厭氧生物處理課件

二.A2/O法工藝

厭氧反應(yīng)器沉淀池

缺氧反應(yīng)器好氧反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)2Q處理水N2回流污泥(含磷污泥)原廢水(釋放磷氨化)(脫氮)(硝化吸收磷去除BOD)剩余污泥廢水的厭氧生物處理概述厭氧生物處理是環(huán)境工程與能源工程中的一項(xiàng)重要技術(shù)。厭氧生物技術(shù)在以前多用于剩余污泥、有機(jī)廢棄物及部分高濃度有機(jī)廢水的處理。厭氧生物處理技術(shù)現(xiàn)在不僅用于處理剩余污泥和高濃度有機(jī)廢水，也用于處理中、低濃度有機(jī)廢水，包括城市污水。厭氧生物處理：在無氧的條件下，利用厭氧微生物的生命活動，將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等的過程。

厭氧生物處理后面常常要連接好氧生物處理厭氧處理與好氧處理的主要區(qū)別

COD→CH4+CO2;SO42-

→H2SNO3-→N2Me2+

→MeSProtein→NH4++CO2+CH4COD→H2O+CO2;H2S→S→SO42-

NH4→NO3-Littlepartoforganicsoxidized,therestreducedCompletelyoxidizedbyO2厭氧Anaerobicdegradation

好氧Aerobicdegradation厭氧生物處理的特點(diǎn)能耗低，可回收生物能污泥產(chǎn)量低電力、藥品消耗少占地面積少可處理高濃度難降解廢水CH428m3(80kgCOD)10-20kgCOD1-5kgAnaerobicsludge100kgCODCODCH4+CO2+anaerobicsludgeCOD+O2H2O+CO2+aerobicsludgeH2O+CO2(40-50kgCOD)熱損失5-10kgCOD100kgCOD30-50kgAerobicsludge

主要優(yōu)點(diǎn)出水水質(zhì)COD通常高于好氧處理對環(huán)境因子和有毒物較為敏感H2S氣味氨氮去除效果不佳

主要缺點(diǎn)1、厭氧生化法的主要特點(diǎn)（1）適用范圍廣好氧法：中、低濃度有機(jī)廢水。厭氧法：高、中、低濃度有機(jī)廢水；好氧難降解有機(jī)物（如固體有機(jī)物、某些偶氮染料等）。（2）能耗低好氧法：曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大。厭氧法：不充氧，且沼氣可作為能源。當(dāng)原水BOD5達(dá)到1500mg/L時，厭氧處理即有能量剩余。厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。（1）厭氧微生物增殖緩慢，厭氧設(shè)備啟動和厭氧處理所需時間比好氧長；（2）出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步處理，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）厭氧過程產(chǎn)生氣味對空氣有污染。2缺陷一、厭氧生物處理的機(jī)理1930年Buswell和NeaveZeikus,J.C.(1980)MicrobialPopulationsinDigesters.InAnaerobicDigestion,Stafford,D.A.,Wheatley,B.I.,Hughes,D.E.,Eds.,AppliedSciencePublishers,Ltd.:London,England,p.61-87.MethaneCarbondioxideAcetotrophicMethanogenesisHydrogenetrophicMethanogenesisCOMPLEXORGANICMATTERSProteinsCarbohydratesLipidsAminoAcids,SugarsFattyAcids,AlcoholshydrolysisINTERMEDIARYPRODUCTS(C>2;Propionate,Butyrateetc)acidogenesisAcetateHydrogen,CarbondioxideHomoacetogenesisacetogenesisOrganicsConversioninAnaerobicSystemmethanogenesis7228111112354復(fù)雜物料的厭氧降解過程：(1)水解階段復(fù)雜的非溶解性的有機(jī)物在產(chǎn)酸菌胞外水解酶的作用下轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體。(2)發(fā)酵產(chǎn)酸階段溶解性底物轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸(VFA)為主的低分子量產(chǎn)物。(3)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段VFA被轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。(4)產(chǎn)甲烷階段乙酸和H2最終轉(zhuǎn)化為CH4。

水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌厭氧消化四階段示意圖

營養(yǎng)物質(zhì)有毒物質(zhì)InfluentEffluentWastesludgeRecycledsludgeCompletelymixedreactorBiogasDegassifierBiogasSettlingtank

