第六章-厭氧生物處理工藝課件

第六章厭氧生物處理工藝

第一節(jié)緒論

一、厭氧生物處理在水處理中的應(yīng)用脫氮（A/O工藝）A（缺氧）：反硝化——脫氮O（好氧）：硝化硝化：NH4+——NO2－——NO3－反硝化：C＋NO3－——N2、CO2亞硝化單胞菌硝化桿菌脫氮反硝化菌原理：利用活性污泥在缺氧、好氧交替環(huán)境中聚磷菌具有在厭氧條件下放磷、好氧條件下吸磷的特性，使活性污泥富集較高的聚合磷酸鹽，最終通過剩余污泥排放來達(dá)到除磷的目的。厭氧：細(xì)菌通過染色粒釋放聚磷酸鹽而獲得吸收有機(jī)物的能量；好氧：有機(jī)物氧化產(chǎn)生的能量又可用于細(xì)菌生長和磷酸鹽轉(zhuǎn)化為細(xì)菌原生質(zhì)中的聚磷酸鹽。創(chuàng)造條件使細(xì)菌能夠吸收超出本身細(xì)胞增殖所需要的PO43－出發(fā)點(diǎn)生物除磷原理二、厭氧生物處理應(yīng)用對象——工業(yè)廢水的特性高BOD：消耗水中氧氣高SS：影響水中生物呼吸有毒物質(zhì)：食物鏈（生物放大效應(yīng)）糖廠廢水和生活污水主要參數(shù)平均值參數(shù)糖廠廢水生活污水大腸桿菌/（個(gè)/L）5300～107SS/ppm6900200可沉降固體/ppm6600－BOD/ppm755200COD/ppm2033350總氮/ppm3940總磷/ppm1510典型造紙廢水排放特性（大約1980）漂白方法流量/（m3/t）SS/ppmBOD/ppm未漂白牛皮紙法30500350漂白牛皮紙法150300250新聞紙廠（包括亞硫酸鹽）504001000未回收亞硫酸鹽200100950中型亞硫酸鹽半機(jī)械法30350500削減工業(yè)廢水有害性的方法生產(chǎn)過程中消除；廢水排放前回收或回用；從廢水中去除。工業(yè)廢水好氧處理方法：活性污泥法和生物濾池法。不同處理方法中BOD及SS的去除率（％）過程BOD去除率SS去除率化糞池25～6540～75一級處理30～4040～75一級處理＋生物濾池80～90或更多80～90或更多一級處理＋活性污泥80～96或更多80～96或更多三、厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用范圍廣好氧：中、低濃度有機(jī)廢水；厭氧：高、中、低；好氧難處理的物質(zhì)，如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮燃料等。能耗低：好氧：曝氣；厭氧：沼氣可作為能源；好氧與厭氧處理的能量平衡與原污水BOD濃度關(guān)系當(dāng)廢水有機(jī)物達(dá)一定濃度后，沼氣能量可以低償消耗能量。有機(jī)物濃度越高，剩余能量越高，一般厭氧法的動(dòng)力消耗越為活性污泥法的1/10。負(fù)荷高好氧：有機(jī)容積2～4kgBOD/m3.d；厭氧：有機(jī)容積2～10kgCOD/m3.d。剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好好氧：去除1kgCOD——0.4~0.6kg生物量；厭氧：去除1kgCOD——0.02~0.1kg生物量；工藝穩(wěn)定性簡化運(yùn)行：生物固定、氧的傳遞；消除尾氣污染充分解決起泡問題和生物不可降解物質(zhì)問題降低毒性處理季節(jié)性污水附：好氧和厭氧處理的共同特點(diǎn)有機(jī)污染物——能源（電子供體）O、NO2－、NO3－、SO42－、CO2——電子受體好氧：O——電子受體；缺氧：NO2－、NO3－——電子受體；厭氧：SO42－、CO2——電子受體。易于生物降解的有機(jī)污染物從液相逸出的氣體性質(zhì)類似于皮革或泥炭的剩余生物污泥厭氧生物處理適用范圍：高濃度、高負(fù)荷的工業(yè)廢水。四、厭氧生物處理的機(jī)理反應(yīng)所需菌群：兼性菌、專性厭氧菌根據(jù)階段不同又可分為：水解、發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌；產(chǎn)甲烷菌。三階段理論模式水解階段產(chǎn)酸階段產(chǎn)甲烷階段有機(jī)物（BOD5、COD、TOC）脂肪酸及其它產(chǎn)物H、CO2、乙酸甲烷產(chǎn)甲烷菌工業(yè)廢水排放產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌水解菌發(fā)酵菌揮發(fā)水解階段產(chǎn)酸階段產(chǎn)甲烷階段五、厭氧生物處理的影響因素基礎(chǔ)因素：微生物量（污泥濃度）營養(yǎng)比混合接觸狀況有機(jī)負(fù)荷等；環(huán)境因素：溫度pH值氧化還原電位有毒物質(zhì)等。溫度產(chǎn)甲烷菌：5～60℃常溫厭氧消化：中溫厭氧消化：高溫厭氧消化：

