二.A2/O法工藝

厭氧反應器沉淀池

缺氧反應器好氧反應器內循環(huán)2Q處理水N2回流污泥(含磷污泥)原廢水(釋放磷氨化)(脫氮)(硝化吸收磷去除BOD)剩余污泥廢水的厭氧生物處理概述厭氧生物處理是環(huán)境工程與能源工程中的一項重要技術。厭氧生物技術在以前多用于剩余污泥、有機廢棄物及部分高濃度有機廢水的處理。厭氧生物處理技術現(xiàn)在不僅用于處理剩余污泥和高濃度有機廢水，也用于處理中、低濃度有機廢水，包括城市污水。厭氧生物處理：在無氧的條件下，利用厭氧微生物的生命活動，將各種有機物轉化為甲烷、二氧化碳等的過程。

厭氧生物處理后面常常要連接好氧生物處理厭氧處理與好氧處理的主要區(qū)別

COD→CH4+CO2;SO42-

→H2SNO3-→N2Me2+

→MeSProtein→NH4++CO2+CH4COD→H2O+CO2;H2S→S→SO42-

NH4→NO3-Littlepartoforganicsoxidized,therestreducedCompletelyoxidizedbyO2厭氧Anaerobicdegradation

好氧Aerobicdegradation厭氧生物處理的特點能耗低，可回收生物能污泥產(chǎn)量低電力、藥品消耗少占地面積少可處理高濃度難降解廢水CH428m3(80kgCOD)10-20kgCOD1-5kgAnaerobicsludge100kgCODCODCH4+CO2+anaerobicsludgeCOD+O2H2O+CO2+aerobicsludgeH2O+CO2(40-50kgCOD)熱損失5-10kgCOD100kgCOD30-50kgAerobicsludge

主要優(yōu)點出水水質COD通常高于好氧處理對環(huán)境因子和有毒物較為敏感H2S氣味氨氮去除效果不佳

主要缺點1、厭氧生化法的主要特點（1）適用范圍廣好氧法：中、低濃度有機廢水。厭氧法：高、中、低濃度有機廢水；好氧難降解有機物（如固體有機物、某些偶氮染料等）。（2）能耗低好氧法：曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大。厭氧法：不充氧，且沼氣可作為能源。當原水BOD5達到1500mg/L時，厭氧處理即有能量剩余。厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。（1）厭氧微生物增殖緩慢，厭氧設備啟動和厭氧處理所需時間比好氧長；（2）出水達不到排放標準，需進一步處理，一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理；（3）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復雜；（4）厭氧過程產(chǎn)生氣味對空氣有污染。2缺陷一、厭氧生物處理的機理1930年Buswell和NeaveZeikus,J.C.(1980)MicrobialPopulationsinDigesters.InAnaerobicDigestion,Stafford,D.A.,Wheatley,B.I.,Hughes,D.E.,Eds.,AppliedSciencePublishers,Ltd.:London,England,p.61-87.MethaneCarbondioxideAcetotrophicMethanogenesisHydrogenetrophicMethanogenesisCOMPLEXORGANICMATTERSProteinsCarbohydratesLipidsAminoAcids,SugarsFattyAcids,AlcoholshydrolysisINTERMEDIARYPRODUCTS(C>2;Propionate,Butyrateetc)acidogenesisAcetateHydrogen,CarbondioxideHomoacetogenesisacetogenesisOrganicsConversioninAnaerobicSystemmethanogenesis7228111112354復雜物料的厭氧降解過程：(1)水解階段復雜的非溶解性的有機物在產(chǎn)酸菌胞外水解酶的作用下轉化為簡單的溶解性單體或二聚體。(2)發(fā)酵產(chǎn)酸階段溶解性底物轉化為以揮發(fā)性脂肪酸(VFA)為主的低分子量產(chǎn)物。(3)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段VFA被轉化為乙酸、H2和CO2。(4)產(chǎn)甲烷階段乙酸和H2最終轉化為CH4。

