diǎn)；l 污泥回流使得污泥回流使得HRT與與SRT分離；

24、分離；l厭氧反應(yīng)器產(chǎn)泥量很少，幾乎不排剩余污泥。厭氧反應(yīng)器產(chǎn)泥量很少，幾乎不排剩余污泥。與普通厭氧消化池相比，厭氧接觸法的特點(diǎn)有：與普通厭氧消化池相比，厭氧接觸法的特點(diǎn)有：污泥濃度高，一般為污泥濃度高，一般為1200015000mgMLSS/L；有機(jī)容積負(fù)荷高：有機(jī)容積負(fù)荷高：中溫，中溫，COD負(fù)荷負(fù)荷16kgCOD/m3.d，去除率為，去除率為7080%；BOD5負(fù)荷負(fù)荷0.52.5kgBOD/m3.d，去除率，去除率8090%；出水水質(zhì)較好；出水水質(zhì)較好；流程較復(fù)雜；流程較復(fù)雜；適合于處理懸浮物和有機(jī)物濃度很高的廢水。適合于處理懸浮物和有機(jī)物濃度很高的廢水。厭氧接觸法存在的問(wèn)題厭氧接觸法存

25、在的問(wèn)題最大的問(wèn)題是污泥的沉淀：最大的問(wèn)題是污泥的沉淀： 污泥上附著有小氣泡；污泥上附著有小氣泡； 二沉池中污泥易上浮。二沉池中污泥易上浮。改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 真空脫氣設(shè)備；真空脫氣設(shè)備； 增加熱交換器或冷卻器，使污泥驟冷，暫時(shí)抑制增加熱交換器或冷卻器，使污泥驟冷，暫時(shí)抑制厭氧污泥的活性；厭氧污泥的活性； 投加混凝劑；投加混凝劑； 用膜過(guò)濾代替沉淀池。用膜過(guò)濾代替沉淀池。二、厭氧生物濾池二、厭氧生物濾池1、厭氧生物濾池的工藝特征、厭氧生物濾池的工藝特征 60年代末，美國(guó)，年代末，美國(guó)，Young和和McCarty 1972年，第一座生產(chǎn)性年，第一座生產(chǎn)性AF投入運(yùn)行投入運(yùn)行 與好氧生物濾池相

26、似，厭氧生物濾池是裝填有與好氧生物濾池相似，厭氧生物濾池是裝填有濾料的厭氧生物反應(yīng)器，在濾料的表面形成了濾料的厭氧生物反應(yīng)器，在濾料的表面形成了以生物膜形態(tài)生長(zhǎng)的微生物群體，在濾料的空以生物膜形態(tài)生長(zhǎng)的微生物群體，在濾料的空隙中則截留了大量的懸浮生長(zhǎng)的微生物，廢水隙中則截留了大量的懸浮生長(zhǎng)的微生物，廢水通過(guò)濾料層通過(guò)濾料層(上向流或下向流上向流或下向流)時(shí)，有機(jī)物被截時(shí)，有機(jī)物被截留、吸附及分解。留、吸附及分解。升流式厭氧生物濾池升流式厭氧生物濾池進(jìn)水進(jìn)水沼氣沼氣出出水水填料填料布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)2、厭氧生物濾池的構(gòu)造特征、厭氧生物濾池的構(gòu)造特征其它形式的厭氧生物濾池其它形式的厭氧生物濾池降流式