溫度的高低不僅影響沼氣的產(chǎn)量，也影響沼氣中甲烷的含量和厭氧消化污泥的性質(zhì)，對不同性質(zhì)的底物影響程度不同；同時(shí)也影響反應(yīng)速度，高溫消化期比中溫期短。溫度的急劇變化和上下波動(dòng)不利于消化作用要采用一定溫控措施。pH產(chǎn)酸：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌作用，使pH下降；產(chǎn)氨：含氮有機(jī)物分解，使pH上升。應(yīng)維持pH在6.8~7.2，才能維持正常的產(chǎn)甲烷菌活性。在厭氧反應(yīng)器中還存在著CO2-HCO3-緩沖系統(tǒng)。因此，厭氧處理中pH要受到進(jìn)水pH、揮發(fā)酸、堿度、CO2、NH4-N、H之間的平衡。所以將揮發(fā)酸濃度、堿度作為管理指標(biāo)。氧化還原電位產(chǎn)甲烷菌基本條件之一：無氧；厭氧反應(yīng)器中氧濃度：由濃度與電位的關(guān)系判斷（Nernst公式），即氧化還原電位；pH也對氧化還原電位有影響：

pH越高，氧還電位越低；

pH越低，氧還電位越高。有機(jī)負(fù)荷又稱容積有機(jī)負(fù)荷或容積負(fù)荷，即消化器中單位有效容積每天接受的有機(jī)物量（kgCOD/m3.d）。有機(jī)負(fù)荷要適中：過高，水力負(fù)荷太高使消化系統(tǒng)中的污泥流失率高于增長速率，從而降低消化效率；過低，物料產(chǎn)氣率/有機(jī)物去除率上升了，但容積產(chǎn)氣率下降，反應(yīng)器容積將增大，使消化設(shè)備利用效率降低，運(yùn)行和投資費(fèi)用增加。有機(jī)負(fù)荷或投配率的提高意味著停留時(shí)間短，則有機(jī)物分解率將下降，使單位重量物料的產(chǎn)氣量減少，但因反應(yīng)器相對的處理量增加，使得單位容積的產(chǎn)氣量增加。厭氧活性污泥組合：厭氧微生物及其代謝和吸附的有機(jī)物、無機(jī)物；主要表現(xiàn)：作用效能/沉淀性能；作用效能：微生物比例、底物適應(yīng)性、產(chǎn)甲烷菌數(shù)量與不產(chǎn)甲烷菌的適應(yīng)水平；沉淀性能：用SVI表示；厭氧處理中，廢水中有機(jī)物主要靠活性污泥中的微生物分解去除，在一定范圍內(nèi)，活性污泥濃度上升，厭氧消化效率上升，但在一定程度后，效率增加量不明顯。原因（1）厭氧污泥生長率低，增長速度慢，積累時(shí)間過長后，污泥中無機(jī)成分比例增加，活性下降；（2）污泥濃度過高易引起堵塞，影響正常運(yùn)行。攪拌和混合提高消化效率的工藝條件之一；分層現(xiàn)象。廢水的營養(yǎng)比微生物生長需攝入一定C、N、P以及其它微量元素；在工程上主要控制C：N：P

厭氧：200～300：5：1

好氧：100：5：1C：N對厭氧消化影響更為重要（10～18：1）C/N與新細(xì)胞合成量及產(chǎn)氣量關(guān)系有毒物質(zhì)重金屬：使反應(yīng)器失效；苯醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)：抑制；最高允許濃度六、厭氧處理的工藝構(gòu)造、設(shè)計(jì)與應(yīng)用按微生物生長狀態(tài)厭氧活性污泥法厭氧生物膜法普通消化法厭氧接觸工藝上流式厭氧污泥床反應(yīng)器厭氧生物濾池厭氧流化床厭氧生物轉(zhuǎn)盤按投料、出料、運(yùn)行方式分批式連續(xù)式半連續(xù)式第二節(jié)厭氧生物處理工藝的發(fā)展概況及特征

