4-廢水厭氧生物處理技術(shù)課件

工業(yè)廢水厭氧生物處理技術(shù)1/3/20231工業(yè)廢水厭氧生物處理技術(shù)12/26/20221三、厭氧生物處理主要方法主要講授內(nèi)容一、廢水厭氧生物處理概述二、厭氧生物處理機理1/3/20232三、厭氧生物處理主要方法主要講授內(nèi)容一、廢水厭氧生物處理概述一、厭氧處理概述

厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中由于其具有良好的去除效果，更高的反應(yīng)速率和對毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，一直都受到環(huán)保工作者們的青睞，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。1/3/20233一、厭氧處理概述厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中由于其具有二、厭氧生物處理機理1/3/20234二、厭氧生物處理機理12/26/20224大分子有機物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細菌的胞外酶水解的和溶解的有機物酸化產(chǎn)酸細菌有機酸醇類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細菌乙酸甲烷化甲烷細菌CH4甲烷細菌CH4厭氧生化反應(yīng)過程---四階段1/3/20235大分子有機物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細菌的胞外酶水一、水解階段：

高分子有機物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞的體內(nèi)進行下一步的分解。1/3/20236一、水解階段：高分子有機物由于其大分子體積二、酸化階段：小分子有機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。1/3/20237二、酸化階段：小分子有機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合三、產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細胞物質(zhì)。1/3/20238三、產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)四、產(chǎn)甲烷階段：：在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。這一階段也是整個厭氧過程最為重要的階段和整個厭氧反應(yīng)過程的限速階段。上述四個階段中，有人認為第二個階段和第三個階段可以分為一個階段，在這兩個階段的反應(yīng)是在同一類細菌體類完成的。1/3/20239四、產(chǎn)甲烷階段：：在這一階段，乙酸、氫氣、碳三、厭氧生物處理主要方法1/3/202310三、厭氧生物處理主要方法12/26/202210厭氧生物處理主要方法厭氧接觸法厭氧濾池（AF)上流式厭氧污泥床(UASB)IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1/3/202311厭氧生物處理主要方法厭氧接觸法12/26/202211厭氧生物處理主要方法---厭氧接觸法厭氧接觸法是在普通污泥消化池的基礎(chǔ)上，并受活性污泥系統(tǒng)的啟示而開發(fā)的。對于懸浮物較高的有機廢水，可以采用厭氧接觸法，它實際上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法的主要特征是在厭氧反應(yīng)器后設(shè)沉淀池，污泥進行回流，結(jié)果使厭氧反應(yīng)器內(nèi)能維持較高的污泥濃度，可大大降低水力停留時間。1/3/202312厭氧生物處理主要方法---厭氧接觸法厭氧接觸法是在普通污泥消厭氧接觸法1/3/202313厭氧接觸法12/26/202213厭氧生物處理主要方法---厭氧生物濾池

厭氧生物濾池是裝填濾料的厭氧反應(yīng)器。厭氧微生物以生物膜的形態(tài)生長在濾料表面，廢水淹沒地通過濾料，在生物膜的吸附作用和微生物的代謝作用以及濾料的截留作用下，廢水中有機污染物被去除。產(chǎn)生的沼氣則聚集于池頂部罩內(nèi)，并從頂部引出。處理水則由旁側(cè)流出。為了分離處理水挾出的生物膜，一般在濾池后需設(shè)沉淀池。1/3/202314厭氧生物處理主要方法---厭氧生物濾池厭氧生物濾池是裝填濾厭氧生物濾池濾料是厭氧生物濾池的主體部分。濾料應(yīng)具備下列各項條件：比表面積大，孔隙率高，表面粗糙，生物膜易于附著，化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強，機械強度高等。常用的濾料有碎石、卵石、焦炭和各種形式的塑料濾料。1/3/202315厭氧生物濾池濾料是厭氧生物濾池的主體部分。12/26/202厭氧生物濾池優(yōu)點：處理能力高；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)備簡單、操作方便。容積負荷4-5kgCOD/m3?d,停留時間10-20d,污泥濃度5-10gVSS/L缺點：濾料費用較高；濾料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，沒有簡單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。1/3/202316厭氧生物濾池優(yōu)點：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度厭氧生物處理主要方法

---上流式厭氧污泥床(UASB)

