1、六 厭氧生物處理,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 厭氧生物處理基本原理 第三節(jié) 厭氧微生物生態(tài)學(xué) 第四節(jié) 早期厭氧反應(yīng)器 第五節(jié) 厭氧消化池 第六節(jié) 現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器 第七節(jié) 厭氧生物處理工藝的運(yùn)行管理,厭氧生物處理傳統(tǒng)上用于污泥的穩(wěn)定處理，利于厭氧微生物，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳的過程，也稱厭氧消化或污泥消化。 由于厭氧生物處理工藝反應(yīng)較慢，所以廢水處理很少采用。 隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，重點(diǎn)研究能回收能源氣體的厭氧處理技術(shù)，隨著厭氧生化過程研究深入和新型反應(yīng)器的開發(fā)，厭氧處理技術(shù)應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域，特別是用于處理高濃度有機(jī)廢水的處理中。,第一節(jié) 概述,（一）厭氧生物處理的發(fā)展 (1)厭氧生物處

2、理的發(fā)展可分為三個(gè)時(shí)期： 1）20世紀(jì)20年代前，主要用于廢水和糞便處理，代表性構(gòu)筑物是化糞池和法國的自動(dòng)凈化池。特點(diǎn)是停留時(shí)間長，出水水質(zhì)差。 2）隨著好氧工藝的發(fā)展，厭氧生物處理主要用于污泥的穩(wěn)定，主要用于污泥消化。 3）隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，厭氧生物處理在20世紀(jì)70年代后得到快速的發(fā)展，出現(xiàn)了有機(jī)負(fù)荷和處理效率高的厭氧生物處理工藝，用于處理高濃度有機(jī)廢水。,厭氧生物處理第三個(gè)時(shí)期典型厭氧反應(yīng)技術(shù)： 1)高厭氧生物量反應(yīng)器 2）兩相厭氧反應(yīng)技術(shù),(二)、厭氧生物處理工藝的發(fā)展簡史, 厭氧過程廣泛存在于自然界中； 1881年，法國，Louis Mouras ，“自動(dòng)凈化器”； 處理城市污水的

3、化糞池、雙層沉淀池等 處理剩余污泥的各種厭氧消化池等； HRT很長、處理效率很低、濃臭的氣味等；,70年代后，能源危機(jī)，現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器，厭氧消化工藝開始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理； 厭氧接觸法（Anaerobic Contact Process） 厭氧濾池（Anaerobic Filter、 AF ） 上流式厭氧污泥層（床）反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket (Bed)、UASB ) 厭氧流化床 (Anaerobic Fluidized Bed、AFB ) 厭氧附著膜膨脹床 (Anaerobic Attached Film Expanded Bed 、AAF

4、EB) 厭氧生物轉(zhuǎn)盤（Anaerobic Rotated Biological Disc、ARBD） 擋板式厭氧反應(yīng)器（Anaerobic Baffled Reactor、ABR）,現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器的主要特點(diǎn)： HRT與SRT分離，SRT相對很長，HRT則較短，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，處理效率也大大提高；,90年代以后，在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上又發(fā)展起來了EGSB和IC反應(yīng)器； EGSB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)到更高的有機(jī)負(fù)荷。,厭氧生物處理的發(fā)展第三個(gè)時(shí)期特征： 1)最大限度提高反應(yīng)器中生物持有量，通過比好氧反應(yīng)

5、器中高幾倍甚至幾十倍的生物量，使處理效率接近好氧處理效率。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出大量新型厭氧反應(yīng)器，其共同特征是有機(jī)負(fù)荷高、處理能力強(qiáng)。 2)厭氧細(xì)菌可分為產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌2大類，利用厭氧細(xì)菌的特點(diǎn)，采取相分離技術(shù)，開發(fā)出兩相厭氧反應(yīng)器，發(fā)揮不同厭氧菌群的各自特點(diǎn)，在各自的反應(yīng)器中優(yōu)化菌群功能，提高處理效率。,（三）厭氧生物處理的主要特征,主要優(yōu)點(diǎn)： 能耗低，且還可回收生物能（沼氣）； 污泥產(chǎn)量低； 厭氧微生物的增殖速率低， 產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率系數(shù)Y為0.150.34kgVSS/kgCOD， 產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率系數(shù)Y為0.03kgVSS/kgCOD左右， 好氧微生物的產(chǎn)率系數(shù)約為0. 50.6kgVSS/kg

6、COD。 厭氧微生物有可能對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；,主要缺點(diǎn)： 反應(yīng)過程較為復(fù)雜厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個(gè)連續(xù)的微生物過程； 對溫度、pH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； 氣味較大；含有SO4的廢水會產(chǎn)生硫化物和氣味； 為增加反應(yīng)器內(nèi)生物量，啟動(dòng)時(shí)間長（約數(shù)月）； 出水有機(jī)物濃度高，某些情況下出水水質(zhì)不能滿足排放到地表水體的要求； 水質(zhì)濃度低時(shí)產(chǎn)生甲烷的熱量不足以使水溫加熱到35 ； 對氨氮的去除效果不好；低溫下反應(yīng)速率低；等,70年代以來，由于能源危機(jī)、微生物學(xué)的發(fā)展和Hanget 技術(shù)的產(chǎn)生，厭氧生物處

7、理技術(shù)被逐步應(yīng)用于廢水處理。 （1 )厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)： 可適用于從高濃度到低濃度的廢水處理，工藝穩(wěn)定，運(yùn)行簡單； 能量消耗低； 高容積負(fù)荷：510 kgCOD/m3d 低污泥產(chǎn)率：0.150.2 kg/kg COD 可回收能源：甲烷 ( 沼氣 ) 0.350.45m3/kg COD, 2100025000 kJ/m3 低營養(yǎng)比：BOD5:N:P=200:5:1 具有更強(qiáng)的生化能力； 處理含表面活性劑廢水無泡沫問題； 可以降解好氧過程中不易生物降解物質(zhì)； 可以處理季節(jié)性排放的廢水 。,厭氧生物降解與好氧生物降解的比較,好氧生物降解 厭氧生物降解 微生物種類: 好氧微生物(較簡) 厭氧微生物(

