厭氧工藝（精編版）

1、7.1厭氧工藝厭氧生物處理是利用厭氧性微生物的代謝特性，在不需提供外源能量的條件下， 以被還原有機(jī)物作為受氫體， 將有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等小分子物質(zhì)的處理方法。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)厭氧降解過程可以被分為四個(gè)階段。水解階段： 蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類等高分子有機(jī)物因相對分子質(zhì)量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能被細(xì)菌直接利用。因此它們在第一階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。如廢水中的纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖， 蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等，這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。發(fā)酵階段

2、： 在這一階段， 上述的小分子的化合物在發(fā)酵細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，氨基酸、糖類、較高級的脂肪酸及醇類被厭氧氧化。產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。產(chǎn)甲烷階段：在這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。厭氧生物處理技術(shù)由于高效率、低成本、高有機(jī)負(fù)荷和多用途等方面，已廣泛應(yīng)用于高、中、低濃度的有機(jī)廢水處理，應(yīng)用行業(yè)涉及造紙、皮革、制糖、酒精、制藥、肉類食品加工

3、、合成脂肪酸等。近二十多年來，發(fā)展了多種由于處理高濃度有機(jī)廢水的高效厭氧消化工藝，有厭氧接觸工藝、厭氧生物濾池、厭氧流化床反應(yīng)器、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、兩相厭氧消化系統(tǒng)等。7.2.1 厭氧接觸工藝厭氧接觸工藝是在傳統(tǒng)的完全混合反應(yīng)器 （complete stirred tank reactor，簡寫作 cstr）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在一個(gè)厭氧的完全混合反應(yīng)器后增加了污泥分離和回流裝置，從而使污泥停留時(shí)間 （srt）大于水力停留時(shí)間（ hrt） ，有效的增加了反應(yīng)器中的污泥濃度。厭氧接觸工藝用于高濃度有機(jī)污水， 為了強(qiáng)化有機(jī)物與池內(nèi)厭氧污泥的充分接觸，必須連續(xù)攪拌；同時(shí)為了提高處理效率，必須連

4、續(xù)進(jìn)水排水。但這樣會造成厭氧污泥的大量流失，因此反應(yīng)器后要串聯(lián)沉淀池將厭氧污泥沉淀并回流至厭氧反應(yīng)器。厭氧接觸工藝存在以下缺點(diǎn)：負(fù)荷較低，在沉淀池中的固液分離較為困難；受污泥濃度的制約， 在高的有機(jī)負(fù)荷下， 厭氧接觸工藝也會產(chǎn)生類似好氧活性污泥的污泥膨脹問題。厭氧接觸工藝系統(tǒng)較為復(fù)雜， 反應(yīng)器需要攪拌裝置， 運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備多，管理比較復(fù)雜。7.2.2 厭氧流化床反應(yīng)器厭氧流化床反應(yīng)器的內(nèi)部填充著粒徑很?。╠=0.5mm 左右）的掛膜介質(zhì)，依靠在惰性的填料顆粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，污水污泥的混合、 物質(zhì)的傳遞依靠使這些帶有生物膜的顆粒形成流態(tài)來實(shí)現(xiàn)。流化床反應(yīng)器的主要特點(diǎn)歸納如下：流化態(tài)最大

5、程度使厭氧污泥與被處理的污水觸；由于顆粒與流體相對運(yùn)動速度高，液膜擴(kuò)散阻力小， 且由于形成的生物膜較薄，傳質(zhì)作用強(qiáng)，因此生物化學(xué)過程進(jìn)行較快，允許污水反應(yīng)器內(nèi)有較短的水力停留時(shí)間；高的反應(yīng)器容積負(fù)荷可減少反應(yīng)器容積，同時(shí)由于其高度與直徑的比例大于其它厭氧反應(yīng)器，因此可以減少占地面積。但是厭氧流化床反應(yīng)器存在著幾個(gè)尚未解決的問題：為了實(shí)現(xiàn)良好的流態(tài)化并使污泥和填料不致從反應(yīng)器中流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度， 但這幾乎是難以做到的，因此穩(wěn)定的流態(tài)化也難以保證。為取得高的上流速度以保證流態(tài)化， 流化床反應(yīng)器需要大量的回流水，這樣導(dǎo)致能耗加大，成本上升。該反應(yīng)器運(yùn)行管理較為復(fù)雜。

6、由于以上原因， 流化床反應(yīng)器至今沒有生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)施運(yùn)行。7.2.3 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（uasb）上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 （uasb）是一種高效的生物處理裝置。在反應(yīng)器底部裝有厭氧污泥， 污水反應(yīng)器底部進(jìn)入， 在穿過污泥層時(shí)進(jìn)行有機(jī)物與微生物的接觸。 產(chǎn)生的生物氣附著在污泥顆粒上，使其懸浮于污水， 形成下密上疏的懸浮污泥層。氣泡聚集變大脫離污泥顆粒而上升，能起一定的攪拌作用。 有些污泥顆粒被附著的氣泡帶到上層，撞在三相分離器上使氣泡脫離，污泥固體又沉降到污泥層，部分進(jìn)入澄清區(qū)的微小懸浮固體也由于靜沉作用而被截留下來，滑落到反應(yīng)器內(nèi)。uasb 反應(yīng)器運(yùn)行的三個(gè)重要前提是：反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能