60年代荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境系發(fā)明了上流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed簡稱UASB)，UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的高速厭氧反應(yīng)器。據(jù)1993年的報道，國外至少已有400個以上的生產(chǎn)性UASB在運行。其中最大的反應(yīng)器體積為15600m3。目前UASB反應(yīng)器的應(yīng)用仍呈迅速增長之勢，同時，若干以UASB為基礎(chǔ)的高速厭氧反應(yīng)器也在發(fā)展中，例如膨脹顆粒污泥床(EGSB)和雜交反應(yīng)器(UASB+AF)。1/3/202317厭氧生物處理主要方法

---上流式厭氧污泥床(UASB)6上流式厭氧污泥床(UASB)

UASB構(gòu)造進水配水系統(tǒng)主反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)1/3/202318上流式厭氧污泥床(UASB)UASB構(gòu)造12/26/202廢水由反應(yīng)器底部進入，反應(yīng)器主體為無填料的空容器，其中含有大量厭氧污泥。由于廢水以一定流速自下向上流動以及厭氧過程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機質(zhì)被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進入三相分離器的沉降區(qū)，廢水經(jīng)處理后排出反應(yīng)器。UASB處理機理1/3/202319廢水由反應(yīng)器底部進入，反應(yīng)器主體為無填料的空容器，其中含有大由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水在平穩(wěn)上升過程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度。含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出。UASB反應(yīng)器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負荷。1/3/202320由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水1/3/20232112/26/202221UASB的幾種形式1/3/202322UASB的幾種形式12/26/202222UASB的幾種形式1/3/202323UASB的幾種形式12/26/202223UASB的幾種形式1/3/202324UASB的幾種形式12/26/202224IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1/3/202325IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1顆粒污泥的形成在UASB反應(yīng)器中能形成顆粒污泥，乃是UASB反應(yīng)器與其它厭氧生物反應(yīng)器的重要區(qū)別。而顆較污泥的形成和成熟，乃是保證這種厭氧生物反應(yīng)器具有高濃度和高活性的前提條件。1/3/202326顆粒污泥的形成在UASB反應(yīng)器中能形成顆粒污泥，乃是UASB1/3/20232712/26/202227污泥的高濃度和高活性污泥的高活性反映在：對廢水中的有機污染物具有良好的吸附凝聚作用對附著的有機污染物具有高效的吸收轉(zhuǎn)化作用。1/3/202328污泥的高濃度和高活性污泥的高活性反映在：12/26/2022顆粒污泥形態(tài)大多呈卵形，也有球形、棒形、絲狀形及板狀形的。它們的平均直徑為1mm，一般為0.1-2mm，最大的可達3-5mm。顆粒污泥的形態(tài)與分布1/3/202329顆粒污泥形態(tài)顆粒污泥的形態(tài)與分布12/26/202229顆粒污泥的形態(tài)與分布顆粒污泥的分布大體為下部大，上部小。反應(yīng)區(qū)底部的多以無機粒子作為核心，外包生物膜而成。無機粒子及生物膜的內(nèi)層一般為黑色(可能與生化過程中形成的FeS沉淀有關(guān))，生物膜的表層則呈現(xiàn)灰白色、淡黃色以及暗綠色等。反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)物含量相對較高。顆粒污泥質(zhì)軟，有韌性及粘性。1/3/202330顆粒污泥的形態(tài)與分布顆粒污泥的分布12/26/202230UASB反應(yīng)器的應(yīng)用幾乎涉足所有以有機污染物為主的廢水處理：

例如各類發(fā)酵工業(yè)、淀粉加工、制糖、罐頭、飲料、牛奶與乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉類加工、皮革、造紙、制藥及石油精煉及石油化工等各種來源的有機廢水。UASB的應(yīng)用1/3/202331UASB反應(yīng)器的應(yīng)用幾乎涉足所有以有機污染物為主的廢水處理：1/3/20233212/26/2022321/3/20233312/26/202233UASB的特點污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計算可達20-30g／L；容積負荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達10kgCOD／(m3?d)左右，甚至能夠高達15～40kgCOD／(m3?d)，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。1/3/202334UASB的特點污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計算可達20-30g設(shè)備簡單，運行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，而且不存在堵塞問題。UASB的特點1/3/202335設(shè)備簡單，運行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料UASB的啟動與運行由于大多數(shù)厭氧菌很敏感的特性和專性厭氧微生物的酶系統(tǒng)對氧的極端不穩(wěn)定性,使反應(yīng)器的菌群對極小的變化比好氧系統(tǒng)表現(xiàn)得更加敏感,因此厭氧系統(tǒng)的啟動時間較長,短的二三個月,長的達半年甚至一年之久,嚴重影響了ＵＡＳＢ工藝在污水處理中的應(yīng)用。

