廢水厭氧生物處理工程課件

1、第三章廢水的厭氧處理The Anaerobic Processes第三章 廢水厭氧生物處理技術(shù)第一節(jié) 厭氧生物處理的基本原理第二節(jié) 厭氧消化池第三節(jié) 厭氧接觸法第四節(jié) 升流式厭氧污泥層反應(yīng)器第一節(jié) 厭氧生物處理的基本原理一、厭氧生物處理過(guò)程及其特征 厭氧生物處理過(guò)程又稱厭氧消化，是在厭氧條件下由多種微生物的共同作用，使有機(jī)物分解并生成CH4和CO2的過(guò)程。厭氧分解過(guò)程圖3-1 有機(jī)物的厭氧分解過(guò)程圖3-2 厭氧生物處理的四階段理論（1967年，Bryant) 有機(jī)物質(zhì) 發(fā)酵細(xì)菌長(zhǎng)鏈脂肪酸、醇類 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌乙酸 H2/CO2 產(chǎn)甲烷細(xì)菌 CH4圖3-3 厭氧生物處理的三階段理論（1979年）

2、第一階段：水解發(fā)酵階段 水解 糖酵解 多糖 單糖 乙醇和脂肪酸 水解 脫氨基 蛋白質(zhì) 氨基酸 脂肪酸和氨 第二階段：產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段，由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸 細(xì)菌將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為 乙酸、H2和CO2。第三階段：產(chǎn)甲烷階段，由產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用乙 酸、H2和CO2，產(chǎn)生甲烷。厭氧生物處理的主要特征：1. 能量需求大大降低，還可產(chǎn)生能量。 不需供氧，相反卻能生產(chǎn)出沼氣。污泥產(chǎn)量極低。 厭氧微生物的增殖 速率比好氧微生物低得多。對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素更為敏感。高 溫厭氧菌和中溫厭氧菌的適宜溫度范 圍分別為55 和35 左右。4.處理后廢水有機(jī)物濃度高于好氧處理。厭氧微生物可對(duì)好氧微生物所不能降

3、解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解（或部分降解）。6. 處理過(guò)程的反應(yīng)較復(fù)雜。 二、厭氧消化微生物（一） 發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌) 1.屬別包括梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、真細(xì)菌屬和雙歧桿菌屬。大多數(shù)為專性厭氧菌，也有大量兼性厭氧菌。2.功能 通過(guò)胞外酶將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物，再將可溶性的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成脂肪酸、醇類等。 （二）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌1.屬別 包括互營(yíng)單胞菌屬、互營(yíng)桿菌屬、 梭菌屬和暗桿菌屬。 為絕對(duì)厭氧菌或是兼性厭氧菌。2.功能 把各種揮發(fā)性脂肪酸降解為乙酸 H2，反應(yīng)如下：乙醇：CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2丙酸：CH3CH2COOH + 2H2O CH3C

4、OOH + 3H2 +CO2丁酸：CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2 (三）產(chǎn)甲烷細(xì)菌最常見(jiàn)的是：產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷球菌、產(chǎn) 甲烷八疊球菌、產(chǎn)甲烷螺菌和產(chǎn)甲烷絲 菌等。產(chǎn)甲烷菌都是絕對(duì)厭氧菌,在分類學(xué)上屬于古細(xì)菌?？煞譃閮深悾海?）利用乙酸產(chǎn)生甲烷 CH3COOH CH4 + CO2 (2) 利用H2和CO2合成CH4 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O三、厭氧微生物的培養(yǎng)上世紀(jì)60年代末Hungate 開(kāi)創(chuàng)了絕對(duì)厭氧微生物的培養(yǎng)技術(shù)。 (一）Hungate 滾管法（二）充氮厭氧培養(yǎng)袋法 原理利用NaBH4或 KBH4與水反應(yīng)生成氫氣，在催化劑鈀的作用