水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌厭氧消化四階段示意圖

營養(yǎng)物質有毒物質InfluentEffluentWastesludgeRecycledsludgeCompletelymixedreactorBiogasDegassifierBiogasSettlingtank

1.厭氧反應器的發(fā)展歷程PerryMcCartyGatzeLettinga第一代厭氧反應器第二代厭氧反應器第三代厭氧反應器Developmentof“high-rate”anaerobictreatmentsystemsCompletelymixed(Bio)gasinfluenteffluentRelativecapacity:1PhysicalretentionRelativecapacity:5ImmobilisedbiomassRelativecapacity:25Enhancedcontact

Relativecapacity:75

進入20世紀50年代，隨著人們對厭氧工藝機理研究的深入，人們認識到反應器內保持大量的微生物和盡可能長的污泥齡是提高反應效率和反應器成敗的關鍵，開始出現(xiàn)了以提高厭氧微生物濃度和停留時間、縮短液體停留時間為目標的第二代厭氧反應工藝。代表工藝：厭氧濾器(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)、厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)、厭氧折流板反應器(ABR)等。與早期第一代厭氧工藝相比，第二代厭氧處理工藝更加注重對系統(tǒng)環(huán)境條件的控制，反應器中增加了溫控設施和攪拌裝置，通過不同的運行方式在反應器內保持很高濃度的生物量，并使生物在反應器中停留時間很長。第二代厭氧反應工藝

厭氧反應器中污泥與廢水的混合，首先取決于布水系統(tǒng)的設計，合理的布水系統(tǒng)是保證固液充分接觸的基礎。與此同時，反應器中液體表面上升流速、沼氣的攪動等因素也對污泥與廢水的混合起到極其重要的作用。當反應器的布水系統(tǒng)已經(jīng)確定后，如果在低溫條件下運行，或在啟動初期(只能在低負荷下運行)，或處理較低濃度的有機廢水時，由于不可能產(chǎn)生大量沼氣的較強擾動，因此，反應器中混合效果較差，從而出現(xiàn)短流，如果提高反應器的水力負荷來改善混合狀況，則會出現(xiàn)污泥流失。在實際應用中，UASB還存在著所允許的液體表面上升流速很低、啟動并達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間較長、不適合處理SS含量高的污水等不足。代表工藝：厭氧膨脹顆粒污泥床(ExpandedGranularSludgeBlanket，簡稱EGSB)、厭氧內循環(huán)反應器(InternalCirculationreactor，簡稱IC)、升流式厭氧污泥床過濾器(UpflowanaeroBicsludgeFilter，簡稱UBF)第三代厭氧反應工藝

第三代厭氧反應器的共同特點是：微生物均以顆粒污泥固定化方式存在于反應器中，反應器單位容積的生物量更高；能承受更高的水力負荷，并具有較高的有機污染物凈化效能；占地面積小。這些新型高效厭氧反應器反應工藝的出現(xiàn)，突破了厭氧處理較長的水力停留時間，較高的反應溫度和較低的容積負荷的傳統(tǒng)模式，極大地促進了厭氧生物處理技術在實踐中的應用和發(fā)展。

1.化糞池

用于處理來自廁所的糞便廢水。曾廣泛用于不設污水廠的合流制排水系統(tǒng)。還可用于郊區(qū)的別墅式建筑?；S池例圖三、厭氧生物處理工藝全國各地使用廣泛，為生活污水的預處理——液固分離處理污泥及厭氧殺寄生蟲及病菌工作原理:2級(平流沉淀+厭氧污泥消化)工藝流程與特點2.厭氧接觸法厭氧接觸法的特點①污泥濃度高，一般為5~10gVSS/L，抗沖擊負荷能力強；②有機容積負荷高，中溫時，COD負荷1~6kgCOD/m3·d，去除率為70~80%；BOD負荷0.5~2.5kgBOD/m3·d，去除率80~90%；③出水水質較好；④增加了沉淀池、污泥回流系統(tǒng)、真空脫氣設備，流程較復雜；⑤適合于處理懸浮物和有機物濃度均很高的廢水。在厭氧接觸法工藝中，最大的問題是污泥的沉淀，因為厭氧污泥上一般總是附著有小的氣泡，且由于污泥在二沉池中還具有活性，還會繼續(xù)產(chǎn)生沼氣，有可能導致已下沉的污泥上浮。因此，必須采用有效的改進措施，主要有以下兩種：