一、厭氧生物處理工藝的發(fā)展簡史“第一代厭氧生物反應(yīng)器”：

1881年由法國的LouisMouras所發(fā)明的“自動(dòng)凈化器”開始；化糞池、雙層沉淀池、各種厭氧消化池特點(diǎn)：①水力停留時(shí)間（HRT）很長；②處理效率仍十分低，處理效果還很不好；③具有濃臭的氣味。特點(diǎn)：①HRT大大縮短，有機(jī)負(fù)荷大大提高，處理效率大大提高；②SRT相對很長，HRT則可以較短，反應(yīng)器內(nèi)生物量很高。典型：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；2.“第二代厭氧生物反應(yīng)器”

3.“第三代厭氧生物反應(yīng)器”特點(diǎn)：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)；

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。二、厭氧生物處理的主要特征1、主要優(yōu)點(diǎn)①能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；②污泥產(chǎn)量很低；③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；2、主要缺點(diǎn)①厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜，在運(yùn)行厭氧反應(yīng)器的過程中需要很高的技術(shù)要求；②產(chǎn)甲烷細(xì)菌對溫度、pH等環(huán)境因素非常敏感，也使得厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行和應(yīng)用受到很多限制和困難；③出水水質(zhì)仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進(jìn)行進(jìn)一步的處理；④厭氧生物處理的氣味較大；⑤對氨氮的去除效果不好，一般認(rèn)為在厭氧條件下氨氮不會(huì)降低。三、厭氧生物處理技術(shù)是我國水污染控制的重要手段我國高濃度有機(jī)工業(yè)廢水排放量巨大；我國當(dāng)前的水體污染物還主要是有機(jī)污染物以及營養(yǎng)元素N、P的污染；目前的形勢是：能源昂貴、土地價(jià)格劇增、剩余污泥的處理費(fèi)用也越來越高；厭氧工藝的突出優(yōu)點(diǎn)①能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利用；②運(yùn)行能耗低；③有機(jī)負(fù)荷高，占地面積少；④污泥產(chǎn)量少，剩余污泥處理費(fèi)用低四、厭氧消化過程中沼氣產(chǎn)量的估算理論上認(rèn)為，1gCOD在厭氧條件下完全降解可以生成0.25gCH4，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)；第二節(jié)早期的厭氧生物反應(yīng)器①1881年法國Mouras的自動(dòng)凈化器：②1891年英國Moncriff的裝有填料的升流式反應(yīng)器：③1895年，英國設(shè)計(jì)的化糞池（SepticTank）；④1905年，德國的Imhoff池（又稱隱化池、雙層沉淀池）；特點(diǎn)①處理廢水的同時(shí)，也處理從廢水中沉淀下來的污泥；②前幾種構(gòu)筑物由于廢水與污泥不分隔而影響出水水質(zhì)；③雙層沉淀池則有了很大改進(jìn)，有上層沉淀池和下層消化池；④停留時(shí)間很長，出水水質(zhì)也較差；⑤后兩種反應(yīng)器曾在英、美、德、法等國得到廣泛推廣，在我國目前仍有應(yīng)用。第三節(jié)厭氧消化池一、消化池的類型與構(gòu)造①將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣；②將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定性良好的腐殖質(zhì)；③提高污泥的脫水性能；④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利于污泥的進(jìn)一步處理和利用。1、消化池的分類：消化池可以按其形狀分為：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形等幾種形式；也可以按其池頂結(jié)構(gòu)形式的不同將其分為：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式的消化池；或者還可以按其運(yùn)行方式的不同分為：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。