1.厭氧反應(yīng)器的發(fā)展歷程PerryMcCartyGatzeLettinga第一代厭氧反應(yīng)器第二代厭氧反應(yīng)器第三代厭氧反應(yīng)器Developmentof“high-rate”anaerobictreatmentsystemsCompletelymixed(Bio)gasinfluenteffluentRelativecapacity:1PhysicalretentionRelativecapacity:5ImmobilisedbiomassRelativecapacity:25Enhancedcontact

Relativecapacity:75

進(jìn)入20世紀(jì)50年代，隨著人們對厭氧工藝機(jī)理研究的深入，人們認(rèn)識到反應(yīng)器內(nèi)保持大量的微生物和盡可能長的污泥齡是提高反應(yīng)效率和反應(yīng)器成敗的關(guān)鍵，開始出現(xiàn)了以提高厭氧微生物濃度和停留時間、縮短液體停留時間為目標(biāo)的第二代厭氧反應(yīng)工藝。代表工藝：厭氧濾器(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)、厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)等。與早期第一代厭氧工藝相比，第二代厭氧處理工藝更加注重對系統(tǒng)環(huán)境條件的控制，反應(yīng)器中增加了溫控設(shè)施和攪拌裝置，通過不同的運(yùn)行方式在反應(yīng)器內(nèi)保持很高濃度的生物量，并使生物在反應(yīng)器中停留時間很長。第二代厭氧反應(yīng)工藝

厭氧反應(yīng)器中污泥與廢水的混合，首先取決于布水系統(tǒng)的設(shè)計，合理的布水系統(tǒng)是保證固液充分接觸的基礎(chǔ)。與此同時，反應(yīng)器中液體表面上升流速、沼氣的攪動等因素也對污泥與廢水的混合起到極其重要的作用。當(dāng)反應(yīng)器的布水系統(tǒng)已經(jīng)確定后，如果在低溫條件下運(yùn)行，或在啟動初期(只能在低負(fù)荷下運(yùn)行)，或處理較低濃度的有機(jī)廢水時，由于不可能產(chǎn)生大量沼氣的較強(qiáng)擾動，因此，反應(yīng)器中混合效果較差，從而出現(xiàn)短流，如果提高反應(yīng)器的水力負(fù)荷來改善混合狀況，則會出現(xiàn)污泥流失。在實(shí)際應(yīng)用中，UASB還存在著所允許的液體表面上升流速很低、啟動并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時間較長、不適合處理SS含量高的污水等不足。代表工藝：厭氧膨脹顆粒污泥床(ExpandedGranularSludgeBlanket，簡稱EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(InternalCirculationreactor，簡稱IC)、升流式厭氧污泥床過濾器(UpflowanaeroBicsludgeFilter，簡稱UBF)第三代厭氧反應(yīng)工藝

第三代厭氧反應(yīng)器的共同特點(diǎn)是：微生物均以顆粒污泥固定化方式存在于反應(yīng)器中，反應(yīng)器單位容積的生物量更高；能承受更高的水力負(fù)荷，并具有較高的有機(jī)污染物凈化效能；占地面積小。這些新型高效厭氧反應(yīng)器反應(yīng)工藝的出現(xiàn)，突破了厭氧處理較長的水力停留時間，較高的反應(yīng)溫度和較低的容積負(fù)荷的傳統(tǒng)模式，極大地促進(jìn)了厭氧生物處理技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用和發(fā)展。

1.化糞池

用于處理來自廁所的糞便廢水。曾廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。還可用于郊區(qū)的別墅式建筑?；S池例圖三、厭氧生物處理工藝全國各地使用廣泛，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工作原理:2級(平流沉淀+厭氧污泥消化)工藝流程與特點(diǎn)2.厭氧接觸法厭氧接觸法的特點(diǎn)①污泥濃度高，一般為5~10gVSS/L，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；②有機(jī)容積負(fù)荷高，中溫時，COD負(fù)荷1~6kgCOD/m3·d，去除率為70~80%；BOD負(fù)荷0.5~2.5kgBOD/m3·d，去除率80~90%；③出水水質(zhì)較好；④增加了沉淀池、污泥回流系統(tǒng)、真空脫氣設(shè)備，流程較復(fù)雜；⑤適合于處理懸浮物和有機(jī)物濃度均很高的廢水。在厭氧接觸法工藝中，最大的問題是污泥的沉淀，因?yàn)閰捬跷勰嗌弦话憧偸歉街行〉臍馀?，且由于污泥在二沉池中還具有活性，還會繼續(xù)產(chǎn)生沼氣，有可能導(dǎo)致已下沉的污泥上浮。因此，必須采用有效的改進(jìn)措施，主要有以下兩種：