1真空脫氣設備（真空度為500mmH2O）；

2增加熱交換器，使污泥驟冷，暫時抑制厭氧污泥的活性。

3在沉淀池投加混凝劑3.厭氧生物濾池

優(yōu)點：處理能力高；濾池內可以保持很高的微生物濃度(10~20g/L)；不需另設泥水分離設備，出水SS較低；設備簡單、操作方便。

缺點：濾料費用較高；濾料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，沒有簡單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。厭氧生物濾池的構造類似于一般的生物濾池，但池頂密封，產(chǎn)生的沼氣聚焦在池頂部罩內，并從頂部引出。處理水所挾帶的生物膜，在濾后沉淀池分離。升流式和降流式厭氧生物濾池4.厭氧生物轉盤

(AnaerobicRotatingBiologicalReactor)1980年S.J.Tait等人開發(fā)成了厭氧生物轉盤新工藝。這是在好氧生物轉盤基礎上開發(fā)的。其工藝示意圖如圖所示。主要特點微生物濃度高，有機負荷高，水力停留時間短；廢水沿水平方向流動，反應槽高度小，節(jié)省了提升高度；一般不需回流；不會發(fā)生堵塞，可處理含較高懸浮固體的有機廢水；多采用多級串聯(lián)，厭氧微生物在各級中分級，處理效果更好；運行管理方便；但盤片的造價較高。5.厭氧折流板反應器(ABR)AnaerobicBaffledReacter1982年McCarty等人認為厭氧生物轉盤的轉動與否對處理效果影響不大，于是開發(fā)成了厭氧折流板反應器。相當于多個UASB反應器的串聯(lián)。特點：

1）反應器啟動期短。試驗表明，接種一個月后，就有顆粒污泥形成，兩個月就可以投入穩(wěn)定運行；

2)避免了厭氧濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床的堵塞問題；

3）避免了升流式厭氧污泥床因污泥膨脹而發(fā)生污泥流失問題；

4）不需要混合攪拌裝置；

5）不需載體。6.厭氧膨脹床或厭氧流化床（1）基本原理；在厭氧反應器內添加固體顆粒載體，常用的有石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒徑一般為0.2~1mm。一般需要采用出水回流的方法使載體顆粒在反應器內膨脹或形成流化狀態(tài)；一般將床體內載體略有松動，載體間空隙增加但仍保持互相接觸的反應器稱為膨脹床反應器；將上升流速增大到可以使載體在床體內自由運動而互不接觸的反應器稱為流化床反應器。（2）主要特點主要優(yōu)點：細顆粒的載體為微生物的附著生長提供了較大的比表面積，使床內的微生物濃度很高（一般可達30gVSS/L）；具有較高的有機容積負荷（10~40kgCOD/m3·d），水力停留時間較短；具有較好的耐沖擊負荷的能力，運行較穩(wěn)定；載體處于膨脹或流化狀態(tài)，可防止載體堵塞；床內生物固體停留時間較長，運行穩(wěn)定，剩余污泥量較少；既可應用于高濃度有機廢水的處理，也應用于低濃度城市廢水的處理。主要缺點：

載體的流化耗能較大；系統(tǒng)設計運行的要求也較高。7.分段（兩相）厭氧處理法

第一段：水解和液化有機物為有機酸；緩沖和稀釋負荷沖擊與有害物質，并將截留難降解的固態(tài)物質。硫酸鹽還原

第二段：保持嚴格的厭氧條件和pH，以利于甲烷菌的生長；降解、穩(wěn)定有機物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣，并截留懸浮固體，以改善出水水質。8.升流式厭氧污泥床(UASB反應器)UpflowAnaerobicSludgeBlanket