8、復(fù)雜) 降解速率: 快 慢 降解途徑: 碳降解 氨降解 碳降解 對氧的要求: 適當(dāng)?shù)娜芙庋?無溶解氧 溫度要求: 常溫 常溫-中溫-高溫 環(huán)境條件: 適應(yīng)范圍寬 適應(yīng)范圍較窄 營養(yǎng)物質(zhì): 100:5:1 200:5:1 最終產(chǎn)物: H2O CO2 CH4 H2O CO2 基建費(fèi)用: 較低 較高 運(yùn)行費(fèi)用: 較高 較低 回收能源,幾種典型的厭氧反應(yīng)器示意圖p501,（四）厭氧生物處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀 1）應(yīng)用于高濃度和難降解有機(jī)廢水的處理，通過與后續(xù)好氧工藝聯(lián)用，使出水水質(zhì)滿足排放要求。 如高濃度淀粉廢水COD20000mg/L，直接采用好氧處理，則運(yùn)行費(fèi)用很高，經(jīng)過厭氧處理后出水COD降到300

9、0mg/L左右，再采取好氧處理，就可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)，厭氧過程也回收甲烷。單位COD甲烷產(chǎn)率：1gCOD生成350mLCH4,（四）厭氧生物處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀 2）用于污泥厭氧消化穩(wěn)定污泥 污泥厭氧消化是污泥穩(wěn)定的最重要的手段，污泥有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)，滅活了病原微生物，也回收了甲烷氣體。在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。,（四）厭氧生物處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀 3）有機(jī)垃圾的厭氧消化。 傳統(tǒng)垃圾處理方式是填埋、焚燒、和堆肥，對于有機(jī)垃圾采取厭氧發(fā)酵的方式，是一種新的嘗試，可以保證污染物的穩(wěn)定，減少污染，并回收能源氣體，當(dāng)然有機(jī)垃圾厭氧消化由于運(yùn)行費(fèi)用較高（溫度要求、攪拌），應(yīng)用仍較少。,（四）厭氧生物處理工藝的

10、應(yīng)用現(xiàn)狀 4）秸稈等生物質(zhì)的資源化。 為提高秸稈等生物質(zhì)資源的能量利用率，可將生物質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。,（五）厭氧生物處理工藝的發(fā)展方向 1）提高處理能力，提高反應(yīng)器厭氧微生物量。 2）充分發(fā)揮不同類型厭氧菌功能，優(yōu)化兩相厭氧技術(shù) 3）優(yōu)化反應(yīng)器流態(tài)，促進(jìn)顆粒污泥形成，提高反應(yīng)器厭氧微生物量，提高能源氣體回收效率。,第二節(jié) 厭氧生物處理基本原理,廢水的厭氧生物處理（厭氧消化）是指在無氧條件下，借助厭氧微生物的新陳代謝作用分解廢水中的有機(jī)物質(zhì)，并使之轉(zhuǎn)變成為小分子的無機(jī)物質(zhì)（主要是CH4、CO2、H2S等氣體）的處理過程。,（一）經(jīng)典厭氧消化過程（2 階段理論）： （1）酸性發(fā)酵階段：即由發(fā)酵性細(xì)

11、菌把復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)行水解和發(fā)酵（酸化），形成脂肪酸（揮發(fā)酸）、醇類、CO2和H2等 。 （2）堿性或甲烷發(fā)酵階段，由產(chǎn)甲烷細(xì)菌將第一階段的一些發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過程。,（二）3 階段理論 1979年研究針對產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)乙酸菌的研究，認(rèn)為產(chǎn)甲烷菌不能利用除乙酸、CO2/H2和甲醇外的大分子有機(jī)酸和醇，大分子大分子有機(jī)酸和醇需經(jīng)過產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用轉(zhuǎn)化為乙酸、 CO2和H2后被產(chǎn)甲烷菌利用。,（二）3 階段理論 1）水解和發(fā)酵階段 在該階段，復(fù)雜有機(jī)物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡單有機(jī)物，如纖維素經(jīng)過水解轉(zhuǎn)化為簡單的糖類；蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的氨基酸；脂肪類轉(zhuǎn)化為脂肪酸和甘

12、油；（水解） 然后，這些簡單有機(jī)物在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等。 參與這個(gè)階段的水解發(fā)酵細(xì)菌主要是厭氧菌和兼性厭氧菌。,3 階段理論 2）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 在該階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇外的第一階段的中間產(chǎn)物如丁酸等轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，并有CO2產(chǎn)生。,3 階段理論 3）產(chǎn)甲烷階段,（三）4 階段理論 1）水解和發(fā)酵階段 在該階段，復(fù)雜有機(jī)物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡單有機(jī)物，如纖維素經(jīng)過水解轉(zhuǎn)化為簡單的糖類；蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的氨基酸；脂肪類轉(zhuǎn)化為脂肪酸和甘油；（水解） 然后，這些簡單有機(jī)物在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化為乙酸、

13、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等。 參與這個(gè)階段的水解發(fā)酵細(xì)菌主要是厭氧菌和兼性厭氧菌。,4 階段理論 2）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 在該階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇外的第一階段的中間產(chǎn)物如丁酸等轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，并有CO2產(chǎn)生。,4 階段理論 3）同型產(chǎn)乙酸階段 同型產(chǎn)乙酸菌利用H2和CO2合成乙酸，這時(shí)產(chǎn)乙酸量較少。,4 階段理論 4）產(chǎn)甲烷階段,水解酸化細(xì)菌功能表現(xiàn)在兩方面： 1.將大分子不溶性有機(jī)物在水解酶的催化作用下水解成小分子的水溶性有機(jī)物； 2.將水解產(chǎn)物吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的酶系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化，將一部分供能源使用的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為代謝產(chǎn)物，排入細(xì)胞外的水溶液里，成為參與下一階段生化反應(yīng)的

