湖北工業(yè)大學廢水厭氧生物處理技術

目錄123厭氧生物處理原理厭氧生物處理工藝2厭氧生物處理厭氧生物處理(anaerobicprocess)在無分子氧存在條件下，利用厭氧微生物〔或兼性厭氧微生物〕分解廢水中的有機物并產生甲烷和二氧化碳的過程。又稱為厭氧消化。其代謝產物沼氣主要成分是甲烷，故又稱作沼氣發(fā)酵法或甲烷發(fā)酵法。處理對象：高濃度有機工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動植物殘體及糞便等。3厭氧工藝的開展歷史1881年2月，法國人莫拉斯〔Mouras〕將簡易沉淀池加以改進而得到的“自動凈化器〞，處理污水污泥。1895年，英國卡麥隆〔Cameron〕創(chuàng)造化糞池(SepticTank)，這是厭氧處理開展史上的一個重要里程碑。1899年，美國Clark提出應將污泥和水別離，再將污泥隔絕空氣消化的想法。1904年，首先在英國漢普敦建成了雙層沉淀池，將沉淀池下部改變?yōu)橄摇?厭氧工藝的開展歷史1950年南非人Stander已發(fā)現(xiàn)了在厭氧反響器中保持大量細菌的重要性，開發(fā)了一種處理酒廠和藥廠廢液的裝置稱為厭氧澄清器1956年Schroeferr等人開發(fā)成功了厭氧接觸法(AnaerohicContactProcess)。標志著現(xiàn)代廢水厭氧生物工藝的誕生。1974年Wageningen農業(yè)大學的Lettinga等人成功開發(fā)了升流式厭氧污泥層(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)反響器，簡稱UASB反響器。20世紀80年代里，在這些廢水處理新工藝的根底上，又不斷派生出一批新的高效厭氧處理工藝。厭氧處理原理1967年，Bryant發(fā)現(xiàn)奧爾甲烷桿菌是一種甲烷菌和產氧產乙酸菌構成的共生體。厭氧過程主要依靠三大主要類群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯(lián)合作用完成的。1979年，Bryant提出了厭氧消化三階段理論。56厭氧生物處理的優(yōu)點1、能量需求大大降低，還可產生能量；因為厭氧生物處理不要求供給氧氣，相反卻能生產出沼氣，每去除1kgCOD，好氧生物處理大約需消耗0.5～1.0kW·h電能。而厭氧生物處理大約能產生3.5kW·h電能。2、處理過程中污泥產量低；去除每千克COD，好氧生物處理的污泥產量約為250～600gVSS；而厭氧生物處理的污泥產量僅為180～200gVSS。7厭氧生物處理的優(yōu)點3、能降解許多在好氧條件下難以降解的合成化學品。如偶氮染料、含氯農藥等；4、對水溫的適應范圍廣；厭氧細菌可分為高溫菌和中溫菌兩大類，其適宜的溫度范圍分別為55℃左右和35℃左右。5、有機容積負荷率高；6、營養(yǎng)鹽類需要量少。8厭氧生物處理的缺點〔二〕厭氧污泥的性質及微生物特征厭氧活性污泥一般呈灰色至黑色，大多以細菌為主，還有少量真菌、藻類和原生動物。細菌以兼性或專性厭氧菌為主。1.厭氧生物處理原理厭氧生物處理的根本原理：厭氧生物處理是在既無氧又無硝酸鹽存在的條件下，由兼性微生物及專性厭氧微生物的作用，使復雜有機物分解成無機物，最終產物是CH4，CO2以及少量的H2S，NH3，H2等。從而使廢水〔或污泥〕得到凈化或穩(wěn)定處理。2.從微生物種群的主要作用和有機物的主要形態(tài)來看，厭氧過程可以簡化為3個階段：第一階段：水解發(fā)酵階段將大分子不溶性復雜有機物在細胞外酶的作用下，水解轉化成小分子溶解性高級脂肪酸〔醇類、醛類、酮類等〕，然后滲入細胞內。1.1根本原理第二階段：產酸脫氫階段將第一階段的產物降解為簡單脂肪酸〔乙酸、丙酸、丁酸等〕并脫氫。第三階段：產甲烷階段將第二階段的產物復原成CH4。