第六章-段課件

第6章

污水的厭氧生物處理

TheAnaerobicProcesses1精選課件ppt一、概述二、厭氧法的基本原理三、厭氧法的工藝和設(shè)備四、厭氧法的影響因素五、厭氧處理工藝的運(yùn)行2精選課件ppt

污水厭氧生物處理的發(fā)展過程早期發(fā)展1881~1950年第二代厭氧反應(yīng)器1955年開發(fā)了厭氧接觸法(反應(yīng)器中增加填料)新工藝，標(biāo)志著現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器的開端。

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）。一、概述3精選課件ppt

早期的厭氧生物反應(yīng)器①1881年法國Mouras的自動凈化器：②1891英國Moncriff的裝有填料的升流式反應(yīng)器：③1895年，英國設(shè)計(jì)的化糞池（SepticTank）；④1905，德Imhoff池（稱隱化池、雙層沉淀池）特點(diǎn)有：①處理廢水同時(shí)，也處理從廢水沉淀下來的污泥；②前幾種構(gòu)筑物由于廢水與污泥不分隔而影響出水水質(zhì)；③雙層沉淀池則有了很大改進(jìn)，有上層沉淀池和下層消化池；④停留時(shí)間很長，出水水質(zhì)也較⑤后兩種反應(yīng)器曾在英、美、德、法等國得到廣泛推廣，在我國目前仍有應(yīng)用4精選課件ppt現(xiàn)代的厭氧生物處理

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著以顆粒污泥為主要特點(diǎn)的UASB反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展起來了同樣以顆粒污泥為根本的顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應(yīng)器和厭氧內(nèi)循環(huán)（IC）反應(yīng)器。其中EGSB反應(yīng)器利用外加的出水循環(huán)可以使反應(yīng)器內(nèi)部形成很高的上升流速，提高反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)與微生物之間的接觸和反應(yīng)，可以在較低溫度下處理較低濃度的有機(jī)廢水，如城市廢水等；而IC反應(yīng)器則主要應(yīng)用于處理高濃度有機(jī)廢水，依靠厭氧生物過程本身所產(chǎn)生的大量沼氣形成內(nèi)部混合液的充分循環(huán)與混合，可以達(dá)到更高的有機(jī)負(fù)荷。這些反應(yīng)器又被統(tǒng)一稱為“第三代厭氧生物反應(yīng)器”。5精選課件ppt

我國高濃度有機(jī)工業(yè)廢水排放量巨大，這些廢水濃度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物；我國當(dāng)前的水體污染物還主要是有機(jī)污染物以及營養(yǎng)元素N、P的污染；目前高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理特點(diǎn)是：能源昂貴、土地價(jià)格劇增、剩余污泥的處理費(fèi)用也越來越高。

①能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利用；②運(yùn)行能耗低；③有機(jī)負(fù)荷高，占地面積少；④污泥產(chǎn)量少，剩余污泥處理費(fèi)用低；等等；厭氧工藝的綜合效益表現(xiàn)在環(huán)境、能源、生態(tài)三個(gè)方面。我國的厭氧技術(shù)特點(diǎn)我國的厭氧工藝技術(shù)特點(diǎn)6精選課件ppt7精選課件ppt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)物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對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。8精選課件ppt(2)能耗低

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。一般厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。9精選課件ppt（3）氮、磷營養(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，對氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。（4）有殺菌作用

厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等。（5）污泥易貯存

厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。10精選課件ppt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)備啟動和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長；（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）厭氧過程會產(chǎn)生氣味對空氣有污染。11精選課件ppt2厭氧法的基本原理

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(anaerobicmicrobes)(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(carbondioxide)等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化(anaerobicdigestion)。對批量污泥靜置考察，可以見到污泥的消化過程明顯分為兩個(gè)階段。固態(tài)有機(jī)物先是液化，稱液化階段；接著降解產(chǎn)物氣化，稱氣化階段；在常溫下，整個(gè)過程歷時(shí)半年以上。12精選課件ppt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)菌生長的作用，NH3的溶解產(chǎn)物NH4OH有中和作用。13精選課件ppt第二階段：氣化階段，由低分子的有機(jī)酸經(jīng)微生物作用轉(zhuǎn)化為氣體，氣體類似沼澤散發(fā)的氣體，可稱沼氣，主體是CH4，CO2也相當(dāng)多，還有微量H2、H2S等，因此氣化階段常稱甲烷化階段。14精選課件ppt與好氧過程的根本區(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)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌(fermentativebacteria)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌(acetogenicbacteria)和產(chǎn)甲烷細(xì)菌(methanogenicbacteria)的聯(lián)合作用完成。參與消化的細(xì)菌，酸化階段的統(tǒng)稱產(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)稱甲烷細(xì)菌。15精選課件ppt新的研究成果闡明厭氧消化經(jīng)歷四個(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、醛類等/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

