第15章 厭氧生物處理

1、No. 1 No. 2 能源能源 ENERGY 資源資源 RESOURCE 環(huán)境環(huán)境 ENVIRONMENTAL No. 3 低能高效的污水處理技術低能高效的污水處理技術 Compact、Low Cost、High Efficiency A Septic Tank System No. 5 No. 6 No. 7 No. 8 No. 9 No. 10 No. 11 No. 12 No. 13 No. 14 No. 15 No. 16 No. 17 No. 18 No. 19 世界上第一個厭氧化糞池世界上第一個厭氧化糞池(Septic Tank)， l1895年年Donald設計了世界上第一個厭

2、氧化糞池設計了世界上第一個厭氧化糞池,見下圖見下圖。厭氧化。厭氧化 糞池的創(chuàng)建，是厭氧處理工藝發(fā)展史上的一個重要里程碑。從此糞池的創(chuàng)建，是厭氧處理工藝發(fā)展史上的一個重要里程碑。從此 ，廁所等家庭用生活污水可通過化糞池得到較好的處理，減輕了，廁所等家庭用生活污水可通過化糞池得到較好的處理，減輕了 糞便對河流的污染。糞便對河流的污染。 lCameron并重視對沼氣的利用，兩年后沼氣被利用于加熱和照并重視對沼氣的利用，兩年后沼氣被利用于加熱和照 明。明。 進水 浮渣 污泥 出水 No. 20 Imhoff池池(隱化池、雙層沉淀池隱化池、雙層沉淀池) n1903年年Travi。發(fā)明了發(fā)明了Travis

3、池池，如圖所示。廢水從一，如圖所示。廢水從一 端流入，從另一端流出，兩側(cè)沉淀區(qū)分離出的污泥，端流入，從另一端流出，兩側(cè)沉淀區(qū)分離出的污泥， 在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的沼氣從中間上部分在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的沼氣從中間上部分 排出，不會影響兩側(cè)的沉淀區(qū)。排出，不會影響兩側(cè)的沉淀區(qū)。 沉淀 沉淀 消化 污泥 No. 21 Imhoff池池(隱化池、雙層沉淀池隱化池、雙層沉淀池) n1906年德國人年德國人Imhoff對對Travis池池 作了改進，設計了作了改進，設計了Imhoff池，池， 又稱隱化池，我國也稱雙層沉又稱隱化池，我國也稱雙層沉 淀池淀池，其構(gòu)造如圖所示。，其構(gòu)造如圖所示。

4、這種這種 池型構(gòu)造把污水的沉淀與污泥池型構(gòu)造把污水的沉淀與污泥 的消化完全分開，彼此不發(fā)生的消化完全分開，彼此不發(fā)生 干擾。這種裝置在本世紀干擾。這種裝置在本世紀20年年 代被廣泛應用與歐美各國。代被廣泛應用與歐美各國。 n化糞池和雙層沉淀池至今在排化糞池和雙層沉淀池至今在排 水工程中仍占有重要地位。水工程中仍占有重要地位。 消化 污泥 沉淀沉淀 Iomhff池 No. 22 傳統(tǒng)消化池傳統(tǒng)消化池(Conventional digestor) n1912年在英國伯明翰市建成一年在英國伯明翰市建成一 個用土堤圍起來的露天敞開式的個用土堤圍起來的露天敞開式的 厭氧消化池，由于不加熱，消化厭氧消化池

5、，由于不加熱，消化 時間長約時間長約l00d左右。由于池子不左右。由于池子不 加蓋，污泥消化效果不好，并向加蓋，污泥消化效果不好，并向 周圍環(huán)境散發(fā)惡臭。周圍環(huán)境散發(fā)惡臭。 n德國人德國人Kremer提出了加蓋的密提出了加蓋的密 閉式消化池，如圖所示。這種池閉式消化池，如圖所示。這種池 形一般稱為傳統(tǒng)消化池形一般稱為傳統(tǒng)消化池 (Conventional digestor)，又又 稱普通消化池，而且也是最早采稱普通消化池，而且也是最早采 用的二級消化池。用的二級消化池。 上清液 污泥 進料出料 沼 氣 No. 23 No. 24 高速消化池高速消化池(High Rate Digestor) n