1真空脫氣設(shè)備（真空度為500mmH2O）；

2增加熱交換器，使污泥驟冷，暫時抑制厭氧污泥的活性。

3在沉淀池投加混凝劑3.厭氧生物濾池

優(yōu)點(diǎn)：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度(10~20g/L)；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。

缺點(diǎn)：濾料費(fèi)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。厭氧生物濾池的構(gòu)造類似于一般的生物濾池，但池頂密封，產(chǎn)生的沼氣聚焦在池頂部罩內(nèi)，并從頂部引出。處理水所挾帶的生物膜，在濾后沉淀池分離。升流式和降流式厭氧生物濾池4.厭氧生物轉(zhuǎn)盤

(AnaerobicRotatingBiologicalReactor)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。主要特點(diǎn)微生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時間短；廢水沿水平方向流動，反應(yīng)槽高度小，節(jié)省了提升高度；一般不需回流；不會發(fā)生堵塞，可處理含較高懸浮固體的有機(jī)廢水；多采用多級串聯(lián)，厭氧微生物在各級中分級，處理效果更好；運(yùn)行管理方便；但盤片的造價較高。5.厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)AnaerobicBaffledReacter1982年McCarty等人認(rèn)為厭氧生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動與否對處理效果影響不大，于是開發(fā)成了厭氧折流板反應(yīng)器。相當(dāng)于多個UASB反應(yīng)器的串聯(lián)。特點(diǎn)：

1）反應(yīng)器啟動期短。試驗(yàn)表明，接種一個月后，就有顆粒污泥形成，兩個月就可以投入穩(wěn)定運(yùn)行；

2)避免了厭氧濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床的堵塞問題；

3）避免了升流式厭氧污泥床因污泥膨脹而發(fā)生污泥流失問題；

4）不需要混合攪拌裝置；

5）不需載體。6.厭氧膨脹床或厭氧流化床（1）基本原理；在厭氧反應(yīng)器內(nèi)添加固體顆粒載體，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。一般需要采用出水回流的方法使載體顆粒在反應(yīng)器內(nèi)膨脹或形成流化狀態(tài)；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)器稱為膨脹床反應(yīng)器；將上升流速增大到可以使載體在床體內(nèi)自由運(yùn)動而互不接觸的反應(yīng)器稱為流化床反應(yīng)器。（2）主要特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：細(xì)顆粒的載體為微生物的附著生長提供了較大的比表面積，使床內(nèi)的微生物濃度很高（一般可達(dá)30gVSS/L）；具有較高的有機(jī)容積負(fù)荷（10~40kgCOD/m3·d），水力停留時間較短；具有較好的耐沖擊負(fù)荷的能力，運(yùn)行較穩(wěn)定；載體處于膨脹或流化狀態(tài)，可防止載體堵塞；床內(nèi)生物固體停留時間較長，運(yùn)行穩(wěn)定，剩余污泥量較少；既可應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理，也應(yīng)用于低濃度城市廢水的處理。主要缺點(diǎn)：

載體的流化耗能較大；系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行的要求也較高。7.分段（兩相）厭氧處理法

第一段：水解和液化有機(jī)物為有機(jī)酸；緩沖和稀釋負(fù)荷沖擊與有害物質(zhì)，并將截留難降解的固態(tài)物質(zhì)。硫酸鹽還原

第二段：保持嚴(yán)格的厭氧條件和pH，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，并截留懸浮固體，以改善出水水質(zhì)。8.升流式厭氧污泥床(UASB反應(yīng)器)UpflowAnaerobicSludgeBlanket

該工藝是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga教授等于1972~1978年間研究開發(fā)，于1982年在荷蘭建造了單池容積為5500m3、當(dāng)時世界上最大的、應(yīng)用于處理土豆淀粉加工廢水的UASB反應(yīng)器。該反應(yīng)器的設(shè)計COD負(fù)荷高達(dá)17~20kg／(m3·d)，每天產(chǎn)生2000多m3的沼氣，其COD去除率為80~85%。繼荷蘭之后，德國、瑞士、瑞典、美國、加拿大、澳大利亞、泰國、芬蘭、西班牙以及我國也相繼開展了對UASB的深入研究和技術(shù)開發(fā)工作，并將其作為一種新型厭氧處理工藝而在高濃度有機(jī)廢水處理中得到快速的推廣應(yīng)用。目前全世界已有2000余座UASB反應(yīng)器處理裝置在實(shí)際生產(chǎn)中使用。Inrecognitionofyourresearchanddevelopmentofanenvironmentallysoundnovelprocessforthetreatmentofpollutedwastewateranditsimplementationworldwide,especiallyindevelopingcountries.工業(yè)級UASB裝置http://www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.html/uasb.htmhttp://www.biogas.ch/emmi.htm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）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％UASB反應(yīng)器