14、細(xì)菌群可利用的基質(zhì)（脂肪酸、醇類等）。,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用是什么？ 第一階段的發(fā)酵產(chǎn)物中除可供產(chǎn)甲烷細(xì)菌直接利用的甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺類外，還有許多其他重要的有機(jī)代謝產(chǎn)物，如三碳及三碳以上的直鏈脂肪酸、二碳及二碳以上的醇、酮和芳香族有機(jī)酸等。這些有機(jī)物至少占發(fā)酵基質(zhì)的50%以上。這些產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為甲烷，就是依靠產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用。,什么是同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌 ？ 在厭氧條件下能產(chǎn)生乙酸的細(xì)菌有兩類：一類是異養(yǎng)型厭氧細(xì)菌，能利用有機(jī)基質(zhì)產(chǎn)生乙酸，另一類是混合營養(yǎng)型厭氧細(xì)菌，既能利用有機(jī)基質(zhì)產(chǎn)生乙酸，也能利用分子氫和二氧化碳產(chǎn)生乙酸。前者就是酸化細(xì)菌，后者則是同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌。,產(chǎn)甲烷菌 產(chǎn)甲烷菌

15、是參與厭氧消化過程的最后一類也是最重要的一類細(xì)菌群，它們和參與厭氧消化過程的其他類型細(xì)菌的結(jié)構(gòu)有顯著的差異。常見的產(chǎn)甲烷菌有：球狀、桿狀和螺旋狀等。 根據(jù)甲烷菌對溫度的適應(yīng)范圍，將其分為三類：低溫菌（2025）、中溫菌（3045）和高溫菌（4575）。已鑒定的產(chǎn)甲烷菌中，大多數(shù)是中溫菌。,（四）厭氧生物處理過程分析 1 水解階段 水解階段可定義為復(fù)雜的非溶解性有機(jī)物質(zhì)在產(chǎn)酸細(xì)菌胞外水解酶的作用下被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性小分子有機(jī)物過程。這些小分子有機(jī)物如葡萄糖、氨基酸等能溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌利用。 一般認(rèn)為產(chǎn)甲烷菌是厭氧處理受限步驟，但對難降解、高分子有機(jī)物及污泥消化而言，水解過程非常緩慢，

16、是影響厭氧處理限速步驟。 水解階段主要影響因素有：溫度、水力停留時(shí)間、有機(jī)質(zhì)組成、有機(jī)質(zhì)顆粒大小、pH、氨氮濃度等。,（四）厭氧生物處理過程分析 2 發(fā)酵階段 發(fā)酵階段可定義為有機(jī)物既是電子受體也是電子供體的生物降解反應(yīng)，產(chǎn)酸菌將水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的脂肪酸和醇為主的末端產(chǎn)物，同時(shí)產(chǎn)生新生物質(zhì)，這一過程稱為酸化。 產(chǎn)酸發(fā)酵速率很快，產(chǎn)酸發(fā)酵末端產(chǎn)物的組成取決于進(jìn)水負(fù)荷、停留時(shí)間、底物種類和參與微生物種類?？煞譃槎∷?、乙酸為主要末端產(chǎn)物的丁酸發(fā)酵；丙酸、乙酸為主要末端產(chǎn)物的丙酸發(fā)酵及以乙醇、乙酸為主要末端產(chǎn)物的乙醇發(fā)酵。,（四）厭氧生物處理過程分析 3 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段是將產(chǎn)酸發(fā)酵

17、階段2C以上有機(jī)酸和醇轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣和CO2的過程，并產(chǎn)生新的細(xì)胞物質(zhì)。需要注意的是乙醇、丁酸、丙酸的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程不能自發(fā)進(jìn)行，需要降低產(chǎn)物氫氣的分壓才能進(jìn)行。所以必須保障氫的利用或釋放，要不容易造成酸積累。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌為產(chǎn)甲烷菌提供底物，產(chǎn)甲烷菌利用氫也為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件。,（四）厭氧生物處理過程分析 4 同型產(chǎn)乙酸階段 少量同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌也可利用氫氣和CO2合成。,（四）厭氧生物處理過程分析 5 產(chǎn)甲烷階段 產(chǎn)甲烷階段是由嚴(yán)格的專性厭氧菌（產(chǎn)甲烷菌）將上一階段的小分子酸、醇CO2和氫氣轉(zhuǎn)化為甲烷的過程。產(chǎn)甲烷菌對pH、ORP、溫度、堿度等都有嚴(yán)格的要求，因此常是厭氧生物處理過

18、程的限速步驟。,理論產(chǎn)生甲烷量：,1、糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過厭氧消化能轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2等 氣體，這樣的混合氣體統(tǒng)稱為沼氣；產(chǎn)生沼氣的數(shù)量和成分取決于被消化的有機(jī)物的化學(xué)組成，一般可以用下式進(jìn)行估算： 2、理論上認(rèn)為，1gCOD在厭氧條件下完全降解可以生成0.25 gCH4，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)；由于一部分沼氣（主要是其中的CO2）會溶解在出水中而被帶走，同時(shí)，一小部分有機(jī)物還會被用于微生物細(xì)胞的合成，所以實(shí)際的產(chǎn)氣量要比理論產(chǎn)氣量小。,（五）其他厭氧生物處理過程,硫酸鹽還原過程：