該工藝是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學的Lettinga教授等于1972~1978年間研究開發(fā)，于1982年在荷蘭建造了單池容積為5500m3、當時世界上最大的、應用于處理土豆淀粉加工廢水的UASB反應器。該反應器的設計COD負荷高達17~20kg／(m3·d)，每天產(chǎn)生2000多m3的沼氣，其COD去除率為80~85%。繼荷蘭之后，德國、瑞士、瑞典、美國、加拿大、澳大利亞、泰國、芬蘭、西班牙以及我國也相繼開展了對UASB的深入研究和技術開發(fā)工作，并將其作為一種新型厭氧處理工藝而在高濃度有機廢水處理中得到快速的推廣應用。目前全世界已有2000余座UASB反應器處理裝置在實際生產(chǎn)中使用。Inrecognitionofyourresearchanddevelopmentofanenvironmentallysoundnovelprocessforthetreatmentofpollutedwastewateranditsimplementationworldwide,especiallyindevelopingcountries.工業(yè)級UASB裝置http://www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.html/uasb.htmhttp://www.biogas.ch/emmi.htm鋼制圓形結構混凝土方形結構（便于施工及分離器設置）全世界有幾千座UASB反應器，占所有厭氧反應器（第二代以上）總數(shù)的64%，應用廣泛

64％UASB反應器

污泥床污泥懸浮層反應區(qū)分離區(qū)三相分離器UASB反應器基本結構示意圖

UASB反應器的結構組成

1）進水配水系統(tǒng)。即將廢水盡可能均勻地分配到整個反應器，并具有一定的水力攪拌功能。

2）反應區(qū)。包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，有機物主要在這里被厭氧菌所分解，是反應器的主要部位。污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，SS質量濃度可達50~100g/L或更高。污泥懸浮層主要靠反應過程中產(chǎn)生的氣體的上升攪拌作用形成，污泥質量濃度較低，SS一般在5~40g/L。

3）三相分離器。由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成，其功能是把沼氣、污泥和液體分開。污泥經(jīng)沉淀區(qū)沉淀后由回流縫回流到反應區(qū)，沼氣分離后進人氣室。三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

4）出水系統(tǒng)。是把沉淀區(qū)表層處理過的水均勻地加以收集，排出反應器。

5）氣室。也稱集氣罩，其作用是收集沼氣。

6）浮渣清除系統(tǒng)。是清除沉淀區(qū)液面和氣室表面的浮渣，如浮渣不多可省略。

7）排泥系統(tǒng)。是均勻地排除反應區(qū)的剩余污泥。1、進水分配系統(tǒng)位置：反應器底部功能：均勻配水、攪拌需要滿足如下原則：

(1)進水裝置的設計使分配到各點的流量相同，確保單位面積的進水量基本相同，防止發(fā)生短路等現(xiàn)象。

(2)很容易觀察進水管的堵塞，當堵塞發(fā)現(xiàn)后，必須很容易被清除。

(3)應盡可能地滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進水有機物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。為了在反應器底部獲得進水均勻的分布，有必要采用將進水分配到多個進水點的分配裝置。一個進水點服務的最大面積問題?對于UASB反應器Lettinga建議在完成了啟動之后，每個進水點負擔2.0~4.0m2。但是在溫度低于20℃或低負荷的情況，產(chǎn)氣率較低并且污泥和進水的混合不充分時，需要較高密度的布水點。對于城市污水建議1~2m2/孔。采用UASB處理主要為溶解性廢水時進水管口負荷污泥類型每個進水口的負荷(m2)負荷（kgCOD/m3/d)顆粒污泥0.5~12.01~22~4>2>4凝絮狀污泥0.5~1<11~21~22~3>2中等濃度絮狀污泥1~2<1~22~5>2進水分配系統(tǒng)布置形式：(1)樹枝管狀(2)穿孔管式(3)多管多點式用高于反應器的水箱式(或渠道式)進水分配系統(tǒng)。