1)傳統(tǒng)消化池（低速消化池）：在池內(nèi)沒有設(shè)置加熱和攪拌裝置；分層現(xiàn)象：浮渣層、上清液層、活性層、熟污泥層等，；在傳統(tǒng)消化池中只有部分容積有效；傳統(tǒng)消化池的最大特點(diǎn)就是消化反應(yīng)速率很低，HRT很長，一般為30~90天。2)高速消化池在高速消化池中設(shè)有加熱和/或攪拌裝置，因此縮短了有機(jī)物穩(wěn)定所需的時(shí)間，也提高了沼氣產(chǎn)量，運(yùn)行效果穩(wěn)定；攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮，上清液與熟污泥不易分離。3)兩級串聯(lián)消化池兩級串聯(lián)，第一級采用高速消化池，第二級則采用不設(shè)攪拌和加熱的傳統(tǒng)消化池，主要起沉淀濃縮和貯存熟污泥的作用，并分離和排出上清液；二者的HRT的比值可采用1:1~1:4，一般為1:2。2、消化池的構(gòu)造消化池一般由池頂、池底和池體三部分組成；消化池的池頂有兩種形式，即固定蓋和浮動(dòng)蓋，可以收集消化過程中所產(chǎn)生的沼氣；消化池的池底一般為倒圓錐形，有利于排放熟污泥。1)消化池內(nèi)的攪拌：機(jī)械攪拌和沼氣攪拌機(jī)械攪拌：①泵攪拌：從池底抽出消化污泥，用泵加壓后送至浮渣層表面或其它部位，進(jìn)行循環(huán)攪拌；②螺旋漿攪拌：在一個(gè)豎向?qū)Я鞴苤邪惭b螺旋槳；③水射器攪拌：利用污泥泵從消化池中抽取污泥后通過水射器噴射進(jìn)入消化池，可以起到循環(huán)攪拌的作用。沼氣攪拌①氣提式攪拌；②豎管式攪拌；③氣體擴(kuò)散式攪拌。2)消化池內(nèi)的加熱：①池內(nèi)蒸汽直接加熱:設(shè)備簡單，但容易造成局部污泥過熱，增加污泥的含水率；②池外加熱：所需預(yù)熱的污泥量較少，易于控制；預(yù)熱溫度較高，有利于殺滅蟲卵；不會(huì)對厭氧微生物不利；但設(shè)備較復(fù)雜。二、消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算①消化池體積的計(jì)算與池體設(shè)計(jì)；②消化池內(nèi)攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算；③消化池所需要的加熱保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、消化池的池體設(shè)計(jì)目前，國內(nèi)一般按污泥投配率來計(jì)算所需的消化池容積:V=V’/pV——消化池的有效容積，m3；V’——每天需要處理的新鮮污泥的統(tǒng)計(jì)，m3/d；p——污泥投配率。2、消化池的結(jié)構(gòu)尺寸①圓柱形池體的直徑一般為6~35m；②柱體高徑之比為1：2；③池總高與直徑之比為0.8~1.0；④池底坡度一般為0.08；⑤池頂部的集氣罩，高度和直徑相同，一般為2.0m；⑥池頂至少設(shè)兩個(gè)直徑為0.7m的人孔。3、消化池的工藝管道①污泥管：進(jìn)泥管、出泥管、循環(huán)攪拌管；②上清液排放管；③溢流管；④沼氣管；⑤取樣管；三、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)生大量沼氣；沼氣的熱值很高（一般為21000~25000kJ/m3，即5000~6000kCal/m3），是一種可利用的生物能源。1、污泥消化過程中沼氣產(chǎn)量的估算：沼氣成分：一般認(rèn)為CH450~70%，CO220~30%，H22~5%，N2~10%，微量H2S等；沼氣產(chǎn)率是指每處理單位體積的生污泥所產(chǎn)生的沼氣量，即m3沼氣/m3生污泥；產(chǎn)氣率與污泥的性質(zhì)、污泥投配率、污泥含水率、發(fā)酵溫度等有關(guān)；2、沼氣的收集：在沼氣管道沿程上應(yīng)設(shè)置凝結(jié)水罐；注意安全；設(shè)置阻火器；為防止在冬季結(jié)冰引起堵塞，有時(shí)在沼氣管上還應(yīng)采取保溫措施。3、沼氣的貯存與利用：一般需要采用沼氣柜來調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量與用氣量之間的平衡；調(diào)節(jié)容積一般為日平均產(chǎn)氣量的25~40%，即6~10h的產(chǎn)氣量；注意防腐、防火。第四節(jié)現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器一、厭氧接觸法（AnaerobicContactProcess）二、厭氧生物濾池三、升流式厭氧污泥層(床)(UASB)反應(yīng)器四、其它厭氧生物處理工藝一、厭氧接觸法