5、下，H2與袋內(nèi)的O2生成水。（三）焦性沒(méi)食子酸去氧法 在堿性溶液中。（四）厭氧罐培養(yǎng)法 (五） 倒扣平板法四、產(chǎn)甲烷菌古細(xì)菌與 三原界系統(tǒng)在對(duì)各大類生物的16SrRNA核苷酸順序的同源性測(cè)定的基礎(chǔ)上，R. H. Whittaker 和 L. Marhulis提出了三原界學(xué)說(shuō)（圖34） 產(chǎn)甲烷菌在分類學(xué)上屬于古細(xì)菌 （Archaebacteria)與真細(xì)菌相比，古細(xì)菌有特點(diǎn)：（1）細(xì)胞膜的類脂結(jié)構(gòu) 古細(xì)菌所含的類 是不可皂化的。（2）細(xì)胞壁成分獨(dú)特而多樣 不含胞壁酸、 D型氨基酸和二氨基庚二酸（3）核糖體的16SrRNA 其核苷酸順序獨(dú)特，不同于真細(xì)菌和真核生物。（4) tRNA成分 順序獨(dú)特，

6、不存在T(5)蛋白質(zhì)合成的起始密碼 始于甲硫氨酸 與真核生物相同。（6）對(duì)抗生素等的敏感性 對(duì)青霉素、 頭孢霉素、D-環(huán)絲氨酸和氯霉素不敏 感，而對(duì)白喉毒素十分敏感。（7）生態(tài)條件獨(dú)特 嚴(yán)格厭氧菌：產(chǎn)甲烷菌 極端嗜鹽菌 嗜熱嗜酸菌五、厭氧生物處理微生物群體 間的關(guān)系（一） 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌（包括發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn) 氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌）為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供 生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需要的基質(zhì)。（二）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜 的氧化還原條件。（三）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒 物質(zhì)。（四）產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生 化反應(yīng)解除反饋抑制。（五）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同 維持環(huán)境中適宜的pH值。 總之，在厭氧生物

7、處理反應(yīng)器中，不產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲烷菌相互依賴，互為對(duì)方創(chuàng)造與維持生命活動(dòng)所需要的良好環(huán)境和條件，但又互相制約。六、厭氧生物處理的影響因素（一）溫度 （二）pH值 產(chǎn)甲烷菌的最適pH值范圍為6.87.2 高溫消化（55 左右）的反應(yīng)速率為中溫消化（35 左右）的1.51.9倍，產(chǎn)氣率較高，但甲烷含量較低。 新型反應(yīng)器處理廢水的厭氧消化反應(yīng)在常溫（2025 ）下進(jìn)行。 厭氧發(fā)酵體系中的pH值除受進(jìn)水pH的影響外，還取決于代謝過(guò)程中自然建立的緩沖平衡。（三）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?；顒?dòng)的 基本條件，用氧化還原電位來(lái)表示反應(yīng)器的含氧濃度。 不產(chǎn)甲烷菌: +100 -100mV 產(chǎn)甲

8、烷菌: -150 -400mV(四）營(yíng)養(yǎng) 對(duì)C、N等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的要求略低于好氧微生物。但由于不能合成某些必要的維生素或氨基酸，故需補(bǔ)充鉀、鈉、鈣等金屬鹽類，以及鎳、鋁、鈷和鉬等微量金屬。（五）有機(jī)物負(fù)荷 以向每立方米消化池中，在1日內(nèi)可投加的有機(jī)物量或BOD量來(lái)表示（kg（m3.d)（六）有毒物質(zhì) 有毒物質(zhì)會(huì)對(duì)厭氧微生物產(chǎn)生不同程度的抑制，使厭氧消化過(guò)程受到影響甚至遭到破壞。 抑制性物質(zhì)：硫化物、氨氮、重金屬、氰化物以及某些人工合成的有機(jī)物。 厭氧微生物可降解蒽醌類燃料、偶氮燃料、含氯的有機(jī)殺蟲(chóng)劑等在好氧條件下難以降解的合成有機(jī)物。 2氯丙醇、1氯丙烷、2氯丙烷、丙烯醛和甲醛等對(duì)厭氧微生物有毒害