樹技管式：為了配水均勻一般采用對稱布置，各支管出水口向著池底，出水口距池底約20cm，位于所服務面積的中心點。管口對準的池底設反射錐，使射流向四周均勻散布于池底，出水口支管直徑約20mm。這種配水系統(tǒng)只要施工安裝正確，配水可基本達到均勻分布。

穿孔管式為了配水均勻，配水管之間的中心距可采用1-2m，進水孔距也可采用1-2m，孔口朝向池底，或與鉛垂線成45度方向開孔。孔徑大小及配水管尺寸應由水力計算確定。以確保布水均勻。為了防止配水系統(tǒng)的堵塞，在設計中應考慮清通的可能。

多管多點式一根配水管服務一個配水點，即配水管數(shù)與配水點數(shù)相同。圖中所示為德國設計專利，配水管設置在污泥床不同位置和不同高度上，廢水通過一個專門設計的脈沖配水器，廢水定時地分配給不同位置和高度的配水管，對整個反應器進水是連續(xù)的，這種配水系統(tǒng)效果非常好。2、反應區(qū)反應區(qū)包括污泥床和污泥懸浮層區(qū)，是UASB反應器的核心，是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域，廢水與厭氧污泥在這里充分接觸，產(chǎn)生強烈的生化反應，有機物主要在這里被厭氧菌分解。厭氧顆粒污泥的形成及其性質3、氣、液、固分離器氣、固、液分離器又稱三相分離器，由沉淀區(qū)、集氣室(或稱集氣罩)和氣封組成，其功能是把氣體(沼氣)、固體(微生物)和液體分離。氣體被分離后進入集氣室(罩)，然后，固液混合液在沉淀區(qū)進行固液分離，下沉的固體借重力由回流縫返回反應區(qū)。三相分離器分離效果好壞將直接影響反應器的處理效果。

功能(1)氣、固、液混合液中的氣體不得進入沉淀區(qū)，即流體(污泥與水混合物)在進入沉淀區(qū)之前，氣體必須有效地進行分離去除，避免由于氣體泄漏到沉淀區(qū)而干擾固、液分離效果。(2)保持沉淀區(qū)液流穩(wěn)定，水流流態(tài)接近塞流狀，使具有良好的固液分離效果。(3)被沉淀分離的部分固體(污泥)能迅速返回到反應器內，以維持反應器內有很高的污泥濃度和較長的污泥齡。1.三相分離器的基本構造不論三相分離器的形式多么不同，但其一定有3個主要功能和組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個功能以及氣封，沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。單個三相分離器的基本構造如圖所示：a的構造較為簡單，但泥水分離的情況不夠理想，因為回流縫內同時存在上升和下降兩種流體，互相有干擾。c也有類似情況。b的構造雖較為復雜，但污泥回流和水流上升互相不干擾，污泥回流通暢，泥水分離效果較好，氣體分離效果也較好。2.三相分離器的布置形式

對一個容積較大的UASB反應器，其三相分離器由多個三相分離器單元組成，布置形式如下4、出水系統(tǒng)出水設施經(jīng)常的問題是一部分的出水槽，即使存在浮渣擋板時也被漂浮的固體堵塞，從而引起出水不均勻；出水堰不是完全水平，較小的水頭會引起相對大的誤差。設計原則(1)厭氧反應器出水堰與沉淀池出水裝置相同，即匯水槽上加設三角堰；

