第六章厭氧生物處理第1頁一、概述（一）厭氧生物處理技術(shù)發(fā)展第2頁（二）厭氧生物處理法基本原理1.凈化機理廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下，經(jīng)過厭氧微生物（包含兼氧微生物）作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)過程，也稱厭氧消化。第3頁厭氧消化過程：可劃分為三個連續(xù)階段（圖6-1，6-2）水解酸化階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲烷階段第4頁第5頁第6頁2.影響原因溫度；細菌對溫度適應性可分為低溫、中溫和高溫三個區(qū)：低溫消化10℃～30℃；中溫消化30℃~35℃；高溫消化50℃～56℃pH；甲烷細菌生長適宜pH范圍在6.8～7.2之間，產(chǎn)酸細菌對酸堿度不及甲烷細菌敏感，其適宜pH在4.5～8之間。第7頁有毒物質(zhì)；主要有毒物質(zhì)是重金屬和一些陽離子（表6-1）營養(yǎng)物質(zhì)配比；BOD:N:P＝（200～300）:5:1好氧中對應比值為：100:5:1碳氮百分比對厭氧消化影響最為主要攪拌上流式厭氧污泥床可經(jīng)過液流擴散方式進行攪拌另外，運行中注意安全。第8頁第9頁（二）厭氧生物處理特點1.優(yōu)點：（1）應用范圍廣：高、中、低有機廢水，難降解有機廢水（2）能耗低：無需充氧，沼氣可資源化，動力消耗僅是好氧1/10。第10頁（3）負荷高：有機容積負荷2～4kgBOD/m3.d（好氧）；2～10kgBOD/m3.d（厭氧）（4）剩下污泥量少：0.4～0.6kg/1kgCOD（好氧）0.02～0.1kg/1kgCOD（厭氧）且污泥濃縮性和脫水性很好。（5）氮、磷營養(yǎng)需要量較少：BOD:N:P=100:5:1(好氧)BOD:N:P=200:5:1(厭氧)第11頁（6）殺菌效果好：有一定殺菌作用，可殺死寄生蟲卵和病毒等。2.缺點（1）開啟、處理時間長：生物生長遲緩，設(shè)備開啟和處理時間長。（2）出水難以達標排放：需串連好氧處理（3）操作控制復雜：對環(huán)境要求比好氧嚴格，操作控制原因較復雜。第12頁（三）應用適合用于高、中、低濃度有機廢水，一些難降解有機廢水用厭氧生化是可降解。厭氧生物處理法主要處理對象是：高濃度有機工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水污泥、動植物殘體及糞便等。第13頁（四）分類1.厭氧接觸法工藝流程（圖6-4）工藝特點第14頁第15頁2.厭氧生物濾池法結(jié)構(gòu)：類似于普通好氧生物濾池優(yōu)缺點：優(yōu)點，處理能力較高，出水SS較低，操作方便，設(shè)備簡單，濾池內(nèi)能夠保持很高微生物濃度而不需要攪拌設(shè)備，不需要另設(shè)泥水分離設(shè)備。第16頁缺點，濾料費用較貴，濾料輕易堵塞，尤其是在濾池下部生物膜濃度很大，輕易堵塞；濾池清洗也還沒有簡單有效方法。所以，它主要適合用于含懸浮物很低溶解性有機物污染廢水。第17頁第18頁3.上流式厭氧污泥床反應器法（UASB）結(jié)構(gòu)與特點發(fā)展前途4.厭氧流化床法工藝流程圖6-7特點a.載體比表面積大；第19頁第20頁第21頁b.載體處于流化狀態(tài)，床層不易堵塞，因而適合各種高低濃度廢水處理；c.有機物凈化速度快；d.床內(nèi)生物膜停留時間較長，剩下污泥量少；e.占地少，結(jié)構(gòu)緊，投資省等。第22頁5.