9、作用。七、厭氧生物處理與好氧生物處理的區(qū)別（一）起分解作用的微生物類群不同。（二）好氧處理有機(jī)物所需時(shí)間比用厭氧法處理短的多，沒(méi)有臭氣產(chǎn)生。（三）厭氧生物處理對(duì)環(huán)境要求與好氧生物處理不同。（四）厭氧法的降解較不徹底，放熱少，反應(yīng)速度低，處理的有機(jī)物負(fù)荷低。（五）處理對(duì)象不同 厭氧生物處理多用于處理沉降的有機(jī)污泥和高濃度的有機(jī)廢水；而好氧生物處理則多用于處理有機(jī)污染濃度較低或適中的廢水。 近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了好氧技術(shù)和厭氧技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用的方法，大大推進(jìn)了生物處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。八、厭氧生物處理工藝的發(fā)展化糞池、雙層沉淀池厭氧接觸法第二代廢水厭氧處理反應(yīng)器 （厭氧濾池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧附著膜

10、膨脹床、下行式固定膜反應(yīng)器和厭氧流化床等。第二節(jié) 污水的厭氧生物處理方法化糞池厭氧生物濾池厭氧接觸法上流式厭氧污泥床反應(yīng)器分段厭氧處理法厭氧消化池一、消化池類型與構(gòu)造 厭氧消化池主要用于處理城市廢水廠的污泥，也用于處理固體含量很高的有機(jī)廢水。（一）消化池的分類根據(jù)消化池頂結(jié)構(gòu)不同分為： 固定蓋消化池 浮動(dòng)蓋消化池根據(jù)消化池運(yùn)行方式的不同分為： 傳統(tǒng)消化池 高速消化池1.傳統(tǒng)消化池 又稱低速消化池，池內(nèi)不設(shè)加熱和攪拌裝置。 消化速率很低，消化時(shí)間長(zhǎng)，只有在規(guī)模小的廢水處理廠才采用。2.高速消化池 設(shè)有加熱和攪拌裝置，厭氧微生物與有機(jī)物得到充分的接觸，消化速率高，消化期一般為15天，被廢水處理廠廣

11、泛采用。（二）消化池的構(gòu)造由池頂、池底和池體三部分組成。攪拌設(shè)備： 機(jī)械攪拌：泵攪拌 螺旋槳式攪拌 噴射泵攪拌 沼氣攪拌：氣提式攪拌 豎管式攪拌 氣體擴(kuò)散式攪拌加熱設(shè)備：1.池內(nèi)蒸汽直接加熱 設(shè)備簡(jiǎn)單，局部污泥易 過(guò)熱，影響微生物的正常活動(dòng)，增加污泥的含水率，從而增加消化池容積。 2.池外加熱 污泥預(yù)熱后投配到消化池中，易于控制，有利于殺死寄生蟲(chóng)卵，不會(huì)對(duì)厭氧微生物產(chǎn)生不利影響。但加熱設(shè)備較復(fù)雜?；S池是最早的厭氧生物處理構(gòu)筑物厭氧濾池（anaerobic filter又稱厭氧固定膜反應(yīng)器，是60年代末開(kāi)發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料

12、的表面生長(zhǎng)，當(dāng)廢水通過(guò)填料層時(shí)，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。厭氧生物濾池進(jìn)水可采用升流式，也可以采用降流式厭氧生物濾池厭氧生物濾池的特點(diǎn)：缺點(diǎn)：厭氧微生物總量沿池高度分布是很不均勻的，在池進(jìn)水部位高。當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高時(shí)，特別是進(jìn)水懸浮固體濃度和顆粒較大時(shí)，進(jìn)水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。改進(jìn)：出水回流；部分充填載體；采用軟性填料。優(yōu)點(diǎn)：濾池中的微生物量較高，可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2-16 kgCOD/(m3d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程，因而有機(jī)物去除速度快；微生物固著生長(zhǎng)為主，不易流失，