CH4CH4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、醛類等。這個(gè)階段主要產(chǎn)生較高級脂肪酸。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。16精選課件ppt此過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，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、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制步驟；簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對含這類有機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷易成為限速階段。17精選課件ppt理論產(chǎn)生甲烷量：

1、糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過厭氧消化能轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2等氣體，這樣的混合氣體統(tǒng)稱為沼氣；產(chǎn)生沼氣的數(shù)量和成分取決于被消化的有機(jī)物的化學(xué)組成，一般可以用下式進(jìn)行估算：

2、理論上認(rèn)為，1gCOD在厭氧條件下完全降解可以生成0.25gCH4，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的甲烷氣體體積為0.35L；沼氣中CO2和CH4的百分含量不僅與有機(jī)物的化學(xué)組成有關(guān)，還與其各自的溶解度有關(guān)；由于一部分沼氣（主要是其中的CO2）會溶解在出水中而被帶走，同時(shí)，一小部分有機(jī)物還會被用于微生物細(xì)胞的合成，所以實(shí)際的產(chǎn)氣量要比理論產(chǎn)氣量小。18精選課件ppt其他厭氧生物處理過程硫酸鹽還原過程：又叫硫酸鹽呼吸或反硫化作用

1.定義：在厭氧條件下，化能異養(yǎng)型硫酸菌還原細(xì)菌利用廢水中的有機(jī)物作為電子供體，將氧化態(tài)硫化物還原為硫化物的過程

2.硫酸鹽在處理中的危害：（1）與產(chǎn)甲烷菌競爭底物，抑制產(chǎn)甲烷菌的生成。（2）H2S對產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧細(xì)菌抑制。影響沼氣產(chǎn)量和利用。

3.解決辦法：用兩相厭氧生物處理工藝中的產(chǎn)酸相先期還原硫酸菌。反硝化與厭氧氨氧化：1.無氧條件下存在：NH4+和NO2-化能異養(yǎng)型硫酸菌2.定義：在厭氧條件下，過程為厭氧氨氧化3.有氧條件：

NH4+→NH2OH→NO2-→NO3－4.厭氧條件：

NO3-→NO2-→NO→N2O→N219精選課件ppt甲烷菌的微生物學(xué)特征簡介：甲烷菌屬于古菌中的一類。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。20精選課件ppt三、厭氧法的工藝和設(shè)備（1）按微生物生長狀態(tài)分為厭氧活性污泥法(anaerobicactivatedsludge)和厭氧生物膜法(anaerobicslime)；（2）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)；（3）根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化(onestagedigestion)與兩步厭氧消化(twostagedigestion)等（4）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。21精選課件ppt3.1、普通厭氧消化池3.2、厭氧濾池3.3、厭氧接觸法3.4、分段厭氧污泥法3.5、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB22精選課件ppt3.1普通厭氧消化池普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池(conventionaldigester)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。23精選課件ppt螺旋槳(機(jī)械)攪拌的消化池24精選課件ppt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)部安裝熱交換管。25精選課件ppt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。對無攪拌的消化器，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題。溫度不均勻，消化效率低。26精選課件ppt化糞池化糞池用于處理來自廁所的糞便污水。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。27精選課件ppt28精選課件ppt3.2厭氧濾池

厭氧濾池（anaerobicfilter又稱厭氧固定膜反應(yīng)器，是60年代末開發(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，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料的表面生長，當(dāng)廢水通過填料層時(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。29精選課件ppt廢水從池底進(jìn)入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；廢水從池上部進(jìn)入，以降流的形式流過填料層，從池底部排出，稱降流式厭氧濾池。