（AnaerobicContactProcess）1、工藝流程與特點(diǎn)與普通厭氧消化池相比，厭氧接觸法的特點(diǎn)有：①污泥濃度高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；②有機(jī)容積負(fù)荷高，；③出水水質(zhì)較好；④增加了沉淀池、污泥回流系統(tǒng)、真空脫氣設(shè)備，流程較復(fù)雜；⑤適合于處理懸浮物和有機(jī)物濃度均很高的廢水。問題——污泥的沉淀因?yàn)閰捬跷勰嗌弦话憧偸歉街行〉臍馀?，且由于污泥在二沉池中還具有活性，還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生沼氣，有可能導(dǎo)致已下沉的污泥上浮。改進(jìn)措施①真空脫氣設(shè)備（真空度為500mmH2O）；②增加熱交換器，使污泥驟冷，暫時(shí)抑制厭氧污泥的活性。2、工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)消化池容積的計(jì)算：有機(jī)容積負(fù)荷法：V=Q.S/LVCODLVCOD——有機(jī)容積負(fù)荷二、厭氧生物濾池1、工藝特征與主要型式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以生物膜形態(tài)生長的微生物群體，在濾料的空隙中則截留了大量懸浮生長的厭氧微生物，廢水通過濾料層向上流動(dòng)或向下流動(dòng)時(shí)，廢水中的有機(jī)物被截留、吸附及分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。升流式厭氧生物濾池降流式厭氧生物濾池升流式混合型厭氧生物濾池特點(diǎn)①厭氧生物濾池中的厭氧生物膜的厚度約為1~4mm；②與好氧生物濾池一樣，其生物固體濃度沿濾料層高度而有變化；③降流式較升流式厭氧生物濾池中的生物固體濃度的分布更均勻；④厭氧生物濾池適合于處理多種類型、濃度的有機(jī)廢水；⑤減少堿度的要求；降低進(jìn)水COD濃度；增大進(jìn)水流量，改善進(jìn)水分布條件。與傳統(tǒng)的厭氧生物處理工藝相比，厭氧濾池的突出優(yōu)點(diǎn)①生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高；②SRT長，可縮短HRT，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；③啟動(dòng)時(shí)間較短，停止運(yùn)行后的再啟動(dòng)也較容易；④無需回流污泥，運(yùn)行管理方便；⑤運(yùn)行穩(wěn)定性較好。而主要缺點(diǎn)是易堵塞，會(huì)給運(yùn)行造成困難。2、厭氧生物濾池的組成——濾料、布水系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)

1)濾料：主要作用——提供微生物附著生長的表面及懸浮生長的空間；具備條件：①比表面積大；②孔隙率高；③表面粗糙度較大；④機(jī)械強(qiáng)度高；化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性好；質(zhì)量輕；價(jià)格低廉濾料分類①實(shí)心塊狀濾料：易發(fā)生局部堵塞，產(chǎn)生短流。②空心塊狀濾料：比表面積和孔隙率都較大。③管流型濾料：有機(jī)負(fù)荷可達(dá)5~15kgCOD/m3.d。④交叉流型濾料：⑤纖維濾料：比表面積和孔隙率都較大；偶有纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象；價(jià)格較低，應(yīng)用普遍。2)布水系統(tǒng)：作用：將進(jìn)水均勻分配于全池;升流式厭氧生物濾池的布水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在濾池底部；特點(diǎn)：減小了濾料層的厚度。降流式厭氧生物濾池的水流方向正好與之相反；3)沼氣收集系統(tǒng)：厭氧生物濾池的沼氣收集系統(tǒng)基本與厭氧消化池的類似。3、厭氧生物濾池的工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)①濾料的選擇；②濾料體積的計(jì)算；③布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；④沼氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。4、厭氧生物濾池的應(yīng)用實(shí)例厭氧生物濾池在美、加已被廣泛應(yīng)用；處理對象包括多種不同類型的廢水；處理規(guī)模大小不等。三、升流式厭氧污泥層(床)(UASB)反應(yīng)器1、UASB反應(yīng)器的基本原理與特征主要工藝特征①在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣、固、液三相分離器；②在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)；③反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥；顆粒污泥的特點(diǎn)是：直徑為0.1~0.5cm，濕比重為1.04~1.08；具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性。主要特點(diǎn)①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；②反應(yīng)器的水力停留時(shí)間相應(yīng)較短；③反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷；④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；⑤UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊；⑥無需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率；⑦一般也無需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌的作用；⑧構(gòu)造簡單，操作運(yùn)行方便。2、UASB反應(yīng)器的組成進(jìn)水配水系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)三相分離器出水系統(tǒng):將經(jīng)過沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。氣室:也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。浮渣收集系統(tǒng):清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。排泥系統(tǒng):均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。1)進(jìn)水配水系統(tǒng)：其功能主要有兩個(gè)方面：①將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部；②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)生的主要場所分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)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；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)、回流縫和氣封等組成；主要功能有：①將氣體(沼氣)、固體(污泥)、和液體(出水)分開；②保證出水水質(zhì)；③保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量；④有利于污泥顆?；?、UASB反應(yīng)器的型式開敞式UASB反應(yīng)器頂部不加密封，或僅加一層不太密封的蓋板；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。封閉式UASB反應(yīng)器頂部加蓋密封；主要適用于高濃度有機(jī)廢水的處理；池頂也可以做成浮動(dòng)蓋式。注意點(diǎn)UASB的斷面形狀一般可以做成圓形或矩形；UASB反應(yīng)器主體常為鋼結(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。反應(yīng)器內(nèi)壁必須采取防腐措施。4、UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算①池型選擇、有效容積以及各主要部位尺寸的確定；②進(jìn)水配水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、三相分離器等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；③其它設(shè)備和管道如排泥和排渣系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)計(jì)算。1)有效容積及主要構(gòu)造尺寸的確定：