12厭氧處理原理CH4脂肪酸乙酸、H2、CO2有機物質發(fā)酵細菌產乙酸細菌產甲烷細菌三階段理論13厭氧處理原理蛋白質和碳水化合物氨基酸和單糖長鏈脂肪酸甲烷復雜的可降解顆粒物脂肪揮發(fā)性有機酸〔丙酸、丁酸等〕乙酸氫2、發(fā)酵1、水解4、產甲烷階段2/31、水解3、產酸階段2、發(fā)酵1/34、產甲烷階段第一階段：水解、發(fā)酵階段水解和發(fā)酵性細菌群將復雜有機物轉化成有機酸：纖維素、淀粉等水解為單糖，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂類水解為各種低級脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、長鏈脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氫等。1.初級發(fā)酵菌：〔發(fā)酵菌〕產酸菌主要為兼性與專性厭氧型異氧微生物，其優(yōu)勢菌隨水質和環(huán)境條件，特別是溫度不同而異。主要有梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、真桿菌屬、雙歧桿菌屬等。厭氧生物處理中的微生物第二階段：乙酸和氫氣的產生第二階段：產酸、脫氫階段產氫和產乙酸細菌群進一步把第一階段的產物分解為乙酸和氫氣；硫酸復原菌和其他產乙酸和氫氣的細菌將第一階段發(fā)酵的三碳以上的有機酸、長鏈脂肪酸、芳香族酸及醇等分解為乙酸和氫氣。2.產氫產酸細菌：也稱二級發(fā)酵菌。該類菌產氫及乙酸，可供甲烷菌利用，其生長過程需要吸收大量能量，有賴于甲烷細菌同化H2釋放能量供其利用，因此二者形成共養(yǎng)關系。常見的有沃氏共養(yǎng)單胞菌、沃氏共養(yǎng)桿菌及脫硫弧菌屬的某些種。厭氧生物處理中的微生物第三階段：產甲烷階段3.產甲烷菌：是兼性厭氧古細菌。在沼氣發(fā)酵中包括兩類細菌，即氧化氫的產甲烷菌和利用乙酸的產甲烷菌，反響如下：4H2+CO2CH4+2H2OCH3COOHCH4+CO2厭氧生物處理中的微生物19厭氧生物處理中的微生物產甲烷菌能利用乙酸或氫氣和二氧化碳產生甲烷氣體的一類微生物。按形態(tài)可分為四種：八疊球狀、桿狀、球狀和螺旋狀。產甲烷菌都是絕對厭氧菌?！踩硡捬跷勰嗟呐嘤椒ㄓ捎趨捬蹙L速度慢，世代時間長，最好取同類水質污水厭氧處理裝置的污泥作為接種污泥；另外，城市污水處理廠的濃縮污泥也可作為接種源；厭氧活性污泥的馴化/培育在厭氧反響器內進行。1.2影響因素1〕溫度厭氧工藝有三個不同的溫度范圍：①低溫發(fā)酵：15~20℃②中溫發(fā)酵：30~35℃③高溫發(fā)酵：50~55℃2〕pH 產甲烷菌適宜的pH應在6.8~7.2，如果pH值低于6.3或高于7.8，甲烷化速率降低。產酸菌的pH值范圍為4.0~7.0，在超過甲烷菌最正確pH范圍時，酸性發(fā)酵可能超過甲烷發(fā)酵，結果反響器將發(fā)生“酸化〞。 1.2影響因素3〕生物固體停留時間〔污泥泥齡〕污泥泥齡表達式：θc＝mr/Фeθc——污泥泥齡〔SRT〕，d；mr——消化池內的總生物量，kg；Фe——消化池每日排出的生物量，Фe＝me/t，其中me為排出消化池的總生物量，kg；t為排泥時間，d。

1.2影響因素4〕攪拌與混合厭氧消化是由細菌體的內酶和外酶與底物進行的接觸反響。因此必須使兩者充分混合。5〕氧化復原電位〔ORP〕厭氧消化的最正確氧化復原電位為-520mV~-550mV。6〕有毒物質①重金屬離子的毒害作用重金屬對甲烷消化的抑制有兩方面：a.與酶結合，產生變性物質，使酶的作用消失；b.重金屬離子及氫氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。

1.2影響因素6〕有毒物質②H2S的毒害作用脫硫弧菌〔屬于硫酸鹽復原菌〕能將乳酸、丙酮酸和乙醇轉化為H2、CO2和乙酸。但在含硫無機物存在時，它優(yōu)先復原SO42-和SO32-，產生H2S，形成與產甲烷菌對基質的競爭，產甲烷過程受到抑制，消化氣的質量降低并腐蝕設備。③氨的毒害作用當有機酸積累時，pH降低，此時NH3轉化為NH4+，當NH4+濃度超過150mg/L時，消化受到抑制。厭氧生物處理對活性污泥處理中的作用1、將污泥中的有機物轉變?yōu)檎託?、將污泥中不穩(wěn)定的有機物轉變成穩(wěn)定性好的腐殖質；3、提高污泥的脫水性能；4、使污泥的體積減少二分之一以上；5、對一些致病微生物能起到滅活的作用。