兩相厭氧法工藝過程與原理圖6-8特點優(yōu)點：耐沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定；兩階段反應不在同一反應器中進行，相互影響小，可更加好地控制工藝條件；消化效率高，尤其適合處理含懸浮固體多、難消化降解高濃度有機廢水。缺點：設(shè)備較多，流程和操作復雜。第23頁第24頁6.水解（酸化）法工藝原理與特征影響原因a.pH；b.水溫；c.底物種類和形態(tài)；d.污泥生物固體停留時間；e.水力停留時間。第25頁二、上流式厭氧污泥床（UASB）反應器（一）UASB反應器結(jié)構(gòu)主要包含主題部分和水封及沼氣處理（搜集、應用或處理）等從屬設(shè)施。第26頁第27頁第28頁1.反應區(qū)（1）厭氧污泥床a.容積普通占總?cè)莘e30％，對處理效率起極為主要作用。

降解量占總降解量70％～90％，有效降解產(chǎn)生大量沼氣b.含有很高污泥生物量40000～80000mg/L污泥由活性生物（或細菌）量占70％～80％以上高度發(fā)展顆粉污泥組成。c.沉降速度1.2～1.4cm/s。污泥體積指數(shù)為10～20ml/g。生物相組成復雜，桿菌、球菌、絲狀菌為主。d.小沼氣泡不停累積合并成大氣泡，上升降整床層良好混合。第29頁（2）污泥懸浮層在污泥床上部因為氣體攪動而形成污泥濃度相對較小懸浮層。a.占總?cè)莘e70％，污泥濃度低于污泥床，1.50～3.00*104mg/Lb.由高度絮凝污泥組成，非顆粒狀，沉速<顆粒污泥沉速污泥體積指數(shù)30～40mL/g，靠上升氣泡得到良好混合污泥懸浮層中絮凝污泥濃度自下而上逐步減小分布（狀態(tài)）擔負UASB反應器總有機降解量10～30％第30頁2.分離區(qū)（1）沉淀區(qū)a.沉淀位于頂部，作用：使因為水流夾帶而隨上升水流進入分離（出水）區(qū)固相顆粒（懸浮層帶入絮凝污泥）在此沉淀下來。沿底部斜壁滑下，回到反應區(qū)（經(jīng)懸浮層），污泥不流式，確保污泥床污泥濃度。第31頁b.氣泡與集氣室：經(jīng)過合理調(diào)整沉淀區(qū)水位高度，確保集氣室有效空間高度，預防空間破壞。氣泡帶著污泥和水上升進入分離區(qū)，氣泡碰到折射板折向四面，因為密度小，穿過水層進入氣室。c.溢流堰：經(jīng)三相分離后出水由溢流堰上部排出，從而實現(xiàn)三相分離。第32頁（2）三相分離器最主要設(shè)備，設(shè)計優(yōu)劣影響運行工藝及處理效果。國內(nèi)外研究較多，還未有公認比較成熟推薦方法。原因：①流動狀態(tài)較復雜，影響原因多，一些監(jiān)控測定難；②有些類型屬于專利產(chǎn)品；③現(xiàn)行應用形式較多，難以評定。第33頁第34頁3.進、配水系統(tǒng)（布水系統(tǒng)）（1）作用主要性：關(guān)鍵部分之一，合理設(shè)計對反應器有良好運行至關(guān)主要。兼有配水和水力攪拌作用。泥與水充分接觸，充分利用厭氧污泥，防溝流和死角。沼氣有一定攪拌作用，一定程度尚可預防溝流形成。所以產(chǎn)氣量越大，溝流形成可能性就越小，反之亦然。第35頁（2）設(shè)備已經(jīng)有各式各樣成功布水系統(tǒng)，但多數(shù)專利，設(shè)計參數(shù)未公開。（3）進水方式①進水方式與選擇標準A.方式：a.間隙式進水；b.脈沖式進水；c.連續(xù)均勻進水；d.連續(xù)進水和間隙回流相結(jié)合。第36頁B.選擇標準：依據(jù)：進水濃度與進水流量通常采取:c進水濃度很高時，HRT長，Q小才采取a,b,d等。