UASB反應(yīng)器的有效容積：沉淀區(qū)＋反應(yīng)區(qū)多采用進(jìn)水容積負(fù)荷法確定:V=Q*Si/Lv

；式中：Q——廢水流量，m3/d；

Si——進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgCOD/l；

Lv——COD容積負(fù)荷，kgCOD/m3.d。2)三相分離器的設(shè)計(jì)：三相分離器的基本原理與構(gòu)造一般來說，在UASB反應(yīng)器中三相分離器可以有以下幾種布置形式：三相分離器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)：要求表面負(fù)荷應(yīng)小于1.0m3/m2.d；集氣罩斜面的坡度應(yīng)為55~60；沉淀區(qū)的總水深應(yīng)不小于1.5m，廢水在沉淀區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)在1.5~2.0h之間；②回流縫的設(shè)計(jì)；③氣液分離效果的計(jì)算與校核；5、UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥1)顆粒污泥的性質(zhì)與形成UASB反應(yīng)器的重要特征:

能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥；顆粒污泥的形成與成熟，也是保證UASB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。①顆粒污泥的外觀：呈卵形、球形、絲形等；反應(yīng)區(qū)底部的顆粒污泥多以無機(jī)粒子作為核心，外包生物膜；顆粒的核心多為黑色，生物膜的表層則呈灰白色、淡黃色或暗綠色等；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。②顆粒污泥的組成各類微生物、無機(jī)礦物以及有機(jī)的胞外多聚物等；常見的優(yōu)勢產(chǎn)甲烷菌有：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40~50%、H約為7%、N約為10%；胞外多聚物是另一重要組成，含量差異很大，其存在有利于保持顆粒污泥的穩(wěn)定性。2)顆粒污泥的類型①A型顆粒污泥：產(chǎn)甲烷細(xì)菌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；比較密實(shí)，粒徑很小。②B型顆粒污泥：以絲狀產(chǎn)甲烷桿菌為主體，也稱桿菌顆粒；表面規(guī)則，外層繞著各種形態(tài)的產(chǎn)甲烷桿菌的絲狀體；③C型顆粒污泥：由疏松的纖絲狀細(xì)菌繞粘連在惰性微粒上所形成的球狀團(tuán)粒，也稱絲菌顆粒；大而重。研究表明，不同類型顆粒污泥的形成與廢水中化學(xué)物質(zhì)（營養(yǎng)基質(zhì)和無機(jī)物）以及反應(yīng)器的工藝條件（水力表面負(fù)荷和產(chǎn)氣強(qiáng)度）等的不同有關(guān)；當(dāng)反應(yīng)器中乙酸濃度高時(shí)，易形成A型顆粒污泥；當(dāng)反應(yīng)器中的乙酸濃度降低后，A型顆粒污泥將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)锽型顆粒污泥；當(dāng)存在適量的懸浮固體時(shí)，易形成C型顆粒污泥。3)顆粒污泥的生物活性顆粒污泥中的細(xì)菌：外層中占優(yōu)勢的細(xì)菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌；顆粒污泥：一種生物與環(huán)境條件相互依存和優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)，各種細(xì)菌形成了一條很完整的食物鏈，活性很高。4)顆粒污泥的培養(yǎng)條件在UASB反應(yīng)器種培養(yǎng)出高濃度高活性的顆粒污泥，一般需要1~3個(gè)月；三個(gè)階段：啟動(dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期。影響顆粒污泥形成的主要因素①接種污泥的選擇；②維持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、pH值等；③初始污泥負(fù)荷：一般為0.05~0.1kgCOD/kgSS.d；④保持反應(yīng)器中低的VFA濃度；⑤表面水力負(fù)荷應(yīng)大于0.3m3/m2.d；⑥進(jìn)水COD濃度不宜大于4000mg/l，否則可采取水回流或稀疏等措施；四、其它厭氧生物處理工藝厭氧膨脹床和厭氧流化床厭氧生物轉(zhuǎn)盤厭氧擋板反應(yīng)器兩相厭氧消化工藝1、厭氧膨脹床和厭氧流化床