1/3/202336UASB的啟動與運行由于大多數(shù)厭氧菌很敏感的特性和專性厭氧微影響ＵＡＳＢ啟動的主要因素

接種污泥的性質(zhì)、數(shù)量與活性。廢水的性質(zhì),包括廢水的組成及污染物的濃度。環(huán)境條件,包括工藝運行的溫度、ｐＨ值、營養(yǎng)配比、微量無機元素的種類與數(shù)量等。啟動運行條件,包括初始負荷、負荷的提高方法、水力停留時間及混合等。UASB的啟動與運行1/3/202337影響ＵＡＳＢ啟動的主要因素UASB的啟動與運行12/26/工業(yè)廢水厭氧生物處理技術(shù)1/3/202338工業(yè)廢水厭氧生物處理技術(shù)12/26/20221三、厭氧生物處理主要方法主要講授內(nèi)容一、廢水厭氧生物處理概述二、厭氧生物處理機理1/3/202339三、厭氧生物處理主要方法主要講授內(nèi)容一、廢水厭氧生物處理概述一、厭氧處理概述

厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中由于其具有良好的去除效果，更高的反應(yīng)速率和對毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，一直都受到環(huán)保工作者們的青睞，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。1/3/202340一、厭氧處理概述厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中由于其具有二、厭氧生物處理機理1/3/202341二、厭氧生物處理機理12/26/20224大分子有機物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細菌的胞外酶水解的和溶解的有機物酸化產(chǎn)酸細菌有機酸醇類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細菌乙酸甲烷化甲烷細菌CH4甲烷細菌CH4厭氧生化反應(yīng)過程---四階段1/3/202342大分子有機物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細菌的胞外酶水一、水解階段：

高分子有機物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞的體內(nèi)進行下一步的分解。1/3/202343一、水解階段：高分子有機物由于其大分子體積二、酸化階段：小分子有機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。1/3/202344二、酸化階段：小分子有機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合三、產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細胞物質(zhì)。1/3/202345三、產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)四、產(chǎn)甲烷階段：：在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。這一階段也是整個厭氧過程最為重要的階段和整個厭氧反應(yīng)過程的限速階段。上述四個階段中，有人認為第二個階段和第三個階段可以分為一個階段，在這兩個階段的反應(yīng)是在同一類細菌體類完成的。1/3/202346四、產(chǎn)甲烷階段：：在這一階段，乙酸、氫氣、碳三、厭氧生物處理主要方法1/3/202347三、厭氧生物處理主要方法12/26/202210厭氧生物處理主要方法厭氧接觸法厭氧濾池（AF)上流式厭氧污泥床(UASB)IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1/3/202348厭氧生物處理主要方法厭氧接觸法12/26/202211厭氧生物處理主要方法---厭氧接觸法厭氧接觸法是在普通污泥消化池的基礎(chǔ)上，并受活性污泥系統(tǒng)的啟示而開發(fā)的。對于懸浮物較高的有機廢水，可以采用厭氧接觸法，它實際上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法的主要特征是在厭氧反應(yīng)器后設(shè)沉淀池，污泥進行回流，結(jié)果使厭氧反應(yīng)器內(nèi)能維持較高的污泥濃度，可大大降低水力停留時間。1/3/202349厭氧生物處理主要方法---厭氧接觸法厭氧接觸法是在普通污泥消厭氧接觸法1/3/202350厭氧接觸法12/26/202213厭氧生物處理主要方法---厭氧生物濾池