19、又叫硫酸鹽呼吸或反硫化作用 1.定義：在厭氧條件下，化能異養(yǎng)型硫酸菌還原細(xì)菌利用廢水中的有機(jī)物作為電子供體，將氧化態(tài)硫化物還原為硫化物的過程 2.硫酸鹽在處理中的危害： （1）與產(chǎn)甲烷菌競爭底物，抑制產(chǎn)甲烷菌的生成。 （2） H2S對產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧細(xì)菌抑制。影響沼氣產(chǎn)量和利用。 3.解決辦法：用兩相厭氧生物處理工藝中的產(chǎn)酸相先期還原硫酸菌。,反硝化與厭氧氨氧化：,1.無氧條件下存在：NH4+和NO2-化能異養(yǎng)型硫酸菌 2.定義：在厭氧條件下，過程為厭氧氨氧化 3.有氧條件： NH4+ NH2OH NO2- NO3 4.厭氧條件： NO3- NO2- NO N2O N2,（一) 影響產(chǎn)酸細(xì)菌

20、的主要生態(tài)因子,pH值：影響代謝速度及生長速度，并且影響發(fā)酵類型。 最適范圍67， 2.氧化還原電位(ORP):影響生物種群中專性厭氧和兼性厭氧細(xì)菌的 比例，最適范圍200mV至300mV 3.堿度:保證系統(tǒng)具有良好的緩沖能力，避免pH過低而導(dǎo)致某些厭氧 細(xì)菌受到抑制 4.溫度：厭氧微生物的生長及代謝速率，最佳35攝氏度。 5.水力停留時(shí)間和有機(jī)負(fù)荷 ，影響末端產(chǎn)物及酸化效率,甲烷階段是厭氧消化速率的控制階段，以甲烷菌的影響因素為主,第三節(jié) 厭氧微生物生態(tài)學(xué),(二） 影響甲烷細(xì)菌的主要生態(tài)因子,溫度因素 1、中溫（30-36） 2、高溫（50-53）,接觸與攪拌 1. 攪拌作用： 加速熱傳均勻

21、底物供給將底物傳質(zhì)到細(xì)菌表面提高負(fù)荷 2. 攪拌與不攪拌：產(chǎn)氣量增加30% 3. 方法：泵+水射器 消化氣循環(huán) 混合攪拌法 4. 接觸的作用：提高傳質(zhì)速率，厭氧污泥與介質(zhì)間的液膜厚度，布 水系統(tǒng)。,生物固體停留時(shí)間（污泥齡）與負(fù)荷 1. 停留時(shí)間 c=Mr/e 其中： Mr 消化池內(nèi)總生物量 e=Me/t 消化池每日排出的生物量； Me排出的生物總量， t排泥時(shí)間 2. 投配率每日投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分?jǐn)?shù),營養(yǎng)物與C/N比 C5H7NO3即細(xì)胞合成C/N=5：1，要求C/N=（10-20）：1 C/N高，細(xì)胞的氮不足，水中緩沖能力下降，PH下降 C/N低，氮量上升，銨鹽積累，抑

22、制消化,有毒物質(zhì) 例如：重金屬Cu2+、Hg2+ 1.重金屬對甲烷消化的抑制 與酶結(jié)合，使酶的作用消失 RSH+Me+RSMe+H+ Me及氫氧化物的絮凝作用，使酶沉淀 2.陰離子的毒害作用 如S2-的毒害作用,pH、堿度和ORP 1. 產(chǎn)甲烷菌 6.6-7.5 2.緩沖劑: CO2和 NH3（NH3、NH4+） H+HCO3-H2CO3組成緩沖液 電離常數(shù)：K+=H+HCO3-/H2CO3 pH=-lgK+lg(HCO3-/CH2CO3) 應(yīng)保持500mg/l的堿度，防止pH下降，緩沖能力弱， ORP需要300 500mV之間為合適,（三） 影響硫酸鹽還原菌的主要生態(tài)子,（四） 厭氧生化反應(yīng)

23、動(dòng)力學(xué),反應(yīng)方程式,其中： -dS/dt底物去除速率，質(zhì)量/體積.時(shí)間； k單位質(zhì)量底物的最大利用速率，質(zhì)量/細(xì)菌質(zhì)量； S可降解的底物，質(zhì)量/體積； Ks半速度常數(shù)，質(zhì)量/底物體積，即在生長速率等于最 大生長速率1/2時(shí)的底物濃度； X細(xì)菌濃度，質(zhì)量/體積； dx/dt細(xì)菌增長速率，質(zhì)量/體積時(shí)間； Y細(xì)菌產(chǎn)率，細(xì)菌質(zhì)量/底物質(zhì)量； b細(xì)菌衰亡速率系數(shù)，d-1,甲烷階段是厭氧消化速率的控制因素，因此，厭氧消化動(dòng)力學(xué)是以該階段作為基礎(chǔ)建立的,（五） 厭氧生物處理過程中微生物優(yōu)勢種群的演替 及相互關(guān)系,1.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長繁殖的底物 2.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造了適宜的氧化還原電位

24、3.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除了有毒物質(zhì) 4.產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)酸細(xì)菌的生化反應(yīng)解除了反饋抑制 5.產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中的適宜pH值,微生物的相互關(guān)系：,第四節(jié) 早期的厭氧生物反應(yīng)器,從1881年到上世紀(jì)20年代； 1881年，法國Mouras的自動(dòng)凈化器； 1891年，英國Moncriff的裝有填料的升流式反應(yīng)器； 1895年，英國設(shè)計(jì)的化糞池（Septic Tank ）； 1905年，德國的Imhoff Tank池 （又稱隱化池、雙層沉淀池）,Septic Tank,進(jìn)水,出水,浮渣,污泥,氣體,Travis池的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖,污泥層,消化區(qū),沉淀區(qū),沉淀區(qū),氣體,Imhoff