三種污水處理方法的主要差異厭氧處理：可以降解難降解的有機污染物，處理濃度高的有機污染物2000-5000gCOD/(m3.d)生物膜法：處理100-4800COD/(m3.d)的污水效果較好活性污泥法：處理進水量很大、但是處理800COD/(m3.d)以下的廢水，效果很好。厭氧活性污泥法主要特點：厭氧微生物分屬兼性厭氧菌和專性厭氧菌，它們形成絮狀或顆粒狀活性污泥，處于懸浮狀態(tài)存在于反響器中與廢水呈完全混合接觸，使有機物得到降解凈化。2.1厭氧活性污泥法厭氧活性污泥法完全混合厭氧消化法（CMAD）厭氧接觸法（ACR）上流式厭氧污泥床（UASB）覆蓋式厭氧生物塘（CAL）厭氧生物膜法主要特點：厭氧微生物分屬兼性厭氧菌和專性厭氧菌，它們生長在載體上形成生物膜。廢水與生物膜接觸的過程中，通過吸附、傳質、降解等一系列物理、化學與生物作用而被降解凈化。2.2厭氧生物膜法厭氧生物膜法固定床厭氧生物膜法（厭氧生物濾池法）上流式固定床厭氧生物濾池（UAF）厭氧膨脹床（AEB）厭氧生物轉盤（ARD）下流式固定床厭氧生物濾池（DAF）厭氧流化床（AFB）2.3其他此外，還有兩者相結合的工藝，如上流式厭氧污泥床-固定床生物膜法〔UASB-FB〕等上述各工藝中，完全混合厭氧消化法〔CMAD〕、厭氧接觸法〔ACR〕更適用于處理污泥與高濃度工業(yè)廢水。厭氧接觸法〔ACR〕、上流式厭氧污泥床〔UASB〕、厭氧膨脹床〔AEB〕、厭氧流化床〔AFB〕常認為是高速厭氧生物法。1、化糞池30用于處理來自廁所的糞便廢水。曾廣泛用于不設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。3.厭氧生物處理工藝3.1厭氧消化池-原理和特點普通消化池即傳統(tǒng)的完全混合厭氧反響器，其處理對象是含懸浮物高的廢水。廢水或生污泥定期或連續(xù)參加消化池，經池中原有的厭氧活性污泥混合和接觸后，通過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使生污泥或廢水中的有機污染物轉化為以CH4和CO2為主的氣體〔稱沼氣〕。經消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產的沼氣那么從頂部排出。普通消化池的特點是在一個池內實現(xiàn)厭氧發(fā)酵反響和液體與污泥的別離。為了使進料和厭氧污泥密切接觸，設置攪拌裝置。一般情況下每隔2~4h攪拌一次。一般在排放消化液時停止攪拌，然后從消化池上部排出上清液。〔五〕厭氧反響器類型一、普通厭氧消化池污水、污泥間歇地或連續(xù)地進入消化池，經消化后的污泥和污水由消化池的上部排水，頂部排沼氣，水力或機械攪拌裝置充分混合，水力停留時間等于固體停留時間，無污泥回流?；钚晕勰酀舛炔桓?，一般5％。停留時間7~20d。33普通厭氧反響器普通厭氧反響器，又稱普通污水消化池。污水間歇地或連續(xù)地進入反響器，上部排水，頂部排沼氣，水力或機械攪拌裝置充分混合，無污泥回流?；钚晕勰酀舛炔桓?，一般5％。停留時間長。進水出水沼氣342、普通厭氧反響器優(yōu)點可以處理含固體物較多的污水；構筑物較簡單，操作方便，不產生堵塞現(xiàn)象。缺點無法保持或補充厭氧活性污泥，消化池內難以保持大量的微生物。停留時間長，設備體積較大。35洛杉磯Hyperion污水處理廠蛋型厭氧消化池消化溫度控制在95°C，污泥停留時間約15天，產氣量每天可達740萬立方英尺，其中甲烷含量約64﹪，供給發(fā)電廠作為燃料。36舊金山Oceanside水污染廠蛋型厭氧消化池操作溫度約為35°C，污泥停留時間約為24天。每槽產氣量約為100,000立方英尺，產出的甲烷主要用作發(fā)電，目前每日可提供廠內約1/2的用電。1〕消化池的適用性消化池適用于處理高濃度有機廢水或廢渣。一般消化池所處理的廢水或污泥CODCr應不小于5000mg/L。3.1厭氧消化池-設計要點3.2厭氧接觸池-原理和特點厭氧接觸法在厭氧消化池外加了一個沉淀池在收集污泥，且使其回流至消化池。反響器是完全混合的，排出的混合液首先在沉淀池中進行固液別離。