污泥床污泥懸浮層反應(yīng)區(qū)分離區(qū)三相分離器UASB反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)示意圖

UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)組成

1）進(jìn)水配水系統(tǒng)。即將廢水盡可能均勻地分配到整個反應(yīng)器，并具有一定的水力攪拌功能。

2）反應(yīng)區(qū)。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，是反應(yīng)器的主要部位。污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，SS質(zhì)量濃度可達(dá)50~100g/L或更高。污泥懸浮層主要靠反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體的上升攪拌作用形成，污泥質(zhì)量濃度較低，SS一般在5~40g/L。

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。污泥經(jīng)沉淀區(qū)沉淀后由回流縫回流到反應(yīng)區(qū)，沼氣分離后進(jìn)人氣室。三相分離器的分離效果將直接影響反應(yīng)器的處理效果。

4）出水系統(tǒng)。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)。是清除沉淀區(qū)液面和氣室表面的浮渣，如浮渣不多可省略。

7）排泥系統(tǒng)。是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。1、進(jìn)水分配系統(tǒng)位置：反應(yīng)器底部功能：均勻配水、攪拌需要滿足如下原則：

(1)進(jìn)水裝置的設(shè)計使分配到各點(diǎn)的流量相同，確保單位面積的進(jìn)水量基本相同，防止發(fā)生短路等現(xiàn)象。

(2)很容易觀察進(jìn)水管的堵塞，當(dāng)堵塞發(fā)現(xiàn)后，必須很容易被清除。

(3)應(yīng)盡可能地滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。為了在反應(yīng)器底部獲得進(jìn)水均勻的分布，有必要采用將進(jìn)水分配到多個進(jìn)水點(diǎn)的分配裝置。一個進(jìn)水點(diǎn)服務(wù)的最大面積問題?對于UASB反應(yīng)器Lettinga建議在完成了啟動之后，每個進(jìn)水點(diǎn)負(fù)擔(dān)2.0~4.0m2。但是在溫度低于20℃或低負(fù)荷的情況，產(chǎn)氣率較低并且污泥和進(jìn)水的混合不充分時，需要較高密度的布水點(diǎn)。對于城市污水建議1~2m2/孔。采用UASB處理主要為溶解性廢水時進(jìn)水管口負(fù)荷污泥類型每個進(jìn)水口的負(fù)荷(m2)負(fù)荷（kgCOD/m3/d)顆粒污泥0.5~12.01~22~4>2>4凝絮狀污泥0.5~1<11~21~22~3>2中等濃度絮狀污泥1~2<1~22~5>2進(jìn)水分配系統(tǒng)布置形式：(1)樹枝管狀(2)穿孔管式(3)多管多點(diǎn)式用高于反應(yīng)器的水箱式(或渠道式)進(jìn)水分配系統(tǒng)。

樹技管式：為了配水均勻一般采用對稱布置，各支管出水口向著池底，出水口距池底約20cm，位于所服務(wù)面積的中心點(diǎn)。管口對準(zhǔn)的池底設(shè)反射錐，使射流向四周均勻散布于池底，出水口支管直徑約20mm。這種配水系統(tǒng)只要施工安裝正確，配水可基本達(dá)到均勻分布。

穿孔管式為了配水均勻，配水管之間的中心距可采用1-2m，進(jìn)水孔距也可采用1-2m，孔口朝向池底，或與鉛垂線成45度方向開孔?？讖酱笮〖芭渌艹叽鐟?yīng)由水力計算確定。以確保布水均勻。為了防止配水系統(tǒng)的堵塞，在設(shè)計中應(yīng)考慮清通的可能。