(2)出水設施應設在厭氧反應器頂部，盡可能均勻地收集處理過的廢水；

(3)采用矩形反應器時出水采用幾組平行出水堰的多槽出水方式；

(4)采用圓形反應器時可采用放射狀的多槽出水；

(5)要避免出水堰過多堰上水頭低和安裝不平．形成三角堰被漂浮的固體堵塞，堰上水頭應〉25mm，水位于齒1/2處；

(6)出水負荷參考二沉池負荷。5、排泥系統(tǒng)由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，必須在污泥床區(qū)定期排除剩余污泥。所以UASB反應器的設計應包括剩余污泥的排除設施。一般認為排去剩余污泥的位置是反應器的1/2高度處。但是大部設計者推薦把排泥設備安裝在靠近反應器的低部。也有人在三相分離器下0.5m處設排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮體污泥，而不會把顆粒污泥排走。UASB反應器排污泥系統(tǒng)必須同時考慮上，中，下不同位置設排泥設備，應根據(jù)生產(chǎn)運行中的具體情況考慮實際排泥的要求，而確定在什么位置排泥。設置在污泥床區(qū)池底的排泥設備，由于污泥的流動性差，必須考慮排泥均勻。因為UASB反應器一般不設污泥斗，而池底面積較大，所以必須進行均布多點排泥。每個點服務面積多大合適，尚缺乏具體資料，根據(jù)經(jīng)驗，建議每10m2設一個排泥點。當采用穿孔管配水系統(tǒng)時，如能同時把穿孔管兼作穿孔排泥管是較為理想的。專設排泥管管徑不應小于200mm，以防發(fā)生堵塞。此外，在池壁上設置若干(5~6)個取樣管，可以取反應器內的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向的濃度分布情況。并可計算反應器的存泥總量，以確定是否需要排泥。剩余污泥量的確定與每天去除的有機物量有關。一般情況下，每去除1kgCOD可產(chǎn)生0.05-0.1kgVSS計算。開放式和封閉式UASB反應器不同構造形式的UASB反應器1-進水；2-出水；3-沼氣；4-污泥床；5-污泥懸浮層；6-三相分離器UASB反應器的特點

1）有機負荷較高，水力負荷能滿足要求。

2）提供一個有利于污泥絮凝和顆?；奈锢項l件，并通過工藝條件的合理控制，使厭氧污泥能保持良好的沉淀性能。

3）通過污泥的顆粒化和流化作用，形成一個相對穩(wěn)定的厭氧微生物生態(tài)環(huán)境，并使其與基質充分接觸，最大限度地發(fā)揮生物的轉化能力。

4）污泥顆?；笫狗磻鲗Σ焕麠l件的抗性增強。

5）UASB可省去攪拌和回流污泥所需的設備和能耗。

6）在反應器上部設置的三相分離器，使消化液攜帶的污泥能自動返回反應區(qū)內，對沉降良好的污泥或顆粒污泥避免了附設沉淀分離裝置、輔助脫氣裝置和回流污泥設備，簡化了工藝，節(jié)約了投資和運行費用。

7）在反應器內不需投加填料和載體，提高了容積利用率，避免了堵塞問題。

8）不足：如當反應器布水系統(tǒng)等已經(jīng)確定后，如果在低溫條件下運行，或在啟動初期（只能在低負荷下運行），或處理較低濃度有機廢水時，由于不可能產(chǎn)生大量沼氣的較強擾動，反應器中混合效果較差，從而出現(xiàn)短流。如果提高反應器的水力負荷來改善混合狀況，則會出現(xiàn)污泥流失。四、UASB反應器中的顆粒污泥UASB反應器的運行穩(wěn)定性及其處理效能在很大程度上取決于其顆粒污泥的形成及其特性(顆?；潭取⒊两敌阅芗盎钚?。如果反應器內的污泥以松散的絮體狀存在或顆粒化程度較低，則難以使其具有較高的處理能力和處理效果。但實際上，UASB反應中的污泥顆?；靶阅芰己玫念w粒污泥的形成是在研究中發(fā)現(xiàn)的該反應器所特有的一種自然現(xiàn)象的結果。