第37頁②布水點布置（圖6-11、6-12）布水點數(shù)量a.一管一點式：一根布水管線僅為一個布水點供水優(yōu)點：易均勻布水，水頭損失小，不易堵塞，便于觀察，較理想。b.一管多點式：一根布水管線進入反應器后，直接（或分支后）以穿孔管形式成為多個布水點供水。第38頁第39頁第40頁第41頁第42頁（四）UASB主要設(shè)計參數(shù)有機負荷（反應器有效容積），簡稱容積負荷，kgCOD/(m3.d)過高：產(chǎn)酸>產(chǎn)甲烷率，pH下降，破壞正常運行，污泥流失>增加速率；過低：產(chǎn)氣率或有機物去除率提升，但容積產(chǎn)氣率下降，容積增大，利用率降低第43頁中溫消化時，取2-3kgCOD/（m3.d），高溫4-6kgCOD/（m3.d），上流式厭氧污泥床反應器厭氧濾池，厭氧流化床等新型厭氧工藝有機負荷在中溫下為5～15kgCOD/（m3.d）第44頁UASB反應器有效容積計算公式：V=QS0/NVV=tQ=AH式中：V－反應器有效容積，m3；Q－廢水流量，m3/d；S0－進水COD或BOD5濃度，g/L；Nv－COD或BOD5容積負荷，Kg/(m3.d);第45頁A－反應器橫截面積，m2；H－反應器有效高度，m；t－允許最大水力停留時間，h或d。當廢水濃度較低，V取決于水力停留時間；當廢水濃度較高，V取決于容積負荷與進液濃度；容積負荷值與反應器溫度，廢水性質(zhì)和濃度相關(guān)，形成顆粒污泥普通經(jīng)過試驗確定。上流速度Q/A=H/tHmax受Q/A限制第46頁進水配水系統(tǒng)要求：a.在底部均勻分配，防短路與不勻及溝流；b.考慮水力攪拌和漏氣攪拌對混合效果影響，防酸化。UASB配水形式：表6-2，點數(shù)計算依據(jù)樹枝管式，穿孔管式，多點多管第47頁三相分離器（GLS）：最有特點，最主要裝置圖6-15a.設(shè)計主要目標：分離和排放生物氣；有效預防污泥流式；污泥經(jīng)過斜板返回反應區(qū)；污泥膨脹時，防過量污泥進入沉降區(qū)；提升出水凈化效果；防上浮顆粒污泥洗出。第48頁第49頁設(shè)計應考慮問題：出水堰板前設(shè)置擋板；處理非常稀廢水時，常需要較復雜三相分離器以保留盡可能多污泥；注意克服浮沫問題。第50頁b.設(shè)計標準間隙和出水面截面積；分離器相對于出水液面位置；三相分離器傾角；分離器下氣液界面面積。第51頁c.主要功效：氣液分離、固液分離和污泥回流主要組成：氣封、沉淀區(qū)、回流縫設(shè)計內(nèi)容：沉淀區(qū)設(shè)計、回流縫設(shè)計和氣液分離設(shè)計d.設(shè)計關(guān)鍵點第52頁出水系統(tǒng)浮渣去除系統(tǒng)：由集氣室排出，攪拌下沉，可能存在，實例不多水封：H=H1-Hm=(h1+h2)-Hm材料與防腐：帶涂層碳鋼，聚丙烯鋼混凝土或拼裝結(jié)構(gòu)，GLS不銹鋼或塑料第53頁臭氣防護：反應器要封閉排泥設(shè)備：定時排泥，有排放口（底或GLS下0.5m）；均勻排泥（多設(shè)排泥口）穿孔管配水兼排泥。加熱保溫沼氣利用：產(chǎn)氣量估算，搜集，貯存第54頁三、厭氧微生物培養(yǎng)和馴化（一）培菌前準備人員準備設(shè)備與其它準備（二）培菌方法接種培養(yǎng)法逐步培養(yǎng)法第55頁（三）注意事項加緊開啟過程控制污泥投加量不加營養(yǎng)物質(zhì)沼氣安全問題（四）馴化：適應實際水質(zhì)第56頁四、UASB運行管理運行三大前提：（1）反應器內(nèi)形成沉降性能良好顆粒污泥或絮狀污泥；（2）由產(chǎn)氣和進水均勻分布所形成良好自然攪拌作用；（3