廢水由沉淀池上部排出，剩余污泥回流至消化池。脫氣機的作用是別離剩余污泥中的微小沼氣氣泡，以提高沉淀效果。393、厭氧接觸反響器在普通厭氧反響器的根底上增設了沉淀池；將污泥沉淀回流至消化池。污泥濃度增至10％甚至20％左右，有機物降解效率較高；可處理低濃度的有機廢水。進水沼氣污泥回流出水2.厭氧接觸法在常規(guī)消化池的根底上增設了污泥回流裝置，污泥從沉淀池回流到消化池。污泥濃度增至10％甚至20％左右，效率較高，停留時間約為0.5~6d。厭氧接觸法適用于處理懸浮物濃度較高的高濃度有機廢水。對于活性污泥或者其他深度處理廢水產生的污泥，由于消化后難以別離，采用該工藝。413、厭氧接觸反響器優(yōu)點包括普通反響器的所有優(yōu)點，另外其負荷率、有機物降解率均高于普通污水消化池。3.2厭氧接觸池-原理和特點厭氧接觸工藝與普通消化池比較而言，最突出的問題是污泥的流失，污泥的大量流失將無法發(fā)揮其負荷高及水力停留時間短的優(yōu)勢，甚至導致消化裝置失敗。

造成污泥流失的原因：消化池內產生的沼氣以微氣泡形式粘附于污泥絮體上，使沉淀池難以取得良好的泥水別離效果；在沉淀池中污泥繼續(xù)產氣，造成污泥上浮，影響沉淀別離效果；污泥本身的沉淀性能惡化3.2厭氧接觸池-工藝設計厭氧接觸法適用于處理以溶解性有機物為主的有機廢水，適應的COD濃度范圍為2000~104mg/L，甚至105mg/L，COD去除率可達90%~95%；不適用于懸浮有機物為主的廢水?！矐腋∮袡C物為主的廢水，經屢次回流后，生物難降解的有機物將會在活泥中積累并置換厭氧微生物〕3.3厭氧生物濾池-原理和特點厭氧生物濾池是一種淹沒式的固定填料生物膜法。廢水自下而上，或自上而下地通過固定填料床。固定填料的顆粒較大，被生物膜所包覆，顆粒之間的空隙也存在著懸浮的活性污泥，廢水流過時，與生物膜及懸浮的活性污泥充分接觸、吸附并降解有機物，截留懸浮固體。45厭氧生物濾池反響器內全部或局部填充填料供微生物附著生長，填料有較大的比外表積和較高的孔隙度。一般為上升式，停留時間一般約0.5－3d。填料進水多孔板沼氣出水3.厭氧生物濾池反響器內全部或局部填充填料供微生物附著生長，填料有較大的比外表積和較高的孔隙度。一般為上升式，需要在過濾器后設沉淀別離裝置別離生物膜。停留時間一般約1~8d。3.3厭氧生物濾池-原理和特點厭氧生物濾池的特點：微生物濃度高，可以接受較高的有機負荷；實現(xiàn)了污泥停留時間和水力停留時間別離，在保持微生物固體停留時間長的根底上，大大縮短水力停留時間；局部微生物存在附著生長，微生物的生長積累比較快，因此啟動時間短，停止運行后再啟動也較容易污泥濃度高和微生物分布存在規(guī)律性，當處理水量和負荷有較大變化時，其他運行狀態(tài)能保持較大的穩(wěn)定性，耐沖擊負荷能力較強。最大的缺點：有被堵塞的可能3.3厭氧生物濾池-設計計算固定床填料用碎石、卵石、焦炭或塑料制品，粒徑25~40mm，填料厚度至少2m，采用中溫〔30~35℃〕、高溫〔50~55℃〕或常溫〔8~30℃〕進行消化處理。厭氧生物濾池適用于懸浮濃度比較低的廢水處理，一般升流式厭氧生物濾池的進水懸浮物不要超過200mg/L。采用下向流的厭氧生物濾池可以容忍含懸浮物較多的廢水和高濃度廢水。進入?yún)捬跎餅V池的廢水CODCr可在300~24000mg/L之間。495、升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床(upflowanaerobicsludgeblanket，UASB)是由荷蘭Dr.GatzeLettinga在20世紀70年代研發(fā)的。4.升流式厭氧污泥床反響器〔UASB〕反響器是一個無填料的空容器，運行時污水以一定流速自下進入反響器，通過一個懸浮的污泥層，料液和污泥菌體接觸反響并產生沼氣小氣泡，氣泡托起使污泥上升，在上部有一個關鍵裝置氣—液—固三相別離器，使污泥下沉，氣水別離。51泰勒獎評委會認為Lettinga的工作“為世界特別是開展中國家提供了一種污水處理的極優(yōu)秀的工藝。