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。30精選課件ppt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)水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。31精選課件ppt對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，平均停留時(shí)間長達(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2-16kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；32精選課件ppt（b）廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，因而有機(jī)物去除速度快（c）微生物固著生長為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；（d）啟動或停止運(yùn)行后再啟動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，尤以進(jìn)水部位更嚴(yán)重。濾池的清洗也還沒有簡單有效的方法。33精選課件ppt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)備簡單、操作方便34精選課件ppt3.3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（anaerobiccontactprocess)。厭氧接觸法工藝動畫35精選課件ppt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。厭氧接觸法對懸浮物高的有機(jī)廢水(如肉類加工廢水等)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，也可以用泵循環(huán)池水。36精選課件ppt厭氧接觸法的特點(diǎn):（a）通過污泥回流，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/m3·d，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；37精選課件ppt（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)。38精選課件ppt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0.005MPa)，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。39精選課件ppt3.4分段厭氧處理法消化可將水解酸化過程和甲烷化過程分開在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)分階段進(jìn)行，以使兩類微生物都能在各自的最適條件下生長繁殖。第一段的功能是：水解和液化固態(tài)有機(jī)物為有機(jī)酸緩沖和稀釋負(fù)荷沖擊與有害物質(zhì)截留難降解的固態(tài)物質(zhì)第二段的功能是：保持嚴(yán)格的厭氧條件和pH值，以利于甲烷菌的生長降解、穩(wěn)定有機(jī)物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣截留懸浮固體，以改善出水水質(zhì)40精選課件ppt二段式厭氧處理法可以采用不同構(gòu)筑物予以組合。例如對懸浮物高的工業(yè)廢水，采用厭氧接觸法與上流式厭氧污泥床反應(yīng)器串聯(lián)的組合，其流程如下圖。41精選課件ppt二段式厭氧處理法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)定可靠能承受pH值、毒物的沖擊有機(jī)負(fù)荷率高消化氣中甲烷含量高缺點(diǎn)：使用設(shè)備較多流程和操作復(fù)雜不能對各種廢水都提高負(fù)荷42精選課件ppt3.5上流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB3.5.1概述3.5.2基本特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)）3.5.3UASB的構(gòu)造和組成3.5.4顆粒污泥3.5.5UASB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)3.5.6UASB的啟動43精選課件ppt上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（up-flowanaerobicsludgeblanketreactor)，簡稱UASB反應(yīng)器，是由荷蘭的G.Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有人工載體，反應(yīng)器內(nèi)微生物以自身聚集生長，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。3.5.1概述44精選課件ppt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)。

45精選課件pptUASB反應(yīng)器示意圖46精選課件ppt47精選課件ppt48精選課件ppt3.5.2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)器對不利條件的抗性增強(qiáng);在一定的水力負(fù)荷下，可以靠反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體來實(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(sludgebed)污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層(sludgeblanket)污泥濃度5-7g/L；49精選課件ppt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(sludgegranules)組成，顆粒的直徑一般在0.5-5.0mm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)20-40kgCOD/（m3·d）在大型生產(chǎn)裝置中可達(dá)到6-8kgCOD/（m3·d）。（c）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應(yīng)區(qū)，一般無污泥回流設(shè)備；簡化了工藝，節(jié)約了投資和運(yùn)行費(fèi)用。

（d）無混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來攪動；50精選課件ppt（e）污泥床內(nèi)不填載體，提高了容積利用率，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問題。缺點(diǎn)：（a）大型裝置內(nèi)會有短流現(xiàn)象（要求配水裝置性能要好）（b）進(jìn)水SS要求≤200mg/L，以免對污泥顆粒化不利或減少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞（c）在沒有顆粒污泥接種的情況下，啟動時(shí)間長（d）對水質(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。51精選課件ppt由圖可見，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、污泥和沼氣一起向上流動，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滑落到懸浮污泥層。出水則從澄清區(qū)流出。3.5.3UASB的構(gòu)造和組成52精選課件ppt53精選課件ppt54精選課件pptUASB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。55精選課件ppt(4)出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)表層處理過的水均勻地加以收集，排出反應(yīng)器。(5)氣室也稱集氣罩，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。56精選課件ppt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(nocculentsludge)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固定形態(tài)。3.5.4厭氧顆粒污泥57精選課件ppt1.接種污泥2.廢水的性質(zhì)3.反應(yīng)器的工藝條件4.不同的出水乙酸濃度可以決定優(yōu)勢菌種影響污泥顆?；囊蛩赜绊戭w粒污泥直徑大小的因素1.溫度2.底物在傳質(zhì)過程中所能進(jìn)入顆粒內(nèi)部的深度3.有機(jī)負(fù)荷的高低4.如果低負(fù)荷忽然增加負(fù)荷將使顆粒污泥破碎5.用較大的上升氣流與產(chǎn)氣量可選擇性的洗出較小的顆粒污泥。58精選課件ppt