厭氧生物濾池是裝填濾料的厭氧反應(yīng)器。厭氧微生物以生物膜的形態(tài)生長在濾料表面，廢水淹沒地通過濾料，在生物膜的吸附作用和微生物的代謝作用以及濾料的截留作用下，廢水中有機污染物被去除。產(chǎn)生的沼氣則聚集于池頂部罩內(nèi)，并從頂部引出。處理水則由旁側(cè)流出。為了分離處理水挾出的生物膜，一般在濾池后需設(shè)沉淀池。1/3/202351厭氧生物處理主要方法---厭氧生物濾池厭氧生物濾池是裝填濾厭氧生物濾池濾料是厭氧生物濾池的主體部分。濾料應(yīng)具備下列各項條件：比表面積大，孔隙率高，表面粗糙，生物膜易于附著，化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強，機械強度高等。常用的濾料有碎石、卵石、焦炭和各種形式的塑料濾料。1/3/202352厭氧生物濾池濾料是厭氧生物濾池的主體部分。12/26/202厭氧生物濾池優(yōu)點：處理能力高；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)備簡單、操作方便。容積負荷4-5kgCOD/m3?d,停留時間10-20d,污泥濃度5-10gVSS/L缺點：濾料費用較高；濾料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，沒有簡單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。1/3/202353厭氧生物濾池優(yōu)點：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度厭氧生物處理主要方法

---上流式厭氧污泥床(UASB)

60年代荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境系發(fā)明了上流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed簡稱UASB)，UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的高速厭氧反應(yīng)器。據(jù)1993年的報道，國外至少已有400個以上的生產(chǎn)性UASB在運行。其中最大的反應(yīng)器體積為15600m3。目前UASB反應(yīng)器的應(yīng)用仍呈迅速增長之勢，同時，若干以UASB為基礎(chǔ)的高速厭氧反應(yīng)器也在發(fā)展中，例如膨脹顆粒污泥床(EGSB)和雜交反應(yīng)器(UASB+AF)。1/3/202354厭氧生物處理主要方法

---上流式厭氧污泥床(UASB)6上流式厭氧污泥床(UASB)

UASB構(gòu)造進水配水系統(tǒng)主反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)1/3/202355上流式厭氧污泥床(UASB)UASB構(gòu)造12/26/202廢水由反應(yīng)器底部進入，反應(yīng)器主體為無填料的空容器，其中含有大量厭氧污泥。由于廢水以一定流速自下向上流動以及厭氧過程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機質(zhì)被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進入三相分離器的沉降區(qū)，廢水經(jīng)處理后排出反應(yīng)器。UASB處理機理1/3/202356廢水由反應(yīng)器底部進入，反應(yīng)器主體為無填料的空容器，其中含有大由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水在平穩(wěn)上升過程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度。含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出。UASB反應(yīng)器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負荷。1/3/202357由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水1/3/20235812/26/202221UASB的幾種形式1/3/202359UASB的幾種形式12/26/202222UASB的幾種形式1/3/202360UASB的幾種形式12/26/202223UASB的幾種形式1/3/202361UASB的幾種形式12/26/202224IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1/3/202362IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）1顆粒污泥的形成在UASB反應(yīng)器中能形成顆粒污泥，乃是UASB反應(yīng)器與其它厭氧生物反應(yīng)器的重要區(qū)別。而顆較污泥的形成和成熟，乃是保證這種厭氧生物反應(yīng)器具有高濃度和高活性的前提條件。1/3/202363顆粒污泥的形成在UASB反應(yīng)器中能形成顆粒污泥，乃是UASB1/3/20236412/26/202227污泥的高濃度和高活性污泥的高活性反映在：對廢水中的有機污染物具有良好的吸附凝聚作用對附著的有機污染物具有高效的吸收轉(zhuǎn)化作用。1/3/202365污泥的高濃度和高活性污泥的高活性反映在：12/26/2022顆粒污泥形態(tài)大多呈卵形，也有球形、棒形、絲狀形及板狀形的。它們的平均直徑為1mm，一般為0.1-2mm，最大的可達3-5mm。顆粒污泥的形態(tài)與分布1/3/202366顆粒污泥形態(tài)顆粒污泥的形態(tài)與分布12/26/202229顆粒污泥的形態(tài)與分布顆粒污泥的分布大體為下部大，上部小。反應(yīng)區(qū)底部的多以無機粒子作為核心，外包生物膜而成。無機粒子及生物膜的內(nèi)層一般為黑色(可能與生化過程中形成的FeS沉淀有關(guān))，生物膜的表層則呈現(xiàn)灰白色、淡黃色以及暗綠色等。反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)物含量相對較高。顆粒污泥質(zhì)軟，有韌性及粘性。