13、因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；啟動(dòng)或停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短。厭氧生物濾池優(yōu)點(diǎn)厭氧接觸法在混合接觸池（消化池）后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法（anaerobic contact process)。厭氧接觸法工藝特點(diǎn)特點(diǎn)通過(guò)污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10-15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)；消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高，水力停留時(shí)間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問(wèn)題；混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好，需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備厭氧接觸法存在混合液難于

14、在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)。厭氧接觸法上流式厭氧污泥床反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成。上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3-8m，其中污泥床1-2m，污泥懸浮層2-4m，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，（UASB upflow anaerobic sludge blanket reactor) UASB布置結(jié)果示意圖布水區(qū)反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)超高需要全圖cad圖紙?zhí)攸c(diǎn)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，一般平均污泥濃度為30-40g/L，污泥床中的污泥由活性生物量占70-80的高度發(fā)展的顆粒污泥。

15、有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短。中溫消化，COD容積負(fù)荷一般為10-20kg COD/（m3d）；反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動(dòng)回流到反應(yīng)區(qū)，一般無(wú)污泥回流設(shè)備；無(wú)混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來(lái)攪動(dòng)污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問(wèn)題。反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器將水解酸化過(guò)程和甲烷化過(guò)程分開(kāi)在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。第一段：完成水解和液化固態(tài)有機(jī)物為有機(jī)酸；緩沖和稀釋負(fù)荷沖擊與有害物質(zhì)，并截留難降解的固態(tài)物質(zhì)。 反應(yīng)器可采用簡(jiǎn)易非密閉裝置、在常溫、較寬pH值范圍條件下運(yùn)行。第二段：保

16、持嚴(yán)格的厭氧條件和pH值，以利于甲烷菌的生長(zhǎng)；降解、穩(wěn)定有機(jī)物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣。 第二步反應(yīng)器則要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)格控制溫度和pH值范圍。分段厭氧處理法接觸消化池-上流式污泥床兩步消化工藝熱交換器被廢水加熱到需要的溫度水解產(chǎn)酸反應(yīng)，控制條件之產(chǎn)生脂肪酸，盡量不產(chǎn)生沼氣沉降分離，去除不溶性有機(jī)物產(chǎn)甲烷階段，使第一步反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)酸生成甲烷和二氧化碳等最終產(chǎn)物纖維填料厭氧濾池和上流式厭氧污泥床復(fù)合法工藝兩步厭氧法具有如下特點(diǎn):（a）耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，避免了一步法不耐高有機(jī)酸濃度的缺陷；（b）兩階段反應(yīng)不在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，互相影響小，可更好地控制工藝條件；（c）消化效率高，尤其適于

17、處理含懸浮固體多、難消化降解的高濃度有機(jī)廢水。（d）但兩步法設(shè)備較多，流程和操作復(fù)雜。其它厭氧處理法厭氧生物轉(zhuǎn)盤： 構(gòu)造與好氧生物轉(zhuǎn)盤相似，不同之處在于盤片大部分 (70以上)或全 部浸沒(méi)在廢水中，整個(gè)生物轉(zhuǎn)盤設(shè)在一個(gè)密閉的容器內(nèi)。厭氧擋板反應(yīng)器： 從研究厭氧生物轉(zhuǎn)盤發(fā)展而來(lái)的，生物轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動(dòng)即變成厭氧擋板反應(yīng)器。 同時(shí)，厭氧擋板反應(yīng)器實(shí)質(zhì)上是一系列升流式厭氧污泥床，但不設(shè)三相分離器。厭氧生物轉(zhuǎn)盤示意圖特點(diǎn)：微生物濃度高勿需處理水回流生物膜經(jīng)常保持較高的活性耐沖擊負(fù)荷，處理過(guò)程穩(wěn)定性強(qiáng)可采用多級(jí)串連，各級(jí)微生物處于最佳生存條件運(yùn)行管理方便盤片成本較高厭氧擋板反應(yīng)器示意圖特點(diǎn)：反應(yīng)器啟動(dòng)期短。實(shí)