7、良好的顆粒污泥或絮狀污泥；由產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用；設(shè)計(jì)合理的三相分離器， 使沉降性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi)。uasb 反應(yīng)器存在以下問題： 需要性能優(yōu)良的氣、液、固三相分離器保證其出水水質(zhì)，由此也造成構(gòu)造的復(fù)雜化，并占去了一定的容積。 uasb 反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力低， 當(dāng)進(jìn)水的濃度低或ss高時(shí)會導(dǎo)致污泥大量流失，影響出水水質(zhì)。7.2.4 兩相厭氧消化系統(tǒng)兩相厭氧消化系統(tǒng)中參與厭氧消化的微生物主要分為兩大類群，即水解發(fā)酵細(xì)菌和甲烷細(xì)菌。 但這兩大類群細(xì)菌的生理特性及對環(huán)境條件的要求很不一致：前者生化速率高、繁殖快、適應(yīng)的ph 值及溫度范圍寬、環(huán)境條件突變對其影響較

8、小； 后者的生化速率低、 繁殖慢、對環(huán)境條件要求較苛刻。 由此出現(xiàn)了兩相厭氧消化系統(tǒng)，將兩大類群微生物的發(fā)酵過程分別在兩個(gè)反應(yīng)器中完成，維持各自的最佳環(huán)境條件，促進(jìn)整個(gè)厭氧消化過程。此外，前段酸化反應(yīng)器具有較高的抗毒物負(fù)荷及環(huán)境條件突變的能力，運(yùn)行起來比較穩(wěn)定。 但由于兩相的工作條件不同，運(yùn)行管理較復(fù)雜。7.2.5 厭氧折板厭氧反應(yīng)器（ abr ）abr 折板厭氧反應(yīng)器是一種專門應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的厭氧處理工藝，該工藝將厭氧反應(yīng)室分割成不同大小的隔間，通過合理布置隔墻間的間距， 使之在不同的隔間內(nèi)形成適應(yīng)于不同污染物濃度的細(xì)菌群。同時(shí)在反應(yīng)器的末端設(shè)置出水回流裝置，該回流裝置可改善反應(yīng)器內(nèi)的

9、流態(tài)，避免水流死角的出現(xiàn)，提升容積利用率，并平衡厭氧池進(jìn)出口產(chǎn)生的堿度差，中和進(jìn)水濃度。abr 折板厭氧反應(yīng)器內(nèi)安裝彈性填料，由于填料上附著大量的微生物，因而有機(jī)負(fù)荷高， 處理效果好，同時(shí)由于反應(yīng)器中微生物系附著生長，負(fù)荷突然增大不會導(dǎo)致厭氧微生物大量流失，在處理水量和負(fù)荷有較大變化的情況下， 仍能保持較大的穩(wěn)定性， 具有較高的耐沖擊負(fù)荷的能力。彈性填料選用耐腐蝕、耐高溫、耐老化的丙綸配以親水、吸附、抗熱氧等助劑的混合共聚物為原料，經(jīng)拉絲工藝而成兼具柔韌性和適度剛性的彈性絲條，并巧妙地利用機(jī)械原理將絲條穿插固定在耐腐蝕、高強(qiáng)度的乙綸繩（中心繩）上而制成。由于拉絲過程中運(yùn)用了特殊工藝，彈性絲條表

10、面引成波紋并帶毛刺，藉此提高其比表面積和有利于微生物附著性能。絲條以中心繩為軸呈螺旋形輻射狀排列，在水中充分伸展，故立體分布均勻。具有一定剛性的彈性絲條可對充氧氣泡進(jìn)行多層次的碰撞切割，提高氧的轉(zhuǎn)移率與充氧動力效率，同時(shí)絲條受氣、水流的沖擊，產(chǎn)生輕微的顫動而引成紊流，增加了水（有機(jī)物）氣（氧）與微生物的接觸，提高了傳質(zhì)效應(yīng)、促進(jìn)微生物的新陳代謝，從而強(qiáng)化了廢水的處理效率。7.1.6 幾種厭氧生物處理工藝及裝置的比較（見表7-2）表7-2 厭氧生物處理系統(tǒng)比較表序號工藝或技術(shù)厭氧接觸工藝厭氧流化床反應(yīng)器上流式厭氧污泥床反應(yīng)器兩相厭氧消化系統(tǒng)折板式厭氧反應(yīng)器1 容積負(fù)荷較高高高較高高2 抗沖擊負(fù)荷較好一般較差較好好3 出水懸浮物較多較多較少較少少4 剩余污泥產(chǎn)量較少較少少較少少5 占地面積大小小大較小6 運(yùn)行控制復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜簡單7 設(shè)備維修復(fù)雜復(fù)雜一般復(fù)雜一