1976年，Lettinga教授及其領導的研究小組在采用容積為6m3、以厭氧消化池污泥接種的UASB反應器處理荷蘭Breda甜菜制糖廠工業(yè)廢水的生產(chǎn)性研究過程中，在運行數(shù)月后的該反應器中發(fā)現(xiàn)污泥由質輕松散的絮狀污泥逐漸轉變?yōu)槊軐?、沉降性能遠好于絮狀污泥的顆粒狀污泥。這一發(fā)現(xiàn)立刻引起了廣泛的關注，眾多研究者由此相繼開展了有目的的污泥顆?；皖w粒污泥形成條件及優(yōu)化的研究，也由此大大促進了UASB在高濃度有機廢水處理中的應用。UASB反應中的顆粒污泥厭氧顆粒污泥的形成Spaghetti理論：甲烷絲菌Methanosaete在水力作用下形成了最初的核，由于水力剪切作用成為球形。自發(fā)的核：微生物分泌的胞外多聚物（自固定化）惰性的核：廢水中的鈣沉淀物，添加物（粉末活性炭、有機聚合物等）顆粒污泥的形成過程絮凝性污泥形成核心體向核心表面黏結形成顆粒污泥成熟的顆粒污泥成熟的顆粒污泥的外觀厭氧顆粒污泥三個階段：啟動與污泥活性提高階段，COD有機負荷控制在2.0kg/m3d以下。形成階段，COD有機負荷應控制在2.0-5.0kg/m3d污泥床形成階段，COD有機負荷大于5kg/m3d類似于結晶過程，增加CaCO3等不溶性無機鹽有助于顆粒污泥的形成。顆粒污泥形成條件包括：水質、有機負荷、pH等，但水力條件是主要的原因，即升流式運行方式。復雜物料的厭氧降解過程：(1)水解階段復雜的非溶解性的有機物在產(chǎn)酸菌胞外水解酶的作用下轉化為簡單的溶解性單體或二聚體。(2)發(fā)酵產(chǎn)酸階段溶解性底物轉化為以揮發(fā)性脂肪酸(VFA)為主的低分子量產(chǎn)物。(3)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段VFA被轉化為乙酸、H2和CO2。(4)產(chǎn)甲烷階段乙酸和H2最終轉化為CH4。

水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌4.厭氧微生物生態(tài)學微生物的典型分布:產(chǎn)甲烷顆粒污泥

硫酸鹽還原(SRB)顆粒污泥水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌水解產(chǎn)酸菌嗜氫嗜乙酸SRB

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜脂肪酸SRB好氧顆粒污泥產(chǎn)氫顆粒污泥厭氧氨氧化顆粒污泥顆粒污泥的特點物理學性質：良好的沉降性能30~80m/h較高的機械強度生物膜致密、緊湊微生物學性質：微生物間共生、互生，代謝物傳遞距離短高有機物負荷0.5~2kgCOD/(kgVSS·d)毒性和pH耐受力提高顆粒污泥的功能：為微生物降解有機物提供場所更高的上流速度和容積負荷，更小的占地面積顆粒污泥形成的意義--良好的沉降性能：

1）高濃度污泥-高負荷；2）允許高的上流速度，反應器可以較高；3）不易堵塞和溝流；4）不需要填料

--形成微生態(tài)環(huán)境：微生物的共生、互生有利于生長、有機物降解

1)中間產(chǎn)物距離縮短；

2）VFA、H2的迅速利用。如果沒有H2的迅速利用，反應無法繼續(xù)進行;3)毒性或pH的耐受力提高，使運行穩(wěn)定化；UASB反應器中污泥的顆粒化不僅大大改善了污泥的沉降性能，有效地防止了污泥的流失，保持了反應器中極高的污泥濃度，同時實現(xiàn)了SRT與HRT的完全分離，從而極大地提高了其處理能力，使HRT大大縮短。此外，顆粒污泥形成后，使反應中不同種群微生物(如產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌)間的氫轉移速率大大提高(有報道表明為絮凝性污泥的100倍)，產(chǎn)甲烷活性大大提高，從而可大大加快有機物的轉化速率。污泥的顆?；矠樵赨ASB反應器基礎上改進而提出的更新工藝------EGSB和IC反應器提供了先決條件。國內外部分有關UASB反應器污泥顆?；芯康臄?shù)據(jù)發(fā)展思路：處理效能與微生物活性與數(shù)量直接相關1.持留厭氧活性污泥增設攪拌裝置，發(fā)展高效厭氧消化器，但SRT與HRT相等，提高水力負荷，導致污泥流失。延長SRT成為提高效能的關鍵。泥水分離：增設沉淀池，如厭氧接觸反應器。克服分離難題：通過培養(yǎng)顆粒污泥和設置三相分離器等措施，如UASB。2.提高厭氧污泥活性