多管多點(diǎn)式一根配水管服務(wù)一個配水點(diǎn)，即配水管數(shù)與配水點(diǎn)數(shù)相同。圖中所示為德國設(shè)計專利，配水管設(shè)置在污泥床不同位置和不同高度上，廢水通過一個專門設(shè)計的脈沖配水器，廢水定時地分配給不同位置和高度的配水管，對整個反應(yīng)器進(jìn)水是連續(xù)的，這種配水系統(tǒng)效果非常好。2、反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)包括污泥床和污泥懸浮層區(qū)，是UASB反應(yīng)器的核心，是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域，廢水與厭氧污泥在這里充分接觸，產(chǎn)生強(qiáng)烈的生化反應(yīng)，有機(jī)物主要在這里被厭氧菌分解。厭氧顆粒污泥的形成及其性質(zhì)3、氣、液、固分離器氣、固、液分離器又稱三相分離器，由沉淀區(qū)、集氣室(或稱集氣罩)和氣封組成，其功能是把氣體(沼氣)、固體(微生物)和液體分離。氣體被分離后進(jìn)入集氣室(罩)，然后，固液混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，下沉的固體借重力由回流縫返回反應(yīng)區(qū)。三相分離器分離效果好壞將直接影響反應(yīng)器的處理效果。

功能(1)氣、固、液混合液中的氣體不得進(jìn)入沉淀區(qū)，即流體(污泥與水混合物)在進(jìn)入沉淀區(qū)之前，氣體必須有效地進(jìn)行分離去除，避免由于氣體泄漏到沉淀區(qū)而干擾固、液分離效果。(2)保持沉淀區(qū)液流穩(wěn)定，水流流態(tài)接近塞流狀，使具有良好的固液分離效果。(3)被沉淀分離的部分固體(污泥)能迅速返回到反應(yīng)器內(nèi)，以維持反應(yīng)器內(nèi)有很高的污泥濃度和較長的污泥齡。1.三相分離器的基本構(gòu)造不論三相分離器的形式多么不同，但其一定有3個主要功能和組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個功能以及氣封，沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。單個三相分離器的基本構(gòu)造如圖所示：a的構(gòu)造較為簡單，但泥水分離的情況不夠理想，因?yàn)榛亓骺p內(nèi)同時存在上升和下降兩種流體，互相有干擾。c也有類似情況。b的構(gòu)造雖較為復(fù)雜，但污泥回流和水流上升互相不干擾，污泥回流通暢，泥水分離效果較好，氣體分離效果也較好。2.三相分離器的布置形式

對一個容積較大的UASB反應(yīng)器，其三相分離器由多個三相分離器單元組成，布置形式如下4、出水系統(tǒng)出水設(shè)施經(jīng)常的問題是一部分的出水槽，即使存在浮渣擋板時也被漂浮的固體堵塞，從而引起出水不均勻；出水堰不是完全水平，較小的水頭會引起相對大的誤差。設(shè)計原則(1)厭氧反應(yīng)器出水堰與沉淀池出水裝置相同，即匯水槽上加設(shè)三角堰；

(2)出水設(shè)施應(yīng)設(shè)在厭氧反應(yīng)器頂部，盡可能均勻地收集處理過的廢水；

(3)采用矩形反應(yīng)器時出水采用幾組平行出水堰的多槽出水方式；

(4)采用圓形反應(yīng)器時可采用放射狀的多槽出水；

(5)要避免出水堰過多堰上水頭低和安裝不平．形成三角堰被漂浮的固體堵塞，堰上水頭應(yīng)〉25mm，水位于齒1/2處；

(6)出水負(fù)荷參考二沉池負(fù)荷。5、排泥系統(tǒng)由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積累，必須在污泥床區(qū)定期排除剩余污泥。所以UASB反應(yīng)器的設(shè)計應(yīng)包括剩余污泥的排除設(shè)施。一般認(rèn)為排去剩余污泥的位置是反應(yīng)器的1/2高度處。但是大部設(shè)計者推薦把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的低部。也有人在三相分離器下0.5m處設(shè)排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮體污泥，而不會把顆粒污泥排走。UASB反應(yīng)器排污泥系統(tǒng)必須同時考慮上，中，下不同位置設(shè)排泥設(shè)備，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的具體情況考慮實(shí)際排泥的要求，而確定在什么位置排泥。設(shè)置在污泥床區(qū)池底的排泥設(shè)備，由于污泥的流動性差，必須考慮排泥均勻。因?yàn)閁ASB反應(yīng)器一般不設(shè)污泥斗，而池底面積較大，所以必須進(jìn)行均布多點(diǎn)排泥。每個點(diǎn)服務(wù)面積多大合適，尚缺乏具體資料，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建議每10m2設(shè)一個排泥點(diǎn)。當(dāng)采用穿孔管配水系統(tǒng)時，如能同時把穿孔管兼作穿孔排泥管是較為理想的。專設(shè)排泥管管徑不應(yīng)小于200mm，以防發(fā)生堵塞。此外，在池壁上設(shè)置若干(5~6)個取樣管，可以取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向的濃度分布情況。并可計算反應(yīng)器的存泥總量，以確定是否需要排泥。剩余污泥量的確定與每天去除的有機(jī)物量有關(guān)。一般情況下，每去除1kgCOD可產(chǎn)生0.05-0.1kgVSS計算。開放式和封閉式UASB反應(yīng)器不同構(gòu)造形式的UASB反應(yīng)器1-進(jìn)水；2-出水；3-沼氣；4-污泥床；5-污泥懸浮層；6-三相分離器UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)