〞“UASB反響器概念對所有人都是公開的，特別是對開展中國家的人民，這是我一直期望的〞——GatzeLettinga泰勒環(huán)境成就獎由美國人約翰·泰勒和愛麗絲·泰勒夫婦于1973年創(chuàng)立，是環(huán)境科學、能源、醫(yī)學領域的國際性獎項。此獎項每年由美國南加州大學〔USC〕頒發(fā)，獲獎者可獲得200,000美元獎金和金質獎章。52泰勒獎被認為是國際環(huán)境科學的最高獎之一，有“環(huán)境科學諾貝爾獎〞之稱。535、升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床是集生物反響與沉淀于一體，主要構造包括：污泥床、污泥懸浮層、沉淀區(qū)、三相別離器及進水系統(tǒng)。545、升流式厭氧污泥床三相別離器55顆粒污泥由菌體自身固定化機制形成的一種聚集體。顆粒污泥階段將細胞運到惰性物質或其它細胞〔基底〕的外表。通過物理化學作用可逆吸附于基底上。通過微生物外表的鞭毛、纖毛或胞外多聚物吸附于基底上。細胞倍增和顆粒污泥形成。類似于結晶過程，增加CaCO3等不溶性無機鹽有助于顆粒污泥的形成。56顆粒污泥57顆粒污泥優(yōu)點：防止了微生物的大量流失；為反響器的高效、穩(wěn)定運行奠定了根底。顆粒污泥分為3層：內核-甲烷鬃毛菌中間層-氫營養(yǎng)型細菌、產氫產乙酸細菌外層-產酸菌585、升流式厭氧污泥床TheUASBreactorsareanenclosedchambersystemapproximately6metresdeep。澳大利亞Coliban水公司595、升流式厭氧污泥床A3-phaseseparatordeviceatthetopofthechamber60工業(yè)級UASB裝置鋼制圓形結構61我國局部USAB反響器運行數(shù)據(jù)廢水種類溫度℃反應器容積m3COD負荷kg/m3d進水CODｍｇ／ＬCOD去除率％研究應用單位味精廢水酒精過濾液檸檬酸廢水釀造廢水啤酒廢水30－32高溫35常溫常溫4.624664.88*2405.522.320.34.29－1312150900－280020000－360002000－60001500－300088.5919082.485中科院廣州能源研究所北京環(huán)境保護科學研究院常州環(huán)境工程設計研究院北京環(huán)境保護研究所北京啤酒廠3.4升流式厭氧污泥床(UASB)1.UASB的工作原理與構造UASB由污泥反響區(qū)、氣液固三相別離器〔包括沉淀區(qū)〕和氣室三局部組成。在底部反響區(qū)內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥層和水一起上升進入三相別離器，沼氣碰到別離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室的沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相別離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反響區(qū)內，使反響區(qū)內積累大量的污泥，與污泥別離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)1.UASB的工作原理與構造UASB最主要的兩個局部是三相別離器和布水系統(tǒng)，對這兩局部的要求如下：

〔1〕布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為保證著兩個功能的實現(xiàn)，需要滿足如下原那么：①進水裝置分配到各點的流量相同，確保單位面積的進水量根本相同，防止發(fā)生短流等現(xiàn)象；②進水管是否堵塞容易觀察，當堵塞發(fā)生后，必須很容易去除；③應盡可能的滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進水有機物與污泥迅速混合，防止局部產生酸化現(xiàn)象。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)1.UASB的工作原理與構造UASB最主要的兩個局部是三相別離器和布水系統(tǒng)，對這兩局部的要求如下：