顆粒污泥的性質(zhì)

顆粒污泥的物理性質(zhì)

1.形狀不規(guī)則2.顏色呈灰黑色或褐黑色，包裹灰白色生物膜3.相對密度在1.01---1.05左右4.污泥指數(shù)與顆粒大小有關(guān)5.顆粒污泥在反應(yīng)器中的沉降速率為0.3---0.8m/h顆粒污泥的成分

1.微生物及其分泌物微生物：各類產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌，產(chǎn)酸細(xì)菌在顆粒外部，產(chǎn)甲烷細(xì)菌在顆粒污泥內(nèi)部2.惰性物質(zhì)3.金屬離子顆粒污泥的活性

采用最大比底物利用速率表示，不同底物培養(yǎng)的顆粒污泥的活性不同59精選課件pptUASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理UASB反應(yīng)器的構(gòu)造

1.進(jìn)水配水系統(tǒng)，將進(jìn)入反應(yīng)器的廢水均勻地分配到反應(yīng)器整個(gè)橫斷面，起到水力攪拌并均勻上升。

2.反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量具有良好凝聚和沉淀性能的污泥，在池底部形成顆粒污泥層。廢水從厭氧污泥床底部流入，與顆粒污泥層中的污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生的微小沼氣氣泡不斷地放出。微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒污泥層上部，由于沼氣的攪動，形成一個(gè)污泥濃度較小的懸浮污泥層。

3.三相分離器，其功能是將氣體、固體和液體三相進(jìn)行分離。

4.集氣室，其功能是收集產(chǎn)生的沼氣，并將其導(dǎo)出氣室送往沼氣柜。

5.處理水排出系統(tǒng)，均勻收集處理水并將其排出反應(yīng)器。60精選課件pptUASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算1.UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容有：①池型選擇、有效容積以及各主要部位尺寸的確定；②進(jìn)水配水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、三相分離器等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；③其它設(shè)備和管道如排泥和排渣系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)計(jì)算2.有效容積及主要構(gòu)造尺寸的確定：

UASB反應(yīng)器的有效容積，一般將沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)的總?cè)莘e作為反應(yīng)器的有效容積進(jìn)行考慮，多采用進(jìn)水容積負(fù)荷法確定，即：

V=Q×Si/Lv

式中：Q——廢水流量，m3/d；

Si——進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgCOD/l；

Lv——COD容積負(fù)荷，kgCOD/m3.d。61精選課件ppt3.三相分離器的設(shè)計(jì)：三相分離器的基本原理與構(gòu)造在UASB反應(yīng)器中三相分離器可以有以下幾種布置形式62精選課件ppt①沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)：要求表面負(fù)荷應(yīng)小于1.0m3/m2.d；集氣罩斜面的坡度應(yīng)為55~60°；沉淀區(qū)的總水深應(yīng)不小于1.5m，廢水在沉淀區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)在1.5~2.0h之間；②回流縫的設(shè)計(jì)；③氣液分離效果的計(jì)算與校核；三相分離器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：5.浮渣清除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：6.排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)：7.其他設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題：加熱和保溫；沼氣的收集、貯存和利用；防腐；63精選課件ppt8.UASB的布水系統(tǒng)：為使底物與污泥能充分接觸，布水應(yīng)盡量，避免溝流，進(jìn)水方式分為間歇式，脈沖式，連續(xù)均勻流，連續(xù)與間歇回流結(jié)合9.進(jìn)水水質(zhì)的特性：應(yīng)考慮是否影響污泥的顆?；?，形成泡沫的浮渣、降解速率等問題。10.UASB的有機(jī)容積負(fù)荷：確定有機(jī)負(fù)荷，以及進(jìn)水流量和進(jìn)水COD，可確定反應(yīng)器的有效容積。11.UASB的水封高度：控制一定的氣囊高度可壓破泡沫，可避免泡沫和浮泥進(jìn)入排氣系統(tǒng)。64精選課件ppt3.5.6升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的啟動

