污水的厭氧生物處理的剖析

1、污水的厭氧生物處理的剖析1 概述 2 厭氧法的基本原理 3 厭氧法的工藝和設(shè)備 污水厭氧生物處理的發(fā)展過(guò)程 早期發(fā)展 18811950年 第二代厭氧反應(yīng)器 1955年開(kāi)發(fā)了厭氧接觸法新工藝，標(biāo) 志著現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器的開(kāi)端。 第三代厭氧反應(yīng)器 1980年Switzenbaum等推出了厭氧附著膜膨脹 床反應(yīng)器（AAFEB）,還有厭氧流化床（AFB）。1概述厭氧生化法的優(yōu)點(diǎn)：（1）應(yīng)用范圍廣 因供氧限制，好氧法一般適用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，而厭氧法適用于中、高濃度有機(jī)廢水。 有些有機(jī)物對(duì)好氧生物處理法來(lái)說(shuō)是難降解的，但對(duì)厭氧生物處理是可降解的，如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。 (2)能

2、耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。 廢水有機(jī)物達(dá)一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當(dāng)原水BOD5達(dá)到1500mg/L時(shí)，采用厭氧處理即有能量剩余。有機(jī)物濃度愈高，剩余能量愈多。 一般厭氧法的動(dòng)力消耗約為活性污泥法的1/10。（3）氮、磷營(yíng)養(yǎng)需要量較少 好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5，對(duì)氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營(yíng)養(yǎng)鹽量較少。 （4）有殺菌作用 厭氧處理過(guò)程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲(chóng)卵、病毒等。 （5）污泥易貯存

3、厭氧活性污泥可以長(zhǎng)期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。厭氧生物處理法缺點(diǎn):（1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長(zhǎng)；（2）出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理，故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(fù)雜。 （4）厭氧過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氣味對(duì)空氣有污染。 2 厭氧法的基本原理 廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物質(zhì)的過(guò)程，也稱(chēng)為厭氧消化(anaerobic d

4、igestion) 。 對(duì)批量污泥靜置考察，可以見(jiàn)到污泥的消化過(guò)程明顯分為兩個(gè)階段。固態(tài)有機(jī)物先是液化，稱(chēng)液化階段；接著降解產(chǎn)物氣化，稱(chēng)氣化階段；在常溫下，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)半年以上。傳統(tǒng)的厭氧消化理論為兩階段理論第一階段：酸化階段，最顯著的特征是液態(tài)污泥的pH值迅速下降。污泥中的固態(tài)有機(jī)物或污水中的大分子化合物，如淀粉、纖維素、油脂、蛋白質(zhì)等，在無(wú)氧環(huán)境中降解時(shí)，轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、醇、醛、水分子等液態(tài)產(chǎn)物和CO2、H2、NH3、H2S等氣體分子，氣體大多溶解在泥液中。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中有機(jī)酸是主體。低pH值有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用，NH3的溶解產(chǎn)物NH4OH有中和作用。第二階段：氣化階段，由低分子的有機(jī)酸經(jīng)微生物

5、作用轉(zhuǎn)化為氣體，氣體類(lèi)似沼澤散發(fā)的氣體，可稱(chēng)沼氣，主體是CH4，CO2也相當(dāng)多，還有微量H2、H2S等，因此氣化階段常稱(chēng)甲烷化階段。 與好氧過(guò)程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等作為受氫體。厭氧生物處理是一個(gè)復(fù)雜的微生物化學(xué)過(guò)程，依靠三大主要類(lèi)群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌(fermentative bacteria)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌(acetogenic bacteria)和產(chǎn)甲烷細(xì)菌(methanogenic bacteria)的聯(lián)合作用完成。參與消化的細(xì)菌，酸化階段的統(tǒng)稱(chēng)產(chǎn)酸或酸化細(xì)菌，幾乎包括所有的兼性細(xì)菌；甲烷化階段的統(tǒng)稱(chēng)甲烷細(xì)菌。新的研究成果闡明厭氧消化經(jīng)歷

6、四個(gè)階段大分子有機(jī)物（碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等） 水解 細(xì)菌的胞外酶水解和溶解的有機(jī)物 酸化 產(chǎn)酸細(xì)菌 有機(jī)酸、醇類(lèi)、醛類(lèi)等 / H2，CO2 乙酸化 乙酸細(xì)菌 乙酸 甲烷細(xì)菌 甲烷化 甲烷細(xì)菌 CH4 CH4復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機(jī)物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類(lèi)、醛類(lèi)等。這個(gè)階段主要產(chǎn)生較高級(jí)脂肪酸。產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解奇數(shù)碳素有機(jī)酸時(shí)還形成CO2。此過(guò)程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，