〔2〕三相別離器三相別離器是UASB反響器最有特點最重要的裝置，這一設備安裝在反響器的頂部并將反響器分為下部的反響區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀區(qū)中取得對于上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相別離器同時具有兩個功能：一是能收集從別離器下面的反響區(qū)產生的沼氣；二是使得在別離器之上的懸浮物沉淀下來。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)根據(jù)不同廢水水質，UASB反響器的構造有所不同，主要可分為開放式和封閉式兩種1.開放式UASB反應器頂部不加密封，或僅加一層不密封的蓋板；多用于處理中低濃度的有機廢水；構造較簡單，易于施工安裝和維修。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)根據(jù)不同廢水水質，UASB反響器的構造有所不同，主要可分為開放式和封閉式兩種1.封閉式UASB反應器頂部加密封；在液面與池頂之間形成了氣室；適用于處理高濃度的有機廢水；其池頂可做成浮蓋式。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)2.UASB的工藝特點在反響器的上部設置了氣、固、液三相別離器；在反響器底部設置了均勻布水系統(tǒng)；水力停留時間大大縮短，具有很高的容積負荷；適用于處理高、中濃度有機工業(yè)廢水，也可處理低濃度城市污水；將生物反響與沉淀別離集中在一個反響器內，結構緊湊；無需設置填料，節(jié)省費用，提高容積利用率。缺點：進水中懸浮物需要適當控制，不宜過高，一般控制在100mg/L以下；污泥床內有短流現(xiàn)象，影響處理能力；對水質和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)3.工藝設計計算——預處理要求①格柵UASB廢水處理工藝系統(tǒng)前應設置粗格柵、細格柵或水力篩。最后一道格柵的柵條間隙宜1~3mm之間，宜采用旋轉濾網等高效的固液別離設備代替普通格柵。②調節(jié)池廢水進入UASB系統(tǒng)前應設置調節(jié)池。調節(jié)池有效停留時間宜為6~12h。調節(jié)池應具備均質、均量、調節(jié)pH值、防止不溶物沉淀的功能。調節(jié)池宜設置機械攪拌方式實現(xiàn)均質，攪拌機的容積功率宜為4~8W/m3；對小型廢水處理站可采用曝氣攪拌方式，氣水比宜控制在〔7:1〕~〔10:1〕。調節(jié)池中應設置堿度補充劑營養(yǎng)鹽補充裝置。調節(jié)池出水端應設置去除浮渣裝置。調節(jié)池底部應易于沉淀物的去除。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)3.工藝設計計算——預處理要求③pH調節(jié)UASB反響器的進水pH值應保持在6.5~7.8之間，如不能滿足此要求應設置pH調節(jié)裝置或中和池。酸堿的投加采用計量泵自動投加裝置，中和池出水端宜設置pH自動檢測系統(tǒng)，與前端計量泵聯(lián)動。④溫度調節(jié)中溫厭氧的溫度應保持在35℃±2℃，如不能滿足此要求應設置加溫裝置熱源可采用鍋爐蒸汽或沼氣發(fā)電余熱，管路上設置電動閥和溫度計，通過顯示溫度自動調節(jié)閥門開啟度，實現(xiàn)自動控制。三相別離器設計：三相別離器可以采用的形式如以下圖：3.4升流式厭氧污泥床(UASB)三相別離器設計：〔1〕集氣室的隙縫局部的面積應該占反響器全部面積的15%~20%〔2〕集氣室的高度應該在1.5m~2m之間?！?〕三相別離器別離板的傾角在45°~60°之間?！?〕在集氣室內應保持氣液界面以釋放和收集氣體，組織浮渣層的形成。別離器下氣溶界面的面積根據(jù)氣體釋放速率計算，氣體釋放速率大約在1~3m3/(m2·h)?！?