25、Tank,雙層沉淀池的結(jié)構(gòu)示意圖,氣體,污泥層,消化區(qū),沉淀區(qū),沉淀區(qū),氣體,氣體,出水,進(jìn)水,沉淀區(qū),沉淀區(qū),截面圖,平面圖,早期厭氧生物反應(yīng)器的特點(diǎn)：,對廢水的處理主要是沉淀，有些還能對沉淀下來的污泥進(jìn)行部分處理； 停留時(shí)間較長，水力停留時(shí)間沒有和污泥停留時(shí)間分離，污泥濃度低，混合效果差，出水水質(zhì)不好； 目前化糞池由于簡易方便，仍有應(yīng)用，主要起到沉淀分離作用。,第五節(jié) 厭氧消化池,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，SRT仍約等于HRT，污泥濃度受限 1927年，加熱裝置； 隨后，機(jī)械攪拌器； 50年代初，沼氣循環(huán)攪拌裝置； 高速消化池，至今仍是污泥處理的主要技術(shù)。

26、,一、消化池的類型與構(gòu)造,主要應(yīng)用范圍： 處理剩余污泥， 處理固體含量很高的有機(jī)廢水； 主要作用： 將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)檎託猓?將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定性較好的腐殖質(zhì)； 提高污泥的脫水性能； 可減少污泥體積1/2以上； 滅活致病微生物。,1、消化池的分類：,按形狀：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形； 按池頂結(jié)構(gòu)：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式； 按運(yùn)行方式：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。,A、傳統(tǒng)消化池：,又稱低速消化池，無加熱和攪拌裝置； 有分層現(xiàn)象：只有部分容積有效； 消化速率很低，HRT很長（3090天）。,浮渣層,上清液層,反應(yīng)層,熟污泥層,沼氣氣室,B、高速消化池,設(shè)有加熱和攪拌裝置； 縮短了HRT，提高了

27、沼氣產(chǎn)量，在中溫（3035C）條件下，一般消化時(shí)間為15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。,C、兩級消化池,兩級串聯(lián)，第一級是高速消化池，第二級則不設(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； 二者的HRT的比值可采用1 : 1 4 : 1，一般為2 : 1 。,（二）厭氧消化池中的加熱, 池內(nèi)蒸汽直接加熱： 設(shè)備簡單，局部污泥易過熱，會影響厭氧微生物的正常活動(dòng)，并會增加污泥含水率； 池外加熱： 把污泥預(yù)熱后投配到消化池中，所需預(yù)熱的污泥量較少，易于控制；預(yù)熱溫度較高，有利于殺滅蟲卵；不會對厭氧微生物不利；但設(shè)備較復(fù)雜。,污泥熱交換器杭州四

28、堡污水廠,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,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)均會產(chǎn)生大量沼氣； 沼氣的熱值很高（一般為2100025000 kJ/m3， 即50006000 kCal/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：,沼氣組成成分： CH4 ：5070%， CO2 ：2030%， H2 ：25%， N2 ：10%， H2S：微量； 沼氣產(chǎn)率： 每處理單位體積生污泥所產(chǎn)生的沼氣量， 即m3沼氣/m3生污泥；,高碑店沼氣柜,高碑店沼氣發(fā)電機(jī),第六節(jié) 現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器,一、厭氧接觸法工藝 二、厭氧濾池工藝 三、上流式

29、厭氧污泥床（UASB）工藝 四、其它厭氧工藝,70年代末，通過大量的研究工作成功地開發(fā)了多種新型的厭氧生物處理工藝。 高效厭氧處理系統(tǒng)必須滿足三個(gè)條件： a. 能夠保持大量的厭氧污泥和足夠長的污泥齡； b. 保證進(jìn)水與污泥之間有充分的接觸； c. 有良好的氣水分離裝置。,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； 1955年，Schroepter首先提出了厭氧接觸法 參考活性污泥法，增設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)； 處理能力提高，應(yīng)用于食品包裝廢水的處理； 標(biāo)志著厭氧技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的開端。 隨后: AF(Anaerobic Filter)、UASB(Upflow Ana

30、erobic Sludge Blanket)、AAFEB(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)、AFB(Anaerobic Fluidized Bed)等,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狀態(tài)，而是呈附著生長； 容積負(fù)荷大大提高，水力停留時(shí)間顯著縮短； 應(yīng)用于高濃度有機(jī)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)廢水、屠宰廢水等； 也能應(yīng)用于城市廢水等低濃度廢水的處理； 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。,一、厭氧接觸法（Anaerobic Contact Proc

31、ess）,1、厭氧接觸法的工藝流程,2、厭氧接觸法的特點(diǎn),污泥回流是其最大的特點(diǎn)； 污泥回流使得HRT與SRT分離：,厭氧反應(yīng)器產(chǎn)泥量很少，幾乎不排剩余污泥，則Qw = 0， 則有：,2、厭氧接觸法的特點(diǎn),在普通高速厭氧消化池中， Xe = X， 所以：c = SRTHRT， 因此在中溫條件下，為了滿足產(chǎn)甲烷菌的生長，SRT要求2030d，因此高速厭氧消化池的HRT為2030d。,對于厭氧接觸法，由于X Xe，所以HRTSRT； X越大，Xe越小，則HRT就可越短。,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510 gVSS/l； 有機(jī)容積負(fù)荷高， 中溫，COD負(fù)荷16 k

32、gCOD/m3.d，去除率為7080%；BOD5負(fù)荷0.52.5 kgBOD/m3.d，去除率8090%； 出水水質(zhì)較好； 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。,厭氧接觸法存在的問題,最大的問題是污泥的沉淀： 污泥上附著有小氣泡； 二沉池中污泥易上浮。 改進(jìn)措施： 真空脫氣設(shè)備（真空度為500mmH2O）； 增加熱交換器，使污泥驟冷，暫時(shí)抑制厭氧污泥的活性。,二、厭氧生物濾池,1、厭氧生物濾池的工藝特征 60年代末，美國，Young和McCarty 1972年，第一座生產(chǎn)性AF投入運(yùn)行 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以生物膜形