18、驗(yàn)表明接種一個(gè)月，就有顆粒污泥形成，兩個(gè)月可穩(wěn)定運(yùn)行。避免厭氧濾池等堵塞問(wèn)題避免UASB因污泥膨脹而發(fā)生污泥流失問(wèn)題不需要攪拌不需要載體UTC工藝流程工藝特點(diǎn)：UCT工藝是目前比較流行的厭氧與好氧相結(jié)合的生物除磷工藝流程。它是在A/A/0工藝的基礎(chǔ)上對(duì)回流方式作了調(diào)整以后提出的。其與A/A/0工藝的不同之處在于它的污泥回流是缺氧池回流到厭氧池，這樣就阻止了處理系統(tǒng)中硝酸鹽（NO3-）進(jìn)入到厭氧池而影響在厭氧過(guò)程中磷的充分釋放。但在運(yùn)行過(guò)程中，須注意當(dāng)進(jìn)水中的總氮與COD的比值較高時(shí)，應(yīng)減少混合液的回流比，以防止NO3-進(jìn)入到厭氧池中。7/17/202255本講內(nèi)容： 第三節(jié) 厭氧接觸法 第四節(jié)

19、 升流式厭氧污泥層反應(yīng)器 第五節(jié) 其他厭氧生物處理法第三節(jié) 厭氧接觸法一、厭氧接觸法的工藝流程和特點(diǎn) 厭氧接觸法是契羅撥特（Schroepter）在50年代開(kāi)創(chuàng)的，是對(duì)普通厭氧生物處理法的改進(jìn)，其工藝流程見(jiàn)下圖。 （一）工藝流程1.回流污泥的目的 提高消化池中污泥的濃度，使消化池內(nèi)混合液的污泥濃度遠(yuǎn)大于沉淀池出水的污泥濃度，大大縮短了水力停留時(shí)間。2.沉淀池的目的 進(jìn)行固液分離，減少出水懸浮物濃度，改善出水水質(zhì)，提高回流污泥的濃度。（二）特點(diǎn)與普通厭氧消化法相比，厭氧接觸法的特點(diǎn)：（1）消化池污泥濃度高 510g VSS/L (2) 消化池有機(jī)容積負(fù)荷高 中溫消化時(shí)，COD容積負(fù)荷為16kg

20、COD/(m3.d),去除率為7080; BOD5容積負(fù)荷為0.52.5kg BOD5 /(m3.d),去除率為8090（3）出水水質(zhì)較好 COD 、BOD5和懸 浮物濃度都較低（4）增設(shè)沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和 真空 脫氣設(shè)備，流程復(fù)雜（5）適合于處理懸浮物濃度和有機(jī)物濃度 都較高的廢水（三）主要問(wèn)題及原因1.主要問(wèn)題 固液分離比較困難，出水BOD、 COD和懸浮物濃度較高。2.原因（1） 混合液中污泥上附著有大量氣泡，在沉淀 過(guò)程中易上浮到水面并隨出水帶到池外。（2）從消化池排出的污泥仍具有產(chǎn)甲烷活性， 在沉淀過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)氣，使污泥隨氣體上浮。（四）解決方法1.在消化池和沉淀池之間設(shè)真空脫氣