7、另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。 上述三個(gè)階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)而異，在含纖維素、半纖維素、果膠和脂類(lèi)等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制步驟； 簡(jiǎn)單的糖類(lèi)、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對(duì)含這類(lèi)有機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷易成為限速階段。甲烷菌的微生物學(xué)特征 簡(jiǎn)介：甲烷菌屬于古菌中的一類(lèi)。 古 菌 （Archaeobacteria）與原核生物極其接近。研究利用基因分析手段（DNA的G+C%，16SrRNA堿基順序比較）發(fā)現(xiàn)，有一些特點(diǎn)與真核生物相同。古菌的特點(diǎn) 形 態(tài)：薄、扁平、直角幾何形態(tài)； 細(xì)胞結(jié)構(gòu)：組分特異性；含有內(nèi)含子； 代

8、謝：特殊的輔酶，代謝多樣性； 呼吸類(lèi)型：多為厭氧； 繁殖速度：比細(xì)菌慢； 生活習(xí)性：適應(yīng)極端環(huán)境。古菌的分類(lèi) 按照生活習(xí)性和生理特性分為三大類(lèi)： 產(chǎn)甲烷菌，嗜熱嗜酸菌，極端嗜鹽菌 伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)分為五大群： 產(chǎn)甲烷古菌，古生硫酸鹽還原菌， 極端嗜鹽菌，無(wú)細(xì)胞壁古生菌， 極端嗜熱硫代謝菌厭氧法的影響因素 控制厭氧處理效率的基本因素有兩類(lèi): 一類(lèi)是基礎(chǔ)因素，包括微生物量 (污泥濃度)、營(yíng)養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)荷等； 另一類(lèi)是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。 產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，對(duì)于一般工業(yè)廢水，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過(guò)程速率的限制步驟。21 溫度

9、條件 各類(lèi)微生物適宜的溫度范圍是不同的，一般認(rèn)為，產(chǎn)甲烷菌的溫度范圍為25-60。 在35和53上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度為40-45時(shí)，厭氧消化效率較低。 據(jù)產(chǎn)甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高溫消化三種類(lèi)型。 溫度對(duì)厭氧消化過(guò)程的影響2.2 pH值每種微生物可在一定的pH值范圍內(nèi)活動(dòng)，產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及甲烷細(xì)菌敏感，其適宜的pH值范圍較廣，在4.5-8.0之間。 產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0-7.2。 在厭氧法處理廢水的應(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，故為了維持平衡，避免過(guò)多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值

10、在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范圍內(nèi)。23氧化還原電位無(wú)氧環(huán)境是嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌繁殖的最基本條件之一。產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧和氧化劑非常敏感，這是因?yàn)樗幌蠛醚蹙菢泳哂羞^(guò)氧化氫酶。 氧是影響厭氧反應(yīng)器中氧化還原電位條件的重要因素，但不是唯一因素。 揮發(fā)性有機(jī)酸的增減、pH值的升降以及銨離子濃度的高低等因素均影響系統(tǒng)的還原強(qiáng)度。如pH值低，氧化還原電位高；pH值高，氧化還原電位低。24有機(jī)負(fù)荷在厭氧法中，有機(jī)負(fù)荷通常指容積有機(jī)負(fù)荷，簡(jiǎn)稱(chēng)容積負(fù)荷，即消化器單位有效容積每天接受的有機(jī)物量（kgCOD/m3d)。 對(duì)懸浮生長(zhǎng)工藝，也有用污泥負(fù)荷表達(dá)的，即kg COD/(kg污泥d)。 在污泥消化

11、中，有機(jī)負(fù)荷習(xí)慣上以投配率或進(jìn)料率表達(dá)，即每天所投加的濕污泥體積占消化器有效容積的百分?jǐn)?shù)。 由于各種濕污泥的含水率、揮發(fā)組分不盡一致，投配率不能反映實(shí)際的有機(jī)負(fù)荷，為此，又引入反應(yīng)器單位有效容積每天接受的揮發(fā)性固體重量這一參數(shù)，即kgMLVSS/m3d。25厭氧活性污泥 厭氧活性污泥主要由厭氧微生物及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物組成。 厭氧活性污泥的濃度和性狀與消化的效能有密切的關(guān)系。性狀良好的污泥是厭氧消化效率的基礎(chǔ)保證。 厭氧活性污泥的性質(zhì)主要表現(xiàn)為它的作用效能與沉降性能。 故在一定的范圍內(nèi)，活性污泥濃度愈高，厭氧消化的效率也愈高。但也不是越高越好。26攪拌和混合通過(guò)攪拌可消除池內(nèi)梯度，