1）有機(jī)負(fù)荷較高，水力負(fù)荷能滿足要求。

2）提供一個有利于污泥絮凝和顆?；奈锢?xiàng)l件，并通過工藝條件的合理控制，使厭氧污泥能保持良好的沉淀性能。

3）通過污泥的顆?；土骰饔?，形成一個相對穩(wěn)定的厭氧微生物生態(tài)環(huán)境，并使其與基質(zhì)充分接觸，最大限度地發(fā)揮生物的轉(zhuǎn)化能力。

4）污泥顆?；笫狗磻?yīng)器對不利條件的抗性增強(qiáng)。

5）UASB可省去攪拌和回流污泥所需的設(shè)備和能耗。

6）在反應(yīng)器上部設(shè)置的三相分離器，使消化液攜帶的污泥能自動返回反應(yīng)區(qū)內(nèi)，對沉降良好的污泥或顆粒污泥避免了附設(shè)沉淀分離裝置、輔助脫氣裝置和回流污泥設(shè)備，簡化了工藝，節(jié)約了投資和運(yùn)行費(fèi)用。

7）在反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體，提高了容積利用率，避免了堵塞問題。

8）不足：如當(dāng)反應(yīng)器布水系統(tǒng)等已經(jīng)確定后，如果在低溫條件下運(yùn)行，或在啟動初期（只能在低負(fù)荷下運(yùn)行），或處理較低濃度有機(jī)廢水時，由于不可能產(chǎn)生大量沼氣的較強(qiáng)擾動，反應(yīng)器中混合效果較差，從而出現(xiàn)短流。如果提高反應(yīng)器的水力負(fù)荷來改善混合狀況，則會出現(xiàn)污泥流失。四、UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥UASB反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性及其處理效能在很大程度上取決于其顆粒污泥的形成及其特性(顆粒化程度、沉降性能及活性)。如果反應(yīng)器內(nèi)的污泥以松散的絮體狀存在或顆?；潭容^低，則難以使其具有較高的處理能力和處理效果。但實(shí)際上，UASB反應(yīng)中的污泥顆粒化及性能良好的顆粒污泥的形成是在研究中發(fā)現(xiàn)的該反應(yīng)器所特有的一種自然現(xiàn)象的結(jié)果。