21、器充分脫 除混合液中的沼氣。2.在沉淀池之前設(shè)熱交換器，對(duì)混合液進(jìn)行急 劇冷卻，35 15，抑制污泥在沉淀 過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)氣。3.向混合液投加混凝劑 NaOH FeCl34.用過(guò)濾器代替沉淀池二、厭氧接觸法的幾種形式（一）充填載體的厭氧接觸法 向消化池投加惰性載體 如石英砂、無(wú) 煙煤等。 投加量 3 目的 ：增加消化池的污泥濃度，提高污泥的相對(duì)密度，從而提高固液分離效果。該法適于處理易水解的有機(jī)廢水，也適于處理含有不可降解的懸浮物的廢水。（二）投磁粉的厭氧接觸法向消化池投加直徑為110m的磁粉（Fe4O3)，也是一種有載體的厭氧接觸法，即利用載體提高消化池內(nèi)微生物濃度和改善沉淀池的固液分離效果。

22、 從消化池排出的混合液在進(jìn)入沉淀池之前經(jīng)過(guò)磁體，在磁場(chǎng)的作用下，使混合液中污泥集聚形成為較大顆粒，以提高沉淀效果。 沉淀后的污泥可直接回流至消化池。 工藝流程第四節(jié) 升流式厭氧污泥層 反應(yīng)器一、升流式厭氧污泥層反應(yīng)器的特征及構(gòu)造（一）特征 升流式厭氧污泥層（Upflow Anaerobic Sludge Blanket,簡(jiǎn)稱UASB)反應(yīng)器是荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga等人于19731977年間研制成功的。 Lettinga博士和他的同事首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了容積為60L的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,該處理裝置的處理效能很高。其后,荷蘭、德國(guó)、瑞典、比利時(shí)和美

23、國(guó)的研究者用UASB反應(yīng)器進(jìn)行了土豆加工廢水、蠶豆加工廢水、屠宰廢水、罐頭制品加工廢水、甲醇廢水、乙酸廢水及纖維板廢水的小試或生產(chǎn)性試驗(yàn),都取得了較好的結(jié)果。 我國(guó)于1981年開(kāi)始了UASB反應(yīng)器的研究工作,在處理高濃度有機(jī)廢水方面,已得到了實(shí)際的推廣應(yīng)用。圖341 UASB反應(yīng)器工作原理示意圖圖3-4-2 UASB反應(yīng)器的 工作狀態(tài)模型 污泥床區(qū) 反應(yīng)區(qū) UASB反應(yīng)器 污泥懸浮層區(qū) 沉降區(qū)（1）有機(jī)負(fù)荷居第二代反應(yīng)器之首，水力 負(fù)荷能滿足要求。（2）由于污泥顆?；鰪?qiáng)了反應(yīng)器對(duì)不利 條件的抗性。（3）UASB省去了攪拌和回流污泥的設(shè)備和 能耗。（4）氣固液三相分離器的設(shè)置，簡(jiǎn)化了工 藝，節(jié)

24、約了費(fèi)用。（5）反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體，提高 了容積利用率，避免了堵塞問(wèn)題。（二）構(gòu)造1.進(jìn)水配水系統(tǒng) 將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器，同時(shí)具有水力攪拌的功能，是保證反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。2.反應(yīng)區(qū) 包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，是反應(yīng)器的主要部位。3.三相分離器 由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成。 功能：分開(kāi)沼氣、污泥和液體 4.出水系統(tǒng) 均勻收集沉淀區(qū)處理過(guò)的水，并排出反 應(yīng)器。5.氣室 也稱集氣罩，收集沼氣。6.浮渣清除系統(tǒng) 清除沉淀區(qū)和氣室液面的浮渣。7.排泥系統(tǒng) 均勻地排出反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。處理對(duì)象不同的兩種UASB反應(yīng)器開(kāi)敞式UASB反應(yīng)器的特點(diǎn) 反應(yīng)器的頂部不加密封，出水水面是開(kāi)放