33、態(tài)生長的微生物群體，在濾料的空隙中則截留了大量的懸浮生長的微生物，廢水通過濾料層(上向流或下向流)時(shí)，有機(jī)物被截留、吸附及分解。,2、厭氧生物濾池的構(gòu)造特征,升流式厭氧生物濾池,進(jìn)水,填料,布水系統(tǒng),其它形式的厭氧生物濾池,降流式厭氧生物濾池,其它形式的厭氧生物濾池,升流式混合型厭氧生物濾池,(4)、厭氧生物濾池的運(yùn)行特征：,生物膜厚度約為14mm；生物固體濃度沿濾料層高度而有變化； 適合于處理多種類型、濃度的有機(jī)廢水， 有機(jī)負(fù)荷為0.216 kgCOD/m3.d； 當(dāng)進(jìn)水濃度過高時(shí)，應(yīng)采用出水回流的措施： 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。,厭氧生物濾池

34、的優(yōu)缺點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)： 生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高； SRT長，可縮短HRT，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； 無需回流污泥，運(yùn)行管理方便； 運(yùn)行穩(wěn)定性較好。,缺點(diǎn)： 體積利用率較低，濾料易堵塞,三、上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器,Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor, 簡稱UASB 反應(yīng)器； 70年代，荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)，Lettinga教授,世界范圍內(nèi)厭氧工藝的應(yīng)用情況（截止1999年3月共1303個(gè)項(xiàng)目）,國內(nèi)厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用（共219個(gè)項(xiàng)目）,1 USAB工藝的工作原理,升流式厭氧污泥床集生物反應(yīng)與沉淀于一體的

35、厭氧反應(yīng)器，污水從下部流入，通過布水系統(tǒng)、厭氧顆粒污泥層、三相分離器，污水從上部溢流堰流出。,2、UASB反應(yīng)器的工藝特征：,在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣、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)； 反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥： 直徑為0.10.5cm，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。 污泥濃度可達(dá)50gVSS/l以上，污泥齡一般為30天以上； 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； 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； 無需設(shè)置填料，節(jié)省費(fèi)用，提高容積利用率。,3、UASB反

36、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)計(jì)和施工； 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。 主要有兩種型式： 1）開敞式UASB反應(yīng)器 2）封閉式UASB反應(yīng)器,1）開敞式UASB反應(yīng)器,頂部不加密封，或僅加一層不密封的蓋板； 多用于處理中低濃度的有機(jī)廢水； 構(gòu)造較簡單，易于施工安裝和維修。,2）封閉式UASB反應(yīng)器,頂部加蓋密封; 在液面與池頂之間形成了氣室； 適用于處理高濃度的有機(jī)廢水； 其池頂可以做成浮蓋式。,4、UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥,能形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的重要特征； 顆粒污泥的形成與成熟，

37、是保證UASB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。,顆粒污泥的形成與培養(yǎng)； 顆粒污泥的理化性質(zhì)與微生物組成； 顆粒污泥的微觀結(jié)構(gòu)； 顆粒污泥的微生物分布,（1）顆粒污泥的形成與培養(yǎng),運(yùn)行時(shí)間（d）,以消化污泥接種的UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的變化,顆粒污泥形成初期時(shí)的掃描電鏡照片（運(yùn)行第77天）,顆粒污泥基本成熟后的掃描電鏡照片（運(yùn)行第120天）,顆粒污泥成熟后的掃描電鏡照片（運(yùn)行180天）,高溫顆粒污泥,中溫顆粒污泥,成熟顆粒污泥表面細(xì)菌的分區(qū)分布,顆粒污泥的培養(yǎng)條件,一般需要13個(gè)月； 可分為：啟動(dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期； 接種污泥的選擇； 維持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、pH值等； 污泥負(fù)荷

38、0.050.1 kgCOD/kgSS.d， 容積負(fù)荷應(yīng)小于0.5 kgCOD/m3.d； 保持反應(yīng)器中低的VFA濃度； 表面水力負(fù)荷應(yīng)大于0.3 m3/m2.d，淘汰絮狀污泥； 進(jìn)水中可適當(dāng)提供無機(jī)微粒，如鈣和鐵，同時(shí)應(yīng)補(bǔ)充微量元素(如Ni、Co、Mo),（2）顆粒污泥的理化性質(zhì),外觀及顏色： 粒徑： 沉速： 影響因素： 基質(zhì)類型或進(jìn)水水質(zhì)； 運(yùn)行工況負(fù)荷、溫度、pH值；,1）顆粒污泥的外觀：,形狀多種多樣，呈卵形、球形、絲狀等； 平均直徑為1 mm,一般為0.12 mm，最大可達(dá)35 mm； 顏色多為黑色、灰色、灰白色，其它還有淡黃色、暗綠色、紅色等；,2）顆粒污泥粒徑分布及其變化,顆粒污泥

39、的沉速及其變化,（3）顆粒污泥的組成,各類微生物、無機(jī)物、胞外多聚物等，VSS/SS一般為7090%； 主體是微生物，包括水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌，或硫酸鹽還原菌等，細(xì)菌總數(shù)為141012個(gè)/gVSS； 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； C、H、N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855%；其中的FeS、Ca2+等對于顆粒的穩(wěn)定性有著重要的作用。,（4）顆粒污泥的類型,A型顆粒污泥：,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，約為0.10.1 mm。,B型顆粒污泥：,C型顆

