《水處理運(yùn)行與管理》課件 4.3.4厭氧生物處理工藝運(yùn)行管理

項(xiàng)目四污水處理工藝運(yùn)行與管理任務(wù)三生物處理工藝運(yùn)行與管理知識點(diǎn)4厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理主要內(nèi)容

厭氧生物處理是指在無分子態(tài)氧條件下，厭氧微生物進(jìn)行厭氧呼吸，將水中復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷與二氧化碳，并釋放出能量的過程。本知識點(diǎn)主要掌握厭氧生物處理的原理與特點(diǎn)、影響因素、分類以及異常現(xiàn)象及對策。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理CompanyLogo長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

厭氧生物處理是指在無分子態(tài)氧條件下，厭氧微生物進(jìn)行厭氧呼吸，將水中復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷與二氧化碳，并釋放出能量的過程。厭氧生物處理一般包括三個(gè)階段：水解酸化階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲烷階段一、厭氧生物處理原理與特點(diǎn)厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理第一階段：水解酸化階段產(chǎn)物主要是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；——其特點(diǎn)有：1）生長快，2）適應(yīng)性（溫度、pH等）強(qiáng)。第二階段：產(chǎn)氫氣產(chǎn)乙酸階段第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解有機(jī)酸時(shí)還形成CO2。第三階段：產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷?！涮攸c(diǎn)有：1）生長慢；2）對環(huán)境條件非常敏感。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理產(chǎn)甲烷產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸水解酸化復(fù)雜有機(jī)物有機(jī)酸醇類H2、CO2乙酸CH4

厭氧消化過程示意圖厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理

廢水的厭氧處理主要適用于污水處理廠的污泥、高濃度有機(jī)廢水的處理，也可以用于處理中、低濃度的有機(jī)廢水。廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水污水處理、污泥消化等領(lǐng)域。1、厭氧生物處理的特點(diǎn)適用范圍比較廣：適用于高、低濃度的有機(jī)廢水能耗低、負(fù)荷高：不需要曝氣；容積有機(jī)負(fù)荷可以達(dá)到2～10kgBOD/m3.d剩余污泥少，氮磷營養(yǎng)需要少：碳氮磷比為200：5：1殺菌效果好：通產(chǎn)厭氧反應(yīng)有一定的殺菌能力，能殺死寄生蟲卵與病毒等。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理處理時(shí)間長，厭氧微生物培養(yǎng)緩慢，厭氧生物反應(yīng)器啟動緩慢出水難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此厭氧生反應(yīng)器經(jīng)常與耗氧生物反應(yīng)器串聯(lián)使用處理城市高濃度有機(jī)廢水操作比較復(fù)雜，厭氧生物反應(yīng)器影響因素復(fù)雜所以控制條件也比較多2、厭氧生物反應(yīng)的不足厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理（1）溫度

溫度是影響厭氧生物處理的主要因素。消化過程可以在三種不同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，即:低溫消化5℃～15℃；中溫消化30℃～35℃；高溫消化50℃～55℃。通常采用的厭氧處理一般選擇在中溫。（2）pH值

甲烷細(xì)菌適宜的pH范圍為6.8～7.2之間，若pH低于6或高于8，正常的消化系統(tǒng)就會遭到破壞。在實(shí)際運(yùn)行中，如pH值低，可投加石灰或碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值。二、影響厭氧生物處理的主要因素厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理（3）營養(yǎng)與C/N比

厭氧生物中的COD:N:P控制為(200～300)︰5︰1為宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比對厭氧消化的影響更為重要，一般C/N比達(dá)到（10～20）:1為宜。（4）負(fù)荷

負(fù)荷是影響厭氧消化效率的一個(gè)重要因素，直接影響產(chǎn)氣量和處理效率。在通常情況下，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧濾池、厭氧流化床等新型厭氧工藝的有機(jī)負(fù)荷在中溫下為5～15kgCOD/(m3?d)厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理早期的厭氧生物反應(yīng)器厭氧消化應(yīng)用于廢水處理的初級階段，是從1881年法國Mouras設(shè)計(jì)的自動凈化器開始到20世紀(jì)的20年代；早期的厭氧生物反應(yīng)器是建造一個(gè)底部空、上邊鋪一層石子的消化池。石子的作用是攔截廢液中的固體，這種裝置長期未受重視，沒有發(fā)展，直至現(xiàn)在處理工業(yè)廢水時(shí)，才又被人們所認(rèn)識。三、厭氧生物處理的發(fā)展與分類厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理工作原理2級(平流沉淀+厭氧污泥消化)全國各地使用廣泛，為生活污水的預(yù)處理——液固分離處理污泥及厭氧殺寄生蟲及病菌第一代厭氧反應(yīng)器——化糞池缺點(diǎn)：污泥量少、易被帶出，靜態(tài)消化

厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理克服了第一代的缺點(diǎn)，且處理污水

第二代厭氧反應(yīng)器——UASB反應(yīng)器influentSludgebed污泥沉降沼氣阻擋收集effluent厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理工業(yè)級UASB裝置鋼制圓形結(jié)構(gòu)混凝土方形結(jié)構(gòu)（便于施工及分離器設(shè)置）厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理全世界有幾千座UASB反應(yīng)器，占所有厭氧反應(yīng)器（第二代以上）總數(shù)的64%，應(yīng)用廣泛

64％厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(2)AnaerobicFilter厭氧濾床(AF)厭氧流化床生物膜反應(yīng)器（AFB)①化工流化床原理

②爐灰等作生物膜載體，生物顆粒流化

③出水外回流厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理

第三代厭氧生物反應(yīng)器厭氧膨脹顆粒污泥床內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器升流式污泥床過濾器填料EGSBICUBF厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理現(xiàn)在厭氧反應(yīng)器發(fā)展迅速逐漸成為水處理的新的主力設(shè)備。厭氧處理的工藝由普通消化法逐漸演變發(fā)展如下的類型:厭氧接觸法厭氧生物濾池上流式厭氧污泥反應(yīng)法厭氧流化床兩相厭氧法水解酸化法厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(一)厭氧接觸法

1955年，Schroefer等人開發(fā)成功了厭氧接觸法(AnaerobicContactProcess)。標(biāo)志著現(xiàn)代廢水厭氧生物工藝的誕生。厭氧接觸法的工藝流程如下圖所示厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理厭氧生物接觸厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理厭氧接觸法的特點(diǎn)：污泥回流量約為進(jìn)水流量的2~3倍。消化池內(nèi)的MLVSS為6~10g/L。有機(jī)容積負(fù)荷高，中溫時(shí)，COD負(fù)荷1～6kgCOD/m3.d，去除率為70～80%；適合于處理懸浮物和有機(jī)物濃度均很高的廢水(一)厭氧接觸法厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(一)厭氧接觸法最大的問題是污泥的沉淀：污泥上附著有小氣泡；污泥在二沉池中還有活性，還會產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致已下沉的污泥上浮。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。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(二)厭氧濾池厭氧生物濾池的工藝特征60年代末，美國的Young和McCarty首先研制出厭氧生物濾池；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。處理能力高，出水SS較低。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(二)厭氧濾池厭氧濾池(AnaerobicFilter)卵石填料沼氣出水進(jìn)水厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(二)厭氧濾池

厭氧生物濾池的構(gòu)造特征可分為升流式厭氧生物濾池和降流式厭氧生物濾池：厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器1974年Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)(WAU)的C.Lettinga等人開發(fā)成功了升流式厭氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)反應(yīng)器，簡稱UASB反應(yīng)器。UASB成為近年來發(fā)展最快的一種厭氧處理技術(shù)。三相分離器的設(shè)置。對于一般的高濃度有機(jī)廢水，其負(fù)荷可達(dá)10～20kgCOD/(m3·d)。傳質(zhì)效果好。如圖所示，該反應(yīng)器具有高的處理效能，獲得廣泛應(yīng)用，對廢水厭氧生物處理具有劃時(shí)代意義。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)UASB厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB反應(yīng)器的構(gòu)造(1)進(jìn)水配水系統(tǒng)：功能：①將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部；②水力攪拌；——是反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。(2)反應(yīng)區(qū)：又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)；污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥，是有機(jī)物的主要降解場所；污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(3)三相分離器：由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成；功能：將氣體(沼氣)、固體(污泥)和液體(廢水)等三相進(jìn)行分離；(4)出水系統(tǒng)：作用是把沉淀區(qū)的處理后的廢水均勻地加以收集，并排出反應(yīng)器；(5)氣室：也稱集氣罩，主要作用是收集沼氣；(6)浮渣收集系統(tǒng)：功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣．厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(三)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理UASB上流式厭氧污泥反應(yīng)器沼氣進(jìn)水出水出水堰污泥區(qū)：污泥濃度為通常40000～80000mg/L；污泥沉降性能好，活性高，占整個(gè)反應(yīng)器取出率的70%～90%污泥懸浮層：污泥濃度常為：15000～8000mg/L占整個(gè)反應(yīng)器取出率的10%～30%沉淀區(qū)（分離區(qū)）：夾帶生物氣與活性污泥的水進(jìn)入分離區(qū)達(dá)到氣、固、液分離懸浮層污泥區(qū)分離區(qū)厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理UASB污泥作為產(chǎn)品出售的厭氧顆粒狀污泥厭氧顆粒狀污泥厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(四)厭氧膨化床和流化床基本情況：