1976年，Lettinga教授及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在采用容積為6m3、以厭氧消化池污泥接種的UASB反應(yīng)器處理荷蘭Breda甜菜制糖廠工業(yè)廢水的生產(chǎn)性研究過程中，在運(yùn)行數(shù)月后的該反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn)污泥由質(zhì)輕松散的絮狀污泥逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)、沉降性能遠(yuǎn)好于絮狀污泥的顆粒狀污泥。這一發(fā)現(xiàn)立刻引起了廣泛的關(guān)注，眾多研究者由此相繼開展了有目的的污泥顆?；皖w粒污泥形成條件及優(yōu)化的研究，也由此大大促進(jìn)了UASB在高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用。UASB反應(yīng)中的顆粒污泥厭氧顆粒污泥的形成Spaghetti理論：甲烷絲菌Methanosaete在水力作用下形成了最初的核，由于水力剪切作用成為球形。自發(fā)的核：微生物分泌的胞外多聚物（自固定化）惰性的核：廢水中的鈣沉淀物，添加物（粉末活性炭、有機(jī)聚合物等）顆粒污泥的形成過程絮凝性污泥形成核心體向核心表面黏結(jié)形成顆粒污泥成熟的顆粒污泥成熟的顆粒污泥的外觀厭氧顆粒污泥三個階段：啟動與污泥活性提高階段，COD有機(jī)負(fù)荷控制在2.0kg/m3d以下。形成階段，COD有機(jī)負(fù)荷應(yīng)控制在2.0-5.0kg/m3d污泥床形成階段，COD有機(jī)負(fù)荷大于5kg/m3d類似于結(jié)晶過程，增加CaCO3等不溶性無機(jī)鹽有助于顆粒污泥的形成。顆粒污泥形成條件包括：水質(zhì)、有機(jī)負(fù)荷、pH等，但水力條件是主要的原因，即升流式運(yùn)行方式。復(fù)雜物料的厭氧降解過程：(1)水解階段復(fù)雜的非溶解性的有機(jī)物在產(chǎn)酸菌胞外水解酶的作用下轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體。(2)發(fā)酵產(chǎn)酸階段溶解性底物轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸(VFA)為主的低分子量產(chǎn)物。(3)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段VFA被轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。(4)產(chǎn)甲烷階段乙酸和H2最終轉(zhuǎn)化為CH4。

水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌4.厭氧微生物生態(tài)學(xué)微生物的典型分布:產(chǎn)甲烷顆粒污泥

硫酸鹽還原(SRB)顆粒污泥水解產(chǎn)酸菌

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜氫產(chǎn)甲烷菌水解產(chǎn)酸菌嗜氫嗜乙酸SRB

產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌嗜脂肪酸SRB好氧顆粒污泥產(chǎn)氫顆粒污泥厭氧氨氧化顆粒污泥顆粒污泥的特點(diǎn)物理學(xué)性質(zhì)：良好的沉降性能30~80m/h較高的機(jī)械強(qiáng)度生物膜致密、緊湊微生物學(xué)性質(zhì)：微生物間共生、互生，代謝物傳遞距離短高有機(jī)物負(fù)荷0.5~2kgCOD/(kgVSS·d)毒性和pH耐受力提高顆粒污泥的功能：為微生物降解有機(jī)物提供場所更高的上流速度和容積負(fù)荷，更小的占地面積顆粒污泥形成的意義--良好的沉降性能：

1）高濃度污泥-高負(fù)荷；2）允許高的上流速度，反應(yīng)器可以較高；3）不易堵塞和溝流；4）不需要填料

--形成微生態(tài)環(huán)境：微生物的共生、互生有利于生長、有機(jī)物降解

1)中間產(chǎn)物距離縮短；

2）VFA、H2的迅速利用。如果沒有H2的迅速利用，反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行;3)毒性或pH的耐受力提高，使運(yùn)行穩(wěn)定化；UASB反應(yīng)器中污泥的顆?；粌H大大改善了污泥的沉降性能，有效地防止了污泥的流失，保持了反應(yīng)器中極高的污泥濃度，同時實(shí)現(xiàn)了SRT與HRT的完全分離，從而極大地提高了其處理能力，使HRT大大縮短。此外，顆粒污泥形成后，使反應(yīng)中不同種群微生物(如產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌)間的氫轉(zhuǎn)移速率大大提高(有報道表明為絮凝性污泥的100倍)，產(chǎn)甲烷活性大大提高，從而可大大加快有機(jī)物的轉(zhuǎn)化速率。污泥的顆?；?，也為在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上改進(jìn)而提出的更新工藝------EGSB和IC反應(yīng)器提供了先決條件。國內(nèi)外部分有關(guān)UASB反應(yīng)器污泥顆?；芯康臄?shù)據(jù)發(fā)展思路：處理效能與微生物活性與數(shù)量直接相關(guān)1.持留厭氧活性污泥增設(shè)攪拌裝置，發(fā)展高效厭氧消化器，但SRT與HRT相等，提高水力負(fù)荷，導(dǎo)致污泥流失。延長SRT成為提高效能的關(guān)鍵。泥水分離：增設(shè)沉淀池，如厭氧接觸反應(yīng)器?？朔蛛x難題：通過培養(yǎng)顆粒污泥和設(shè)置三相分離器等措施，如UASB。2.提高厭氧污泥活性