40、粒污泥：,以絲狀甲烷桿菌為主體，也稱桿菌顆粒； 表面規(guī)則，外層纏繞甲烷桿菌的絲狀體； 出現(xiàn)頻率較高； 密度為1.0331.054 g/cm3 ，粒徑約為13 mm。,絲狀細(xì)菌纏繞惰性微粒而成，也稱絲菌顆粒； 大而重，粒徑為15 mm，比重為1.011.05，沉降速度為510 mm/s。,影響顆粒污泥類型的因素,廢水中化學(xué)物質(zhì)(營養(yǎng)基質(zhì)和無機(jī)物) 反應(yīng)器的工藝條件(水力表面負(fù)荷和產(chǎn)氣強(qiáng)度) 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。,（5）顆粒污泥的微觀結(jié)構(gòu),顆粒污泥實(shí)際上是一種生

41、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)菌形成了一條完整的食物鏈，有利于種間氫和種間乙酸的傳遞，因此其活性很高。 成層分布，即外層中占優(yōu)勢的細(xì)菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌； 層狀結(jié)構(gòu) 孔穴與通道結(jié)構(gòu),層狀結(jié)構(gòu),層狀結(jié)構(gòu),層狀結(jié)構(gòu),孔穴與通道結(jié)構(gòu),孔穴與通道結(jié)構(gòu),5、UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算,尚無完整的工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法； 主要內(nèi)容有： 池型選擇，有效容積的確定以及主要部位的尺寸； 設(shè)計(jì)進(jìn)水配水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)和三相分離器等； 其它：排泥和排渣系統(tǒng)等。,1）UASB反應(yīng)器容積的確定：,UASB反應(yīng)器的有效容積(包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)) 多采用進(jìn)水容積負(fù)荷法確定，即：,Q廢水流量，m3/d； S

42、i進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgCOD/l； Lv COD容積負(fù)荷，kgCOD/m3.d,容積負(fù)荷與反應(yīng)溫度、廢水性質(zhì)和濃度以及是否形成顆粒污泥有關(guān)； 對于食品工業(yè)廢水或與之性質(zhì)相近的廢水，一般可形成顆粒污泥，在不同的反應(yīng)溫度下的進(jìn)水容積負(fù)荷如下：,UASB容積負(fù)荷的確定：,2）進(jìn)水配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：,脈沖式布水與連續(xù)流布水 底部穿孔管與分枝管 上部一管一孔式配水,UASB反應(yīng)器的布水裝置脈沖式布水,UASB反應(yīng)器的布水裝置上配水,3）三相分離器的設(shè)計(jì),三相分離器的基本構(gòu)造,三相分離器的布置形式,三相分離器的設(shè)計(jì)方法, 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)： 表面負(fù)荷應(yīng)小于1.0m3/m2.d； 集氣罩斜面的坡度應(yīng)為5560；

43、沉淀區(qū)的總水深應(yīng)不小于1.5m， 沉淀區(qū)的停留時(shí)間為1.52.0h。 回流縫的設(shè)計(jì)： 氣液分離的設(shè)計(jì)：,UASB反應(yīng)器中的三相分離器,UASB反應(yīng)器中的三相分離器,UASB反應(yīng)器的三相分離器PAQUES,UASB反應(yīng)器的三相分離器BIOTHANE,4）UASB反應(yīng)器中的沼氣系統(tǒng),UASB反應(yīng)器中的沼氣系統(tǒng)沼氣柜,其它,5）出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6）浮渣清除系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7）排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8）加熱和保溫； 9）防腐；等,6、UASB反應(yīng)器的工程實(shí)例（1）北京啤酒廠,6、UASB反應(yīng)器的工程實(shí)例（2）合肥啤酒廠,6、UASB反應(yīng)器的工程實(shí)例（3）駐馬店華中制藥廠,6、UASB反應(yīng)器的工程實(shí)例（4）武漢東西

44、湖啤酒廠,格柵井,調(diào)節(jié)池,污泥脫水機(jī)房,泥餅外運(yùn),圖例,UASB反應(yīng)器,氧化溝,污水管線,污泥管線,沼氣管線,回流管線,沉淀池,濃縮池,集泥井,武漢歐聯(lián)東西湖啤酒廢水處理流程圖,出水,水封罐,脫硫塔,原廢水,四、其它厭氧生物處理工藝,厭氧膨脹床和厭氧流化床 厭氧擋板反應(yīng)器 兩相厭氧消化工藝 厭氧生物轉(zhuǎn)盤,（一）厭氧膨脹床和厭氧流化床,Anaerobic (Attached Film) Expanded Bed & Anaerobic Fluidized Bed Reactors (AAFEB & AFB) 1、反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu),載體與流化,載體：固體顆粒，如：石英砂、陶粒、活性炭、無煙煤和沸石

45、等，粒徑一般為0.21mm； 出水回流使載體顆粒膨脹或流化； 膨脹床床體內(nèi)載體略有松動(dòng)，載體間空隙增加但仍保持互相接觸； 流化床上升流速大，使載體可在床體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)而互不接觸。,2、主要特點(diǎn)：,主要優(yōu)點(diǎn)： 細(xì)載體的比表面積大，生物濃度很高（30gVSS/l）； 有機(jī)負(fù)荷高（1040kgCOD/m3.d），HRT較短； 較好的耐沖擊負(fù)荷的能力，運(yùn)行穩(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，剩余污泥量少； 可應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水或低濃度的城市廢水。,主要缺點(diǎn)： 載體的流化耗能較大； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行要求高。,(二)厭氧擋板反應(yīng)器,1、工藝流程： 垂直擋板將反應(yīng)