UASB反應(yīng)器的啟動可分為兩個(gè)階段:接種污泥在適宜的馴化過程中獲得一個(gè)合理分布的微生物群體。這種合理分布群體的大量生長、繁殖

65精選課件ppt

UASB反應(yīng)器的啟動運(yùn)行1.直接啟動：用顆粒污泥接種，所需時(shí)間較短，負(fù)荷上升較快；2.間接啟動：用絮狀污泥啟動，首先需要培養(yǎng)顆粒污泥。顆粒污泥的培養(yǎng)對于反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運(yùn)行十分關(guān)鍵，一般需要按以下步驟進(jìn)行：①投加接種污泥：厭氧消化污泥，或剩余活性污泥等；接種量一般為10~20kgVSS/m3；②啟動初期的污泥負(fù)荷應(yīng)低于0.1~0.2kgCOD/kgSS.d，容積負(fù)荷應(yīng)小于0.5kgCOD/m3.d；③保證一定的水力上升流速，一般要求大于1m3/m2.d，當(dāng)其大于0.25m3/m2.h時(shí)，就會產(chǎn)生水力分級作用；④進(jìn)水濃度過高時(shí)，可回流或稀釋等措施；⑤一般要求溶解性COD的去除率大于80%左右時(shí)，應(yīng)及時(shí)提高負(fù)荷；⑥出水VFA濃度一般應(yīng)控制在1000mg/l以下。66精選課件pptUASB反應(yīng)器初次啟動的操作原則1、啟動階段的目的：污泥適應(yīng)將要處理廢水中的有機(jī)物污泥具有很好的沉降性2、啟動時(shí)要遵守的原則：最初污泥負(fù)荷不要太高在揮發(fā)酸未能有效分解之前，不應(yīng)增加反應(yīng)器負(fù)荷控制厭氧細(xì)菌的生存環(huán)境種泥量要盡量多控制一定的上升流速3.形成顆粒污泥的過程：啟動與提高污泥活性階段形成顆粒污泥階段逐漸形成顆粒污泥層階段67精選課件ppt1、運(yùn)行管理指標(biāo)廢水厭氧生物處理的運(yùn)行管理指標(biāo)主要有：COD去除率、有機(jī)容積負(fù)荷、有機(jī)污泥負(fù)荷、水力停留時(shí)間、剩余污泥產(chǎn)量、產(chǎn)氣量等。2、水質(zhì)管理指標(biāo)水質(zhì)管理指標(biāo)又稱為監(jiān)測項(xiàng)目，即通過水質(zhì)監(jiān)測，對厭氧反應(yīng)器進(jìn)行管理，使其達(dá)到運(yùn)行要求；主要有：進(jìn)水量、進(jìn)出水水質(zhì)（COD、BOD、SS、pH、VFA等）、污泥濃度、溫度、產(chǎn)氣量、氣體成分等。運(yùn)行管理指標(biāo)

68精選課件ppt四、厭氧法的影響因素控制厭氧處理效率的基本因素有兩類:一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(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，對于一般工業(yè)廢水，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。69精選課件ppt4.1溫度條件各類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型。