12、增加食料與微生物之間的接觸，避免產(chǎn)生分層，促進(jìn)沼氣分離。 在連續(xù)投料的消化池中，還使進(jìn)料迅速與池中原有料液相混勻。 在傳統(tǒng)厭氧消化工藝中，也將有攪拌的消化器稱(chēng)為高效消化器。 攪拌程度與強(qiáng)度要適當(dāng)。 27廢水的營(yíng)養(yǎng)比厭氧微生物的生長(zhǎng)繁殖需按一定的比例攝取碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要控制進(jìn)料的碳、氮、磷比例，因?yàn)槠渌麪I(yíng)養(yǎng)元素不足的情況較少見(jiàn)。 厭氧法中碳:氮:磷控制為200-300:5:1為宜。 28有毒物質(zhì)包括有毒有機(jī)物、重金屬離子和一些陰離子等。對(duì)有機(jī)物來(lái)說(shuō)，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，往往具有抑制性。 有毒物質(zhì)的最高容許濃度與處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作

13、控制條件等因素有關(guān)。3 厭氧法的工藝和設(shè)備 按微生物生長(zhǎng)狀態(tài)分為厭氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)和厭氧生物膜法(anaerobic slime)； 按投料、出料及運(yùn)行方式分為分批式(batch)、連續(xù)式(continuous)和半連續(xù)式(semi-continuous)； 根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過(guò)程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化(one stage digestion)與兩步厭氧消化(two stage digestion)等 厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等。31普通厭氧消化池

14、普通消化池又稱(chēng)傳統(tǒng)或常規(guī)消化池(conventional digester) 消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出。 池徑從幾米至三、四十米，柱體部分的高度約為直徑的1/2，池底呈圓錐形，以利排泥。 為使進(jìn)水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：(a)池內(nèi)機(jī)械攪拌；(b)沼氣攪拌；(c)循環(huán)消化液攪拌。螺旋槳(機(jī)械)攪拌的消化池循環(huán)消化液攪拌式消化池高溫厭氧消化需要加溫，常用加熱方式有三種: (a)廢水在消化池外先經(jīng)熱交換器預(yù)熱到規(guī)定溫度再進(jìn)入消化池； (b)熱蒸汽直接在消化器內(nèi)加熱； (c)在消化池內(nèi)

15、部安裝熱交換管。普通消化池的特點(diǎn)是:可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。 厭氧消化反應(yīng)與固液分離在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。 缺乏持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的微生物細(xì)胞。 對(duì)無(wú)攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴(yán)重，微生物不能與料液均勻接觸的問(wèn)題。 溫度不均勻，消化效率低?；S池 化糞池用于處理來(lái)自廁所的糞便污水。廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。例如，郊區(qū)的別墅式建筑。 下圖是化糞池的一種構(gòu)造方式。32厭氧濾池 厭氧濾池（anaerobic filter又稱(chēng)厭氧固定膜反應(yīng)器，是60年代末開(kāi)發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。 濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料，池底和

16、池頂密封。 厭氧微生物附著于填料的表面生長(zhǎng)，當(dāng)廢水通過(guò)填料層時(shí)，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。廢水從池底進(jìn)入，從池上部排出，稱(chēng)升流式厭氧濾池； 廢水從池上部進(jìn)入，以降流的形式流過(guò)填料層，從池底部排出，稱(chēng)降流式厭氧濾池。 填料可采用拳狀石質(zhì)濾料，如碎石、卵石等，也可使用塑料填料。厭氧生物濾池的特點(diǎn)及改進(jìn)：在厭氧生物濾池中，厭氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厭氧活性污泥的形式存在于濾料的孔隙中。 厭氧微生物總量沿池高度分布是很不均勻的，在池進(jìn)水部位高，相應(yīng)的有機(jī)物去除速度快。 當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高時(shí)，特別是進(jìn)水懸浮固體濃度和顆粒較大時(shí)，進(jìn)水

17、部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。對(duì)厭氧生物濾池采取如下改進(jìn)： （a）出水回流； （b）部分充填載體； （c）采用軟性填料。 厭氧生物濾池的特點(diǎn)是： （a）由于填料為微生物附著生長(zhǎng)提供了較大的表面積，濾池中的微生物量較高，又因生物膜停留時(shí)間長(zhǎng)，平均停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100天左右，因而可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2-16 kgCOD/(m3d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；（b）廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程，因而有機(jī)物去除速度快（c）微生物固著生長(zhǎng)為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備； （d）啟動(dòng)或停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短。 （e）處理含懸浮物濃度高的有機(jī)廢水，易發(fā)生堵塞，尤以