27、厭氧生物濾池降流式厭氧生物濾池進(jìn)水進(jìn)水沼氣沼氣出水出水填料填料布水系統(tǒng)布水系統(tǒng) 生物膜厚度約為生物膜厚度約為14mm；生物固體濃度沿濾料；生物固體濃度沿濾料層高度而有變化；層高度而有變化； 適合于處理多種類型、濃度的有機(jī)廢水；適合于處理多種類型、濃度的有機(jī)廢水； 有機(jī)負(fù)荷為有機(jī)負(fù)荷為0.216 kgCOD/m3.d； 當(dāng)進(jìn)水濃度過(guò)高時(shí)，應(yīng)采用出水回流的措施：當(dāng)進(jìn)水濃度過(guò)高時(shí)，應(yīng)采用出水回流的措施：減少堿度的要求；減少堿度的要求；降低進(jìn)水降低進(jìn)水COD濃度；濃度；增大進(jìn)水流量，改善進(jìn)水分布條件。增大進(jìn)水流量，改善進(jìn)水分布條件。(3)厭氧生物濾池的運(yùn)行特征厭氧生物濾池的運(yùn)行特征 厭氧生物濾池的優(yōu)缺

28、點(diǎn)：厭氧生物濾池的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高；生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高； SRT長(zhǎng)，可縮短長(zhǎng)，可縮短HRT，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)； 啟動(dòng)時(shí)間較短，停止運(yùn)行后的再啟動(dòng)較容易；啟動(dòng)時(shí)間較短，停止運(yùn)行后的再啟動(dòng)較容易； 無(wú)需回流污泥，運(yùn)行管理方便；無(wú)需回流污泥，運(yùn)行管理方便； 運(yùn)行穩(wěn)定性較好。運(yùn)行穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：l體積利用率較低，濾料易堵塞體積利用率較低，濾料易堵塞 三、上流式厭氧污泥床三、上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器反應(yīng)器 Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱UASB 反應(yīng)器；反應(yīng)器； 70年代，荷蘭

29、年代，荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)大學(xué)，Lettinga教授教授世界范圍內(nèi)厭氧工藝的應(yīng)用情況世界范圍內(nèi)厭氧工藝的應(yīng)用情況（截止（截止1999年年3月共月共1303個(gè)項(xiàng)目）個(gè)項(xiàng)目）國(guó)內(nèi)厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用（共219個(gè)項(xiàng)目）UASBUASB58%58%全混全混29%29%AF+UASBAF+UASB1%1%UBFUBF1%1%AFAF1%1%其它其它10%10%UBF=UASB+AF沼沼氣氣出出水水進(jìn)水進(jìn)水(5)集氣罩集氣罩懸浮污泥區(qū)懸浮污泥區(qū)顆粒污泥區(qū)顆粒污泥區(qū)1、UASB反應(yīng)器的工作原理與構(gòu)造反應(yīng)器的工作原理與構(gòu)造三相分離器2、UASB反應(yīng)器的工藝特征：反應(yīng)器的工藝特征：在反應(yīng)器的上部設(shè)置

30、了在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣氣、固、液三相分離器固、液三相分離器；在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)；在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)；反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥顆粒污泥：直徑為直徑為0.10.5cm，濕比重為，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。具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性。污泥濃度可達(dá)污泥濃度可達(dá)50gVSS/l以上，污泥齡一般為以上，污泥齡一般為30天以上；天以上；水力停留時(shí)間大大縮短，具有很高的容積負(fù)荷；水力停留時(shí)間大大縮短，具有很高的容積負(fù)荷；適于處理高、中濃度有機(jī)工業(yè)廢水，也可以處理低濃度城市污水；適于處理高、中濃度有機(jī)工業(yè)廢水，也可

31、以處理低濃度城市污水；將生物反應(yīng)與沉淀分離集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊；將生物反應(yīng)與沉淀分離集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊；無(wú)需設(shè)置填料，節(jié)省費(fèi)用，提高容積利用率。無(wú)需設(shè)置填料，節(jié)省費(fèi)用，提高容積利用率。3、UASB反應(yīng)器的型式反應(yīng)器的型式 斷面形狀多為圓形或矩形，矩形斷面便于三相分離器的設(shè)斷面形狀多為圓形或矩形，矩形斷面便于三相分離器的設(shè)計(jì)和施工；計(jì)和施工； 常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； 一般不加熱；多采用保溫措施；必須采取防腐措施。一般不加熱；多采用保溫措施；必須采取防腐措施。 主要有兩種型式：主要有兩種型式：1）開(kāi)敞式）開(kāi)敞式UASB反應(yīng)器反應(yīng)器2）封閉式）封閉