1)基本原理：添加固體顆粒載體，出水回流使載體顆粒在反應(yīng)器內(nèi)膨脹或形成流化狀態(tài)；床體內(nèi)載體略有松動(dòng)，載體間空隙增加但仍保持互相接觸的反應(yīng)器稱為膨脹床反應(yīng)器；上升流速增大到可以使載體在床體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)而互不接觸的反應(yīng)器稱為流化床反應(yīng)器。2)主要特點(diǎn)：較大的比表面積；具有較高的有機(jī)容積負(fù)荷，水力停留時(shí)間較短；具有較好的耐沖擊負(fù)荷的能力，運(yùn)行較穩(wěn)定；載體處于膨脹或流化狀態(tài)，可防止載體堵塞；生物固體停留時(shí)間較長，運(yùn)行穩(wěn)定，剩余污泥量較少；既可應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理，也應(yīng)用于低濃度城市廢水的處理。3)影響生物濃度的主要因素：與載體粒徑、密度、上升流速、生物膜厚度、孔隙率等有關(guān)；對于不同生物膜厚度，有一個(gè)污泥量最大的載體粒徑；載體的物理性質(zhì)對流化床的特性也有影響。4)應(yīng)用實(shí)例城市廢水：Jewell等人，美國：進(jìn)水COD平均為186mg/l，SS平均為88mg/l；厭氧消化池污泥作為接種污泥；啟動(dòng)期為50天，之后連續(xù)運(yùn)行100天COD負(fù)荷為0.65~35kgCOD/m3.d；當(dāng)水力停留時(shí)間在1h以上時(shí)，出水SS在10mg/l以下，COD為40~45mg/l。2、厭氧生物轉(zhuǎn)盤1)基本原理：所有轉(zhuǎn)盤盤片均完全浸沒在廢水之中，處于厭氧狀態(tài)。2)主要特點(diǎn)：微生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短；廢水沿水平方向流動(dòng)，反應(yīng)槽高度小，節(jié)省了提升高度；一般不需回流；不會(huì)發(fā)生堵塞，可處理含較高懸浮固體的有機(jī)廢水；多采用多級串聯(lián)，處理效果更好；運(yùn)行管理方便；但盤片的造價(jià)較高。3)應(yīng)用情況：目前還多處于小試階段。國外：針對多種廢水結(jié)果表明，厭氧生物轉(zhuǎn)盤對遠(yuǎn)廢水中TOC的去除率可達(dá)60~80%，有機(jī)負(fù)荷可達(dá)20gTOC/m3.d；國內(nèi)：對于玉米淀粉廢水和酵母廢水進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，其COD去除率可達(dá)70~90%，有機(jī)容積負(fù)荷可高達(dá)30~70gCOD/m3.d。3、厭氧擋板反應(yīng)器1)基本原理：在反應(yīng)器中設(shè)置多個(gè)垂直擋板，將反應(yīng)器分隔為數(shù)個(gè)上向流和下向流的小室，使廢水循序流過這些小室；當(dāng)廢水