46、器分隔為數(shù)個(gè)上向流和下向流室。,出水,升流區(qū),沼氣,進(jìn)水,降流區(qū),污泥層,氣室,垂直折流擋板厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖,進(jìn)水,出水,沼氣,沉渣及剩余污泥,內(nèi)套筒,中套筒,填料,氣室,沉淀區(qū),出水槽,(二)厭氧擋板反應(yīng)器,2、主要特點(diǎn)： 與厭氧生物轉(zhuǎn)盤相比，可省去轉(zhuǎn)動(dòng)裝置； 與UASB相比，可不設(shè)三相分離器而截流污泥； 啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間較短，運(yùn)行較穩(wěn)定； 不需設(shè)置混合攪拌裝置； 不存在污泥堵塞問題。,(二)厭氧擋板反應(yīng)器,3、應(yīng)用情況： 多處于小試階段； McCarty的研究結(jié)果：,（三）兩相厭氧消化工藝,1、工藝流程與特點(diǎn)：,（三）兩相厭氧消化工藝,70年代后，隨著厭氧微生物學(xué)研究不斷深入應(yīng)運(yùn)而生的；

47、 著重于工藝流程的變革，而非反應(yīng)器構(gòu)造的變革； 在單相反應(yīng)器中，存在著脂肪酸的產(chǎn)生與被利用之間的平衡，維持兩類微生物之間的協(xié)調(diào)與平衡十分不易； 兩相厭氧消化工藝就是為了克服單相厭氧消化工藝的上述缺點(diǎn)而提出的； 兩個(gè)反應(yīng)器中分別培養(yǎng)發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌，并控制不同的運(yùn)行參數(shù)，使其分別滿足各自的最適生長條件； 反應(yīng)器可采用前述任一種反應(yīng)器，二者可相同也可不同。,（三）兩相厭氧消化工藝,兩相工藝最本質(zhì)的特征是實(shí)現(xiàn)相的分離，方法主要有： 化學(xué)法： 投加抑制劑或調(diào)整氧化還原電位，抑制產(chǎn)甲烷菌在產(chǎn)酸相中的生長； 物理法： 采用選擇性的半透膜使進(jìn)入兩個(gè)反應(yīng)器的基質(zhì)有顯著的差別，以實(shí)現(xiàn)相的分離； 動(dòng)力學(xué)控制法：

48、 利用產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在生長速率上的差異，控制兩個(gè)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間不同，使產(chǎn)甲烷菌無法在產(chǎn)酸相中生長；,（三）兩相厭氧消化工藝,有機(jī)負(fù)荷比單相工藝明顯提高； 產(chǎn)甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌活性得到提高，產(chǎn)氣量增加； 運(yùn)行更加穩(wěn)定，承受沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)； 當(dāng)廢水中含有SO42-等抑制物質(zhì)時(shí)，其對產(chǎn)甲烷菌的影響由于相的分離而減弱； 對于復(fù)雜有機(jī)物（如纖維素等），可提高其水解反應(yīng)速率，因而提高了其厭氧消化的效果。,（三）兩相厭氧消化工藝,2、應(yīng)用情況 （1）比利時(shí)肯特大學(xué)的Anodex工藝,（三）兩相厭氧消化工藝,（2）荷蘭：淀粉廢水,（三）兩相厭氧消化工藝,（3）我國首都師范大學(xué)：豆制品廢水,（三）兩

49、相厭氧消化工藝,（4）其它,(四)厭氧生物轉(zhuǎn)盤,1、構(gòu)造及工藝流程：,進(jìn)水,出水,沼氣,氣室,轉(zhuǎn)盤盤片,轉(zhuǎn)軸,隔板,(四)厭氧生物轉(zhuǎn)盤,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)，厭氧微生物在各級中分級，處理效果更好； 運(yùn)行管理方便； 盤片的造價(jià)較高。,(四)厭氧生物轉(zhuǎn)盤,3、應(yīng)用情況： 多處于小試階段； 國外：牛奶廢水、奶牛糞、生活污水等，進(jìn)水TOC為1106000mg/l，TOC去除率可達(dá)6080%，有機(jī)負(fù)荷為20gTOC/m3.d； 國內(nèi)：玉米

50、淀粉廢水和酵母廢水，COD去除率為7090%，負(fù)荷為3070 gCOD/m3.d,（5）上流式厭氧污泥床濾器工藝（UBF）,為了充分發(fā)揮上流式厭氧污泥床工藝和上流式厭氧濾器工藝的優(yōu)點(diǎn)，加拿大學(xué)者于1984年提出了將兩種工藝相結(jié)合的新型工藝上流式厭氧污泥床濾器工藝（UBF）。,廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)布水器分布后均勻上流。廢水先與污泥床內(nèi)的污泥充分接觸，基質(zhì)被轉(zhuǎn)化為沼氣。帶氣泡的顆粒污泥可在水流和氣流的聯(lián)合作用下浮升，直至與填料表面相撞。撞擊后氣泡從污泥表面分離而繼續(xù)上逸，污泥沉淀返回污泥床。消化液流過填料層時(shí)，混雜的絮體污泥被填料間隙截留，基質(zhì)被進(jìn)一步分解。透過填料層后，沼氣進(jìn)入氣室，經(jīng)過處理的廢水途徑沉淀區(qū)與污泥分離而流出反應(yīng)器。,第五節(jié) 厭氧生物處理工藝的新進(jìn)展, IC反應(yīng)器與EGSB反應(yīng)器 IC反應(yīng)器，處理高濃度有機(jī)廢水，可達(dá)到更高有機(jī)負(fù)荷。 EGSB反應(yīng)器，處理低溫低濃度的有機(jī)廢水；,IC反應(yīng)器厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器,進(jìn)水,升流管,配水系統(tǒng),降流管,第一層 三相分離器,第二層 三相分離器,第一反應(yīng)區(qū),第二反應(yīng)區(qū),出水,氣液分離器,沼氣,（1）內(nèi)循環(huán)式（IC）反應(yīng)器,內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（Internal Circulation，IC）是基于UASB