18、進(jìn)水部位更嚴(yán)重。濾池的清洗也還沒(méi)有簡(jiǎn)單有效的方法。主要缺點(diǎn)： 濾料費(fèi)用較貴 濾料容易堵塞主要優(yōu)點(diǎn)： 處理能力較高 濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度 不需另設(shè)泥水分離設(shè)備、出水SS較 低 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便33 厭氧接觸法 在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法（anaerobic contact process)。厭氧接觸法工藝動(dòng)畫(huà) 厭氧接觸法實(shí)質(zhì)上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。 厭氧接觸法對(duì)懸浮物高的有機(jī)廢水(如肉類(lèi)加工廢水等)效果很好，懸浮顆粒成為微生物的載體，并且很容易在沉淀池中沉淀。 在混合接觸池中，要進(jìn)行適當(dāng)攪拌以使污泥保持懸浮狀態(tài)。攪拌可以用機(jī)械方法，

19、也可以用泵循環(huán)池水。厭氧接觸法的特點(diǎn):（a）通過(guò)污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10-15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)； （b）消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高，中溫消化時(shí)，一般為2-l0kgCOD/m3d，水力停留時(shí)間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；（c）可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問(wèn)題； （d）混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好， （e）但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備 （f）厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)。幾種脫氣方法:(a)真空脫氣，由消化池排出的混合液經(jīng)真空脫氣器(真空度為0.005 MPa)

20、，將污泥絮體上的氣泡除去，改善污泥的沉降性能； (b)熱交換器急冷法，將從消化池排出的混合液進(jìn)行急速冷卻。 (c)絮凝沉降，向混合液中投加絮凝劑，使厭氧污泥易凝聚成大顆粒，加速沉降； (d)用超濾器代替沉淀池，以改善固液分離效果。34上流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB3.4.1 概述3.4.2 基本特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)）3.4.3 UASB的構(gòu)造和組成3.4.4 顆粒污泥3.4.5 UASB的設(shè)計(jì) （1）容積 （2）配水 （3）排泥的設(shè)計(jì) （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 （5）三相分離器設(shè)計(jì)3.4.6 UASB的啟動(dòng)上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflow anaerobic sludge blanket reac

21、tor)，簡(jiǎn)稱(chēng)UASB反應(yīng)器，是由荷蘭的G. Lettnga等人在70年代初研制開(kāi)發(fā)的。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒(méi)有人工載體，反應(yīng)器內(nèi)微生物以自身聚集生長(zhǎng)，為顆粒污泥狀態(tài)存在，因而能達(dá)到高生物量和高效高負(fù)荷。概述上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。 大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3-8m，其中污泥床1-2m，污泥懸浮層2-4m，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 UASB反應(yīng)器示意圖上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的基本特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 有機(jī)負(fù)荷居第二代反應(yīng)器之首,水力負(fù)荷滿足要求;污泥顆?；笫狗磻?yīng)器對(duì)不利條件的抗性增強(qiáng);在一定的水力負(fù)荷下，

22、可以靠反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸。 （a）反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，一般平均污泥濃度為30-40g/L，其中底部污泥床(sludge bed)污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層(sludge blanket)污泥濃度5-7g/L； 污泥床中的污泥由活性生物量占70-80的高度發(fā)展的顆粒污泥(sludge granules)mm之間，顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的一個(gè)重要特征。（b）有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，中溫消化，COD容積負(fù)荷在小試驗(yàn)和中型試驗(yàn)中可高達(dá)20-40kg COD/（m3d）在大型生產(chǎn)裝置中可達(dá)到 6-8kg COD/（m3d）。（c）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分

23、離的污泥能自動(dòng)回流到反應(yīng)區(qū)，一般無(wú)污泥回流設(shè)備；簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了投資和運(yùn)行費(fèi)用。 （d）無(wú)混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來(lái)攪動(dòng)；（e）污泥床內(nèi)不填載體，提高了容積利用率，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問(wèn)題。缺點(diǎn)：（a）大型裝置內(nèi)會(huì)有短流現(xiàn)象（要求配水裝置性能要好）（b）進(jìn)水SS要求200mg/L，以免對(duì)污泥顆?；焕驕p少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞（c）在沒(méi)有顆粒污泥接種的情況下，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)（d）對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感（e）要求水溫高些，最好35左右。 由圖可見(jiàn)，UASB工作時(shí)，廢水從反應(yīng)器底部進(jìn)入，與污泥床層的高濃度顆粒污泥接觸，污染物被分解產(chǎn)生沼氣。污水、污泥和沼氣