6、為了提高傳統(tǒng)消化池的產(chǎn)氣率和縮為了提高傳統(tǒng)消化池的產(chǎn)氣率和縮 小裝置的體積，人們不斷對傳統(tǒng)消小裝置的體積，人們不斷對傳統(tǒng)消 化池作了改進，其措施有兩種：化池作了改進，其措施有兩種： n一是加熱，一是加熱，使消化池內(nèi)溫度適應細使消化池內(nèi)溫度適應細 菌快速繁殖。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，厭氧菌菌快速繁殖。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，厭氧菌 適宜的溫度范圍有中溫適宜的溫度范圍有中溫35左右和左右和 高溫高溫50-55 兩種；兩種； n二是增設攪拌設備，二是增設攪拌設備，使有機物與微使有機物與微 生物良好接觸。生物良好接觸。 n經(jīng)加熱和安裝攪拌設備后，傳統(tǒng)厭經(jīng)加熱和安裝攪拌設備后，傳統(tǒng)厭 氧消化池就演變成了效能較高的高氧消化池就演

7、變成了效能較高的高 速消化池速消化池(High Rate Digestor)， 見圖。見圖。 進料 出料 沼氣、 CO2 加熱 裝置 No. 25 厭氧澄清器厭氧澄清器(Anaerobic Claridigestor) n1950年南非人年南非人Stander已發(fā)現(xiàn)了已發(fā)現(xiàn)了 在厭氧反應器中保持大量細菌的在厭氧反應器中保持大量細菌的 重要性，重要性，開發(fā)了一種處理酒廠和開發(fā)了一種處理酒廠和 藥廠廢液的裝置稱為厭氧澄清器藥廠廢液的裝置稱為厭氧澄清器 (Anaerobic Claridigestor)，如如 圖所示，圖所示， n這種裝置把厭氧消化和沉淀合建這種裝置把厭氧消化和沉淀合建 在一起。廢水

8、從池底流進以后通在一起。廢水從池底流進以后通 過污泥區(qū)與里面的細菌接觸。污過污泥區(qū)與里面的細菌接觸。污 泥中產(chǎn)生甲烷和泥中產(chǎn)生甲烷和CO2氣體上升時氣體上升時 起攪拌作用，氣體從一側(cè)管道被起攪拌作用，氣體從一側(cè)管道被 分離出，液體則向上流經(jīng)中間小分離出，液體則向上流經(jīng)中間小 洞進入沉淀區(qū)，沉淀下來的污泥洞進入沉淀區(qū)，沉淀下來的污泥 通過小洞返回消化部分，使消化通過小洞返回消化部分，使消化 區(qū)保持較多微生物。由于液體要區(qū)保持較多微生物。由于液體要 通過小洞上流，沉淀的污泥要通通過小洞上流，沉淀的污泥要通 過小洞下掉，這就可能會產(chǎn)生堵過小洞下掉，這就可能會產(chǎn)生堵 塞問題。塞問題。 消化消化 污泥污

9、泥 出水 沼氣 進水 沉淀 No. 26 厭氧接觸法厭氧接觸法(Anaerobic Contact Process)。 u1956年年,Schroefer等人開發(fā)成功了厭氧接觸法等人開發(fā)成功了厭氧接觸法(Anaerobic Contact Process)。標志著現(xiàn)代廢水厭氧生物工藝的誕生標志著現(xiàn)代廢水厭氧生物工藝的誕生。 u厭氧接觸法的工藝流程如下圖所示。厭氧接觸法的工藝流程如下圖所示。 消化消化 進水進水 出水出水 回流回流 剩余厭氧污泥剩余厭氧污泥 沉淀沉淀 沼氣沼氣 厭氧接觸法厭氧接觸法 此法與活性污泥法相似，由于采用回流可以在消化池中此法與活性污泥法相似，由于采用回流可以在消化池中

10、保持足夠數(shù)量的厭氧菌，保持足夠數(shù)量的厭氧菌， 使反應器的容積負荷率提高，使反應器的容積負荷率提高， 從而提高了反應器的處理效能。從而提高了反應器的處理效能。 No. 28 No. 29 厭氧濾池厭氧濾池(AF:Anaerobic Filter) n1967年年J.C.Young和和P.L.McCarty開發(fā)成了厭氧濾池開發(fā)成了厭氧濾池 (Anaerobic Filter),其原理圖如圖所示。其原理圖如圖所示。 n開始出現(xiàn)的厭氧濾池采用塊石作為填料，為厭氧微生物開始出現(xiàn)的厭氧濾池采用塊石作為填料，為厭氧微生物 的附著提供支撐，可保留足夠的厭氧微生物，使厭氧濾的附著提供支撐，可保留足夠的厭氧微生物

11、，使厭氧濾 池具有較高的處理效能，引起了人們的關注。池具有較高的處理效能，引起了人們的關注。 n這種裝置的特點是：只限于用在處理可溶性工業(yè)廢水，這種裝置的特點是：只限于用在處理可溶性工業(yè)廢水， 處理懸浮固體多的廢水時可能要引起堵塞。處理懸浮固體多的廢水時可能要引起堵塞。 n另一缺點是空間大部分被塊石所占據(jù)，有效容積較小，另一缺點是空間大部分被塊石所占據(jù)，有效容積較小， 從而需要較大的池子體積。從而需要較大的池子體積。 n不過，近年來填料材質(zhì)有了很大改進。如采用輕質(zhì)高強不過，近年來填料材質(zhì)有了很大改進。如采用輕質(zhì)高強 比表面大的填充物比表面大的填充物(如塑料填料如塑料填料)替代塊石后，使厭氧濾替