70精選課件ppt溫度對厭氧消化過程的影響71精選課件ppt4.2pH值每種微生物可在一定的pH值范圍內(nèi)活動，產(chǎn)酸細(xì)菌對酸堿度不及甲烷細(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，避免過多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范圍內(nèi)。72精選課件ppt4.3氧化還原電位無氧環(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)甲烷菌對氧和氧化劑非常敏感，這是因?yàn)樗幌蠛醚蹙菢泳哂羞^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。73精選課件ppt4.4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，簡稱容積負(fù)荷，即消化器單位有效容積每天接受的有機(jī)物量（kgCOD/m3·d)。對懸浮生長工藝，也有用污泥負(fù)荷表達(dá)的，即kgCOD/(kg污泥·d)。在污泥消化中，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/m3·d。74精選課件ppt4.5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。75精選課件ppt4.6攪拌和混合通過攪拌可消除池內(nèi)梯度，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為高效消化器。攪拌程度與強(qiáng)度要適當(dāng)。76精選課件ppt4.7廢水的營養(yǎng)比厭氧微生物的生長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養(yǎng)元素不足的情況較少見。厭氧法中碳:氮:磷控制為200-300:5:1為宜。77精選課件ppt4.8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。對有機(jī)物來說，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、操作控制條件等因素有關(guān)。78精選課件ppt792024/4/17五、厭氧生物處理的運(yùn)行管理UASB反應(yīng)器運(yùn)行的三個(gè)重要前提反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能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，這使沉淀性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi)79精選課件ppt802024/4/171、水質(zhì)分析項(xiàng)目與運(yùn)行指標(biāo)

水質(zhì)分析項(xiàng)目反映處理效果的項(xiàng)目：進(jìn)出水COD、VFA、進(jìn)出水SS、進(jìn)出水的有毒物質(zhì)（對應(yīng)工業(yè)廢水）反映污泥情況的項(xiàng)目：污泥沉降比（SV%）、MLSS、MLVSS、SVI等；堿度ALK；揮發(fā)酸VFA，沼氣產(chǎn)量；反映污泥營養(yǎng)和環(huán)境條件的項(xiàng)目：氮磷、pH、水溫等。80精選課件ppt812024/4/17測定頻次進(jìn)出水總的COD、進(jìn)出水SS

——每天一次氮、磷、MLSS、SVI——定期測定記錄進(jìn)水量、剩余污泥量81精選課件ppt822024/4/17運(yùn)行控制指標(biāo)（表6-582精選課件ppt832024/4/172、UASB反應(yīng)器的啟動

顆粒污泥化的過程和優(yōu)點(diǎn)顆粒污泥有極好的沉降性能，它能在很高的產(chǎn)氣量和高上流速度下保留在反應(yīng)器內(nèi)。因此使UASB反應(yīng)器有更高的有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷。一般絮狀污泥的UASB反應(yīng)器負(fù)荷在10KgCOD/（m3·d)，而顆粒污泥使UASB反應(yīng)器負(fù)荷在30~5010KgCOD/（m3·d)。83精選課件ppt842024/4/17UASB反應(yīng)器的初次啟動

初次啟動通常指對一個(gè)新建的UASB系統(tǒng)以未經(jīng)馴化的非顆粒污泥（例如污水廠污泥消化池的消化污泥）接種，使反應(yīng)器到達(dá)設(shè)計(jì)負(fù)荷和有機(jī)物去除率的過程，通常這一過程伴隨著顆?；耐瓿桑虼艘卜Q之為污泥的顆?；?。84精選課件ppt852024/4/17UASB反應(yīng)器初次啟動的若干認(rèn)識——洗出的污泥不再返回——當(dāng)進(jìn)液COD濃度大于5000mg/L時(shí)采用出水循環(huán)或稀釋進(jìn)液——逐步增加有機(jī)負(fù)荷，有機(jī)負(fù)荷的增加應(yīng)當(dāng)在可降解COD能被去除80%之后再進(jìn)行——保持乙酸濃度始終低于1000mg/L；——啟動時(shí)稠型污泥的接種量大約為10~15KgVSS/m3，小于40KgVSS/m3的稀釋消化污泥接種量可略為小些；——低濃度的廢水有利于顆?；男纬?，但當(dāng)濃度也應(yīng)當(dāng)足夠維持良好的細(xì)菌生產(chǎn)條件，最小的COD濃度應(yīng)為1000mg/L；85精選課件ppt862024/4/17——過量的懸浮物會阻礙顆?；男纬桑弧芙庑蕴妓衔餅橹饕孜锏膹U水VFA為主的廢水顆?；^程快，當(dāng)廢水含有蛋白質(zhì)時(shí)，應(yīng)使蛋白質(zhì)盡可能降解；——高的離子濃度（例如Ca2+、Mg2+）能引起化學(xué)沉淀（CaCO3、CaPHO4、MgNH4PO4），