載體：固體顆粒，常用的有：石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒徑一般為0.2～1mm；常采用出水回流的方法使載體顆粒膨脹或流化；一般將床體內(nèi)載體略有松動，載體間空隙增加但仍保持互相接觸的反應(yīng)器稱為膨脹床；將上升流速增大到使載體可在床體內(nèi)自由運(yùn)動而互不接觸的反應(yīng)器稱為流化床。載體比較面積大，處于硫化狀態(tài)，傳質(zhì)效果好，有機(jī)物降解速率快。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(四)厭氧膨化床和流化床厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理(五)厭氧生物轉(zhuǎn)盤

1980年S.J.Tait等人開發(fā)成了厭氧生物轉(zhuǎn)盤新工藝。這是在好氧生物轉(zhuǎn)盤基礎(chǔ)上開發(fā)的。其工藝示意圖如圖所示。

厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理四、厭氧生物處理異?，F(xiàn)象及對策（一）UASB運(yùn)行管理UASB反應(yīng)器運(yùn)行的三個(gè)重要前提：（1）反應(yīng)器內(nèi)形成性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；（2）由產(chǎn)氣和進(jìn)水均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用；（3）設(shè)計(jì)合理的三相分離器，這使沉淀性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi)。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理水質(zhì)分析項(xiàng)目：試運(yùn)行正常轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行①反映處理效果的項(xiàng)目：進(jìn)出水的BOD、COD、進(jìn)出水的SS、有毒物濃度②反映污泥情況的項(xiàng)目：污泥沉降比SV、MLSS、SVI、溶解氧、微生物生物相③反應(yīng)污泥營養(yǎng)與環(huán)境條件的項(xiàng)目：碳、氮、磷、pH、水溫等（二）UASB水質(zhì)分析與控制指標(biāo)厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理SV、溶解氧：2～4h監(jiān)測一次，以保證及時(shí)調(diào)節(jié)污泥回流量與空氣量微生物相：每班檢測一次，及時(shí)掌握污泥性狀進(jìn)出水COD、BOD每天檢測一次氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI定期檢測即可。出溶解氧測定外，其他均用混合樣。（三）UASB水質(zhì)分析項(xiàng)目檢測頻率厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理

1、UASB反應(yīng)器啟動可以有如下幾個(gè)階段：

第一階段：啟動初始階段。此階段污染容積負(fù)荷應(yīng)該低于2kgCOD/（m3·d）。此階段應(yīng)將污泥的馴化與顆?；鰹橹饕ぷ髂繕?biāo)。

第二階段：反應(yīng)器容積有機(jī)負(fù)荷上升至2～5kgCOD/（m3·d）。厭氧污泥的馴化過程在這個(gè)階段完成。

第三階段：容積負(fù)荷增加到5kgCOD/（m3·d）。絮狀污泥迅速減少，顆粒狀污泥的含量進(jìn)一步增高。

當(dāng)反應(yīng)器中污泥顆?；瓿芍螅磻?yīng)器的啟動也就完成。（四）UASB的啟動厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理（2）UASB反應(yīng)器啟動的注意事項(xiàng)①進(jìn)水COD濃度在UASB反應(yīng)器啟動階段，進(jìn)水COD濃度不宜過大。如果進(jìn)水的COD小于5000mg/L時(shí)，不需要對污水進(jìn)行稀釋。②進(jìn)水污染負(fù)荷啟動UASB反應(yīng)器的最初進(jìn)水污染負(fù)荷為0.5～1.5kgCOD/（m3·d）。③啟動初期不應(yīng)該注重去除效果。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理（3）UASB反應(yīng)器的二次啟動①進(jìn)水COD濃度盡管UASB的初次啟動所消耗的時(shí)間很長，但一旦啟動成功，即使放置不使用，要再次啟動起來仍比較容易。UASB反應(yīng)器二次啟動過程可以相對初次啟動更快地增大進(jìn)液的有機(jī)物負(fù)荷。若初次進(jìn)水COD濃度為3g/L，24d后進(jìn)水的COD濃度可以增至6g/L，48天后進(jìn)水COD濃度可以上升到12g/L。②進(jìn)水污染負(fù)荷二次啟動，進(jìn)水的污染負(fù)荷與濃度的增加方法與初次啟動相似,污染負(fù)荷為0.5～1.5kgCOD/（m3·d）。厭氧生物處理工藝運(yùn)行與管理現(xiàn)象一：VFA（揮發(fā)性有機(jī)酸）/ALK（堿度）升高，此時(shí)說明系統(tǒng)已出現(xiàn)異常，應(yīng)立即分析原因。如果VFA/ALK＞0.3，則應(yīng)立即采取控措施。其原因及控制對策如下：（1）水