12、代塊石后，使厭氧濾 池獲得廣泛應用。池獲得廣泛應用。 No. 30 厭氧濾池厭氧濾池(Anaerobic Filter) 卵石 填料 沼氣 出水 進水 No. 31 升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床(UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反應器反應器 n1974年年Wageningen農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)大學(WAU)的的C.Lettinga等人等人 開發(fā)成功了升流式厭氧污泥床開發(fā)成功了升流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反應器，簡稱反應器，簡稱UASB反應器。反應器。 n如圖所示，該反應器具有高的處理效能，獲得廣泛應

13、用如圖所示，該反應器具有高的處理效能，獲得廣泛應用 ，對廢水厭氧生物處理具有劃時代意義。，對廢水厭氧生物處理具有劃時代意義。 No. 32 UASB influent effluent No. 33 厭氧膨脹床厭氧膨脹床(Anaerobic Expanded Bed)和和 厭氧流化床厭氧流化床(Anaerobic Fiudized Bed) l1978年年W.J.Jewell等人和等人和1979年年R.P.Bowker分別開發(fā)分別開發(fā) 出了厭氧膨脹床出了厭氧膨脹床(Anaerobic Expanded Bed)和厭氧流和厭氧流 化床化床(Anaerobic Fiudized Bed)。 l該兩

14、種處理工藝的原理圖如圖所示，反應器內(nèi)均充填著該兩種處理工藝的原理圖如圖所示，反應器內(nèi)均充填著 細顆粒載體，如細砂子。為了使充填物膨脹或流化，均細顆粒載體，如細砂子。為了使充填物膨脹或流化，均 需要使一部分出水回流。這當然會增加一部分動力消耗需要使一部分出水回流。這當然會增加一部分動力消耗 ，但是由于載體的顆粒很細，具有巨大的表面積，為微，但是由于載體的顆粒很細，具有巨大的表面積，為微 生物的附著提供了良好的條件，使反應器具有很高的生生物的附著提供了良好的條件，使反應器具有很高的生 物量，所以反應器的處理能力很大，受到了各國學者很物量，所以反應器的處理能力很大，受到了各國學者很 大關注。大關注。

15、 No. 34 厭氧膨脹床厭氧膨脹床(Anaerobic Expanded Bed)和和 厭氧流化床厭氧流化床(Anaerobic Fiudized Bed) 出水 進水 回 流 沼氣 No. 35 厭氧生物轉(zhuǎn)盤厭氧生物轉(zhuǎn)盤 (Anaerobic Rotating Biological Reactor) l1980年年S.J.Tait等人開發(fā)成了厭氧生物轉(zhuǎn)盤等人開發(fā)成了厭氧生物轉(zhuǎn)盤(Anaerobic Rotating Biological Reactor)新工藝。新工藝。 l這是在好氧生物轉(zhuǎn)盤基礎上開發(fā)的。其工藝示意圖如圖所示。這是在好氧生物轉(zhuǎn)盤基礎上開發(fā)的。其工藝示意圖如圖所示。 No.

16、36 厭氧折流板反應器厭氧折流板反應器 (Anaerobic Baffled Reactor) u1982年年McCarty等人認為厭氧生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動與否對處理效果影等人認為厭氧生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)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響不大，于是開發(fā)成了厭氧折流板反應器(Anaerobic Baffled Reactor)，見圖。見圖。 No. 37 新型高效厭氧反應器新型高效厭氧反應器 20世紀世紀80年代里，在這些廢水處理新工藝的基礎上，又年代里，在這些廢水處理新工藝的基礎上，又 不斷派生出一批新的高效厭氧處理工藝，不斷派生出一批新的高效厭氧處理工藝， 如如1982把把UASB反應器與厭氧濾池結(jié)合開發(fā)出了反應器與厭氧濾池結(jié)合開發(fā)出了 UBF(UpoowAnaerobic Bed-Filter)反應器反應器，又稱厭氧復，又稱厭氧復 合反應器。合反應器。 1982年在年在UASB反應器的基礎上開發(fā)出了以處理含高固反應器的基礎上開發(fā)出了以處理含高固 體的廢水反應器體的廢水反應器USR(Upflow Solid Reator)， 并在并在UASB可形成顆粒污泥的基礎上可形成顆粒污泥的基礎上1981年開發(fā)成功了年開發(fā)成功了 EGSB(Expande