三大類厭氧消化菌群：發(fā)酵菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群。為提高微生物活性，采用兩相厭氧工藝。厭氧生物處理工藝的新進(jìn)展高效厭氧反應(yīng)器的條件：一是保持大量的厭氧污泥和足夠的活性；二是保持廢水與污泥之間的充分接觸。為了滿足第一個條件，可以采用固定化（生物膜）或沉淀性能良好的活性污泥（顆粒污泥）的方式。這一類反應(yīng)器可以劃分為第二代厭氧反應(yīng)器。如：厭氧濾器、厭氧流化床、UASB反應(yīng)器。為了滿足第二個條件，必須采用高攪拌強(qiáng)度，措施包括高的反應(yīng)器或者出水回流，這類反應(yīng)器稱為第三代厭氧反應(yīng)器。如：厭氧顆粒膨脹床反應(yīng)器（EGSB）、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）、厭氧折板反應(yīng)器（ABR）、厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）等。

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

內(nèi)循環(huán)(IC—InternalCirculation)厭氧反應(yīng)器是荷蘭PaquesBV公司于1985年在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)的新型高效厭氧反應(yīng)器工藝。該工藝是為克服UASB反應(yīng)器所存在的在處理中低濃度(CODCr在1500～2000mg／L以下)廢水時，為利于污泥顆粒化而控制較高的上升流速以及在處理高濃度廢水時因較高的負(fù)荷及大量產(chǎn)氣所造成的污泥流失的問題而研究開發(fā)的。因而，IC反應(yīng)器不僅更適宜于中、低濃度廢水的處理，同時在處理高濃度廢水時，其運(yùn)行負(fù)荷及處理能力將比UASB更高。五、IC反應(yīng)器IC反應(yīng)器的基本構(gòu)造及工作原理IC反應(yīng)器實(shí)際上是由上下兩個UASB(即第二反應(yīng)室和第一反應(yīng)室)一體化組合而成。底部為高負(fù)荷運(yùn)行的第一反應(yīng)室，上部為低負(fù)荷運(yùn)行的第二反應(yīng)室。第一反應(yīng)室的集氣罩裝有氣提管，并通至位于IC項(xiàng)部的氣液分離室，氣液分離室底部則設(shè)有一通至IC底部的回流管?？傮w上，IC反應(yīng)器由混合(進(jìn)水布水)、主處理(第一反應(yīng)室)、精處理(第二反應(yīng)室)和回流等四個部分組成?；緲?gòu)造IC反應(yīng)器由第一厭氧反應(yīng)室和第二厭氧反應(yīng)室疊加而成.每個厭氧反應(yīng)室的頂部各設(shè)有一個氣—固—液三相分離器，如兩個UASB反應(yīng)器單元上下重疊串聯(lián)。1-進(jìn)水氣液分離器7-出水管2-沉淀區(qū)3-集氣管5-沼氣導(dǎo)管6-回流管4-三相分離器工作原理第一個UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣作為動力，實(shí)現(xiàn)下部混合液的內(nèi)循環(huán)，使廢水獲得強(qiáng)化的預(yù)處理；IC反應(yīng)器實(shí)際上是由兩個上下重疊的UASB反應(yīng)器串聯(lián)組成。第二個UASB反應(yīng)器對廢水繼續(xù)進(jìn)行后處理，使出水可達(dá)到預(yù)期的處理要求。IC反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)A、優(yōu)點(diǎn)：（1）容積負(fù)荷率高，水力停留時間短；（2）基建投資省，占地面積??；（3）節(jié)省能耗；（4）具有緩沖pH變化的能力；（5）出水水質(zhì)穩(wěn)定；B、缺點(diǎn)：（1）出水中含較多的細(xì)微顆粒，加重后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)；（2）反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，增加了安裝和維護(hù)困難；構(gòu)造特點(diǎn)：具有較大的高徑比(一般為4～8)，高度可達(dá)16～25m。IC反應(yīng)器的高度為UASB的

3～4倍。工藝特點(diǎn)：1.混合液的內(nèi)循環(huán)大大強(qiáng)化了泥水的混合接觸和傳質(zhì)效果，保證了第一反應(yīng)室內(nèi)高濃度的污泥量。

2.通過內(nèi)循環(huán)，使其上升流速得到大大提高，可達(dá)UASB反應(yīng)器的20倍左右(10～20m／h)，因而其有機(jī)負(fù)荷遠(yuǎn)高于uASB反應(yīng)器。污泥特點(diǎn)：1.IC反應(yīng)器中顆粒污泥的粒徑略大于UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥。

2.IC反應(yīng)器中