25、的，或加一層不密封的蓋板。 主要適于處理中低濃度的廢水。 由于出水中的有機(jī)物濃度較低，所以在沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣數(shù)量很少，一般不再收集。封閉式UASB反應(yīng)器的特點(diǎn) 反應(yīng)器的頂部加蓋密封，有固定蓋和浮動(dòng)蓋兩種。 在液面和池頂之間形成氣室，可同時(shí)收集反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣。 適于處理高濃度有機(jī)廢水和硫酸鹽含量較高的廢水。二、新的問(wèn)題(1)污泥顆粒化是UASB運(yùn)行是否正常的關(guān)鍵。培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥，要適當(dāng)調(diào)節(jié)堿度和適時(shí)調(diào)整水力負(fù)荷,以及控制COD、N、P的比例,這較難做到。 (2)處理各種廢水都需要一定的溫度,要保持在20以上。溫度低,則效果較差,且單用UASB一種工藝,廢水一般不能完全

26、達(dá)標(biāo),只能與其他工藝聯(lián)合使用。(3)因UASB反應(yīng)器上流速度難于控制,造成污泥從厭氧反應(yīng)器流失的現(xiàn)象。這就是影響處理系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的潛在因素。厭氧微生物對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的強(qiáng)敏感性,可能會(huì)影響其自身生長(zhǎng)并導(dǎo)致流失。因此,一個(gè)理想的UASB工藝就應(yīng)當(dāng)能夠保持良好的生物停留狀態(tài)而不受廢水流量的影響,在反應(yīng)器內(nèi)有效地維持較高的微生物濃度。三、應(yīng)用從UASB反應(yīng)器的工程實(shí)踐看,國(guó)內(nèi)北京、無(wú)錫、蘭州等地率先于20世紀(jì)80年代末期采用UASB工藝處理啤酒及酒糟污水。以蘭州某釀酒廠采用的UASB反應(yīng)器為例,在COD負(fù)荷高達(dá)48.25kg/(m3d),污泥負(fù)荷高達(dá)5.42kg/(kgd), 水力停留時(shí)間11h的情況

27、下,反應(yīng)器運(yùn)行功能穩(wěn)定,并可保證有80%的COD去除率,同時(shí)可獲得12.53L/(Ld)的甲烷產(chǎn)氣率,出水pH大于7.15?？梢?jiàn),采用高負(fù)荷UASB反應(yīng)器處理酒糟污水,較之采用通常負(fù)荷時(shí)的情況,COD去除率下降不大,甲烷回收總量減少不多,但可大大縮小反應(yīng)器的容積,節(jié)省基建投資,這在經(jīng)濟(jì)上是很有意義的。 UASB工藝從20世紀(jì)80年代末期一直發(fā)展至今,應(yīng)用越來(lái)越廣泛,從80年代末期的處理啤酒廠,酒廠廢水(用單一UASB工藝),90年代末期的與其他工藝聯(lián)合使用,四、應(yīng)用前景UASB反應(yīng)器具有容積負(fù)荷率高、處理容量大、投資少、占地面積小、啟動(dòng)快、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),是對(duì)現(xiàn)代厭氧反應(yīng)的一個(gè)突破。 近年來(lái)的生化處理不再偏重于厭氧處理法,其發(fā)展趨勢(shì)是將厭氧與好氧處理有機(jī)地結(jié)合起來(lái),充分發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢(shì)。目前將傳統(tǒng)的UASB反應(yīng)器與好氧生物流化床結(jié)合起來(lái),研制一種處理效率高、操作簡(jiǎn)單、占地面積小、成本較低的三相流化床處理設(shè)備,以適應(yīng)于餐飲業(yè)廢水的處理,解決目前餐飲廢水難于集中處理的問(wèn)題。 由此看來(lái),研制出厭氧和好氧處理結(jié)合于一體的工藝設(shè)備將會(huì)有較好的應(yīng)用前景。第五節(jié) 其它厭氧生物處理反應(yīng)器 近年來(lái)，廢水的厭氧生物處理工藝以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到