三大類厭氧消化菌群：發(fā)酵菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群。為提高微生物活性，采用兩相厭氧工藝。厭氧生物處理工藝的新進展高效厭氧反應器的條件：一是保持大量的厭氧污泥和足夠的活性；二是保持廢水與污泥之間的充分接觸。為了滿足第一個條件，可以采用固定化（生物膜）或沉淀性能良好的活性污泥（顆粒污泥）的方式。這一類反應器可以劃分為第二代厭氧反應器。如：厭氧濾器、厭氧流化床、UASB反應器。為了滿足第二個條件，必須采用高攪拌強度，措施包括高的反應器或者出水回流，這類反應器稱為第三代厭氧反應器。如：厭氧顆粒膨脹床反應器（EGSB）、厭氧內循環(huán)反應器（IC）、厭氧折板反應器（ABR）、厭氧序批式反應器（ASBR）等。

第三代厭氧生物反應器厭氧膨脹顆粒污泥床內循環(huán)反應器升流式污泥床過濾器填料EGSBICUBF

內循環(huán)(IC—InternalCirculation)厭氧反應器是荷蘭PaquesBV公司于1985年在UASB反應器的基礎上開發(fā)的新型高效厭氧反應器工藝。該工藝是為克服UASB反應器所存在的在處理中低濃度(CODCr在1500～2000mg／L以下)廢水時，為利于污泥顆粒化而控制較高的上升流速以及在處理高濃度廢水時因較高的負荷及大量產(chǎn)氣所造成的污泥流失的問題而研究開發(fā)的。因而，IC反應器不僅更適宜于中、低濃度廢水的處理，同時在處理高濃度廢水時，其運行負荷及處理能力將比UASB更高。五、IC反應器IC反應器的基本構造及工作原理IC反應器實際上是由上下兩個UASB(即第二反應室和第一反應室)一體化組合而成。底部為高負荷運行的第一反應室，上部為低負荷運行的第二反應室。第一反應室的集氣罩裝有氣提管，并通至位于IC項部的氣液分離室，氣液分離室底部則設有一通至IC底部的回流管?？傮w上，IC反應器由混合(進水布水)、主處理(第一反應室)、精處理(第二反應室)和回流等四個部分組成?；緲嬙霫C反應器由第一厭氧反應室和第二厭氧反應室疊加而成.每個厭氧反應室的頂部各設有一個氣—固—液三相分離器，如兩個UASB反應器單元上下重疊串聯(lián)。1-進水氣液分離器7-出水管2-沉淀區(qū)3-集氣管5-沼氣導管6-回流管4-三相分離器工作原理第一個UASB反應器產(chǎn)生的沼氣作為動力，實現(xiàn)下部混合液的內循環(huán)，使廢水獲得強化的預處理；IC反應器實際上是由兩個上下重疊的UASB反應器串聯(lián)組成。第二個UASB反應器對廢水繼續(xù)進行后處理，使出水可達到預期的處理要求。IC反應器的技術特點A、優(yōu)點：（1）容積負荷率高，水力停留時間短；（2）基建投資省，占地面積小；（3）節(jié)省能耗；（4）具有緩沖pH變化的能力；（5）出水水質穩(wěn)定；B、缺點：（1）出水中含較多的細微顆粒，加重后續(xù)處理的負擔；（2）反應器內部結構較復雜，增加了安裝和維護困難；構造特點：具有較大的高徑比(一般為4～8)，高度可達16～25m。IC反應器的高度為UASB的

3～4倍。工藝特點：1.混合液的內循環(huán)大大強化了泥水的混合接觸和傳質效果，保證了第一反應室內高濃度的污泥量。

2.通過內循環(huán)，使其上升流速得到大大提高，可達UASB反應器的20倍左右(10～20m／h)，因而其有機負荷遠高于uASB反應器。污泥特點：1.IC反應器中顆粒污泥的粒徑略大于UASB反應器中的顆粒污泥。

2.IC反應器中