24、一起向上流動(dòng)，進(jìn)入反應(yīng)器的上部的三相分離器，完成氣、液、固三相的分離。被分離的消化氣從上部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動(dòng)滑落到懸浮污泥層。出水則從澄清區(qū)流出。3.4.3 UASB的構(gòu)造和組成UASB反應(yīng)器的組成(1)進(jìn)水配水系統(tǒng) 將廢水盡可能均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器，并有水力攪拌功能。 (2)反應(yīng)區(qū) 其中包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，有機(jī)物主要在這里被厭氧菌所分解。(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(kāi)。 (4)出水系統(tǒng) 其作用是把沉淀區(qū)表層處理過(guò)的水均勻地 加以收集，排出反應(yīng)器。(5)氣室 也稱(chēng)集氣罩，其作用是收集沼氣。(6)浮渣清除系統(tǒng) 其功能是清除沉淀區(qū)液面和

25、氣室表面的浮渣，根據(jù)需要設(shè)置。(7)排泥系統(tǒng) 其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。 厭氧污泥的主要聚集形式包括顆粒(granules)、 團(tuán)體(pellets)、絮體（flocs)、絮狀污泥(nocculent sludge)等。定義：團(tuán)體和顆粒是結(jié)構(gòu)緊密的聚集體。這些聚集體沉降后呈現(xiàn)固定的形態(tài)。絮體和絮狀污泥則是具有蓬松結(jié)構(gòu)的聚集體，這些聚集體沉降后無(wú)固定形態(tài)。3.4.4 厭氧顆粒污泥3.4.5 UASB 的設(shè)計(jì)（1）UASB反應(yīng)器容積的確定 進(jìn)水容積負(fù)荷法 V反應(yīng)器有效容積， m3 ； Q廢水流量， m3 d； So進(jìn)水COD或BOD5濃度，gmL； NVCOD或BOD5容積負(fù)荷，kg(m

26、3d) NV 與水溫、水質(zhì)、污染物可生化性有關(guān)，一般取 68kgCOD/ m3d（2）進(jìn)水配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（3）排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求（5）三相分離器設(shè)計(jì) 三相分離器的基本構(gòu)造 ： 三相分離器的型式是多種多樣的，但其三項(xiàng)主要功能均為氣液分離、固液分離和污泥回流；主要組成部分為氣封、沉淀區(qū)和回流縫。升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的啟動(dòng) UASB反應(yīng)器的啟動(dòng)可分為兩個(gè)階段:接種污泥在適宜的馴化過(guò)程中獲得一個(gè)合理分布的微生物群體。這種合理分布群體的大量生長(zhǎng)、繁殖 啟動(dòng)具體過(guò)程如下： 3.4.7 厭氧流化床 厭氧流化床工藝是借鑒流態(tài)化技術(shù)的一種生物反應(yīng)裝置，它以小粒徑載體為流化粒料，廢水

27、作為流化介質(zhì)，當(dāng)廢水以升流式通過(guò)床體時(shí)，與床中附著于載體上的厭氧微生物膜不斷接觸反應(yīng)，達(dá)到厭氧生物降解目的，產(chǎn)生沼氣，于床頂部排出。 流化床操作的首要滿足條件是：上升流速即操作速度必須大于臨界流態(tài)化速度，而小于最大流態(tài)化速度。上升流速應(yīng)控制在1.21.5倍臨界流化速度。 厭氧流化床特點(diǎn)：（1）載體顆粒細(xì)，比表面積大，可高達(dá)20003000m2/m3左右，使床內(nèi)具有很高的微生物濃度，因此有機(jī)物容積負(fù)荷大，一般為1040kgCOD/m3d，水力停留時(shí)間短，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定；（2）載體處于流化狀態(tài)，無(wú)床層堵塞現(xiàn)象，對(duì)高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出較好的效能；（3）載體流化時(shí)，廢水與微生物之間接觸面大，同時(shí)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度快，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程，從而具有較高的有機(jī)物凈化速度；（4）床內(nèi)生物膜停留時(shí)間較長(zhǎng)，剩余污泥量少；（5）結(jié)構(gòu)緊湊、占地少以及基建投資省等。但載體流化耗能較大，且對(duì)系統(tǒng)的管理技術(shù)要求較高。 3.