32、式UASB反應(yīng)器反應(yīng)器4、UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥反應(yīng)器中的顆粒污泥 能形成沉降性能良好、活性高的能形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥顆粒污泥是是UASB反反應(yīng)器的重要特征；應(yīng)器的重要特征； 顆粒污泥的形成與成熟，是保證顆粒污泥的形成與成熟，是保證UASB反應(yīng)器高效穩(wěn)反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。定運(yùn)行的前提。顆粒污泥的培養(yǎng)條件顆粒污泥的培養(yǎng)條件 一般需要一般需要13個(gè)月；個(gè)月； 可分為：?jiǎn)?dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期；可分為：?jiǎn)?dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期； 接種污泥的選擇；接種污泥的選擇； 維持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、維持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、pH值等；值等； 污泥負(fù)荷污泥

33、負(fù)荷0.050.1kgCOD/kgSS.d， 容積負(fù)荷應(yīng)小于容積負(fù)荷應(yīng)小于0.5kgCOD/m3.d； 表面水力負(fù)荷應(yīng)大于表面水力負(fù)荷應(yīng)大于0.3m3/m2.d，淘汰絮狀污泥；，淘汰絮狀污泥； 進(jìn)水中可適當(dāng)提供無(wú)機(jī)微粒，如鈣和鐵，同時(shí)應(yīng)補(bǔ)充微進(jìn)水中可適當(dāng)提供無(wú)機(jī)微粒，如鈣和鐵，同時(shí)應(yīng)補(bǔ)充微量元素量元素(如如Ni、Co、Mo)1 1）顆粒污泥的外觀：）顆粒污泥的外觀： 形狀多種多樣，呈卵形、球形、絲狀等；形狀多種多樣，呈卵形、球形、絲狀等； 平均直徑為平均直徑為1mm,一般為一般為0.12mm，最大可達(dá)，最大可達(dá)35mm； 顏色多為黑色、灰色、灰白色，其它還有淡黃色、暗綠顏色多為黑色、灰色、灰白

34、色，其它還有淡黃色、暗綠色、紅色等；色、紅色等；（3）顆粒污泥的組成）顆粒污泥的組成 各類微生物、無(wú)機(jī)物、胞外多聚物等，各類微生物、無(wú)機(jī)物、胞外多聚物等，VSS/SS一般為一般為7090%； 主體是微生物，包括主體是微生物，包括水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌，或硫酸鹽還原菌等產(chǎn)甲烷菌，或硫酸鹽還原菌等，細(xì)菌總數(shù)為，細(xì)菌總數(shù)為141012個(gè)個(gè)/gVSS； 優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷菌有：優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷菌有：索氏甲烷絲菌索氏甲烷絲菌、馬氏和巴氏、馬氏和巴氏甲甲烷八疊球菌烷八疊球菌等；等； C、H、N的比例：的比例：C：4050%、H：7%、N：10%； 灰分含量受接種污泥、進(jìn)水水質(zhì)等的影響，為灰分含量受接種污泥、進(jìn)水水質(zhì)等的影響，為855%；其中的；其中的FeS、Ca2+等對(duì)于顆粒的穩(wěn)定性等對(duì)于顆粒的穩(wěn)定性有著重要的作用。有著重要的作用。（4）顆粒污泥的類型）顆粒污泥的類型A型顆粒污泥：型顆粒污泥：l 以巴氏甲烷八疊球菌為主體，外層常有以巴氏甲烷八疊球菌為主體，外層常有絲狀產(chǎn)甲烷桿菌纏繞；絲狀產(chǎn)甲烷桿菌纏繞；l 比較密實(shí)，粒徑很小