〕反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100~200mm，以防止上升的氣體進入沉淀室?！?〕氣管的直徑應該充足，以保證從集氣室引出沼氣?！?〕在大型集氣室的上部應該設置消泡噴嘴。3.4升流式厭氧污泥床(UASB)應用舉例某屠宰廠廢水設計水量3000m3/d，廢水經二級處理后，要求到達國家?肉類加工工業(yè)水污染物排放標準?〔GB13457——92〕中的一級標準，見表：3.4升流式厭氧污泥床(UASB)3.5厭氧膨脹床及流化床5.厭氧流化床依靠反響器中的填料微粒外表形成的生物膜來保存污泥，常見的填料有石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石。厭氧流化床：典型的厭氧流化床進水在反響器底部，水流沿反響器橫截面分布。為了使配水均勻，反響器下部的配水區(qū)設計非常重要。早期的研究采用下部填充礫石的方法，由于經常產生堵塞而不能令人滿意。后來又改用錐形底部，椎體上方設置穿孔布水板，消除進水產生的環(huán)狀水流。厭氧流化床反響器的高速水流可以促使廢水與填料的生物膜密切接觸，加速了污染物質的去除，所以厭氧流化床的處理效果很高。3.5厭氧流化床厭氧膨脹床：典型的厭氧膨脹床一般為圓柱體結構，填裝的惰性顆粒填料占反響器容積的10%，填料采用砂、細小的礫石、無煙煤、顆粒塑料等，為了節(jié)省能量，填料密度要小。厭氧微生物附著在填料上，粒徑一般在0.3~3.0mm，比厭氧流化床填料顆粒稍大。為了使床層膨脹，要采用出水回流。在較大上升流速下，顆粒被水流提升，產生膨脹現(xiàn)象。厭氧膨脹床的優(yōu)點是最大限度減少堵塞問題。實際運用中可通過調節(jié)回流泵的流量來控制床層膨脹率。3.6厭氧膨脹床3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕EGSB反響器是一種上向流反響器。廢水從反響器底部進入，然后通過厭氧顆粒污泥床，在此有機物轉化為沼氣。顆粒污泥具有較好的沉降速率〔60~80m/h),在水流速度〔10m/h)和氣流速度〔7m/h〕條件下使床體完全膨脹。污泥顆粒、沼氣和出水在頂部或中部的三相別離器內別離。處理后的水從出水槽流出，沼氣從沼氣管線排出，顆粒污泥返回顆粒污泥膨脹床內。EGSB能在超高負荷有機負荷[30kgCODCr/(m3·d)]下處理化工、生化和生物工程工業(yè)廢水。同時，EGSB反響器還適合處理低濃度〔＜1.0gCODCr/L〕和低溫度〔＞10℃〕和難處理的有毒廢水。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕厭氧膨脹床反響器主要由反響器池體、三相別離器、布水系統(tǒng)、出水收集系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、加熱和保溫系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)級沼氣系統(tǒng)組成。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕與UASB相比，EGSB有以下5個顯著特點：1.EGSB可在高負荷下，取得高處理效率，在處理CODCr低于1000mg/L的廢水時仍能有很高的負荷和去除率。尤其是在低溫條件下，對低濃度有機廢水的處理可以獲得很好的去除效果。2.EGSB反響器內維持高的上升流速。在UASB中液流最大上升速度僅為1m/h，而EGSB其速度可高達3~10m/h〔最高15m/h)。可以采用較大的高徑比〔15~40〕的細高型反響器構造，有效地減少占地面積。3.EGSB的顆粒污泥床呈膨脹狀態(tài)，顆粒污泥性能良好，在高水力負荷條件下，顆粒污泥的粒徑為3~4mm，凝聚和沉降性能好。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕與UASB相比，EGSB有以下5個顯著特點：4.EGSB對布水系統(tǒng)要求較寬，但對三相別離器要求更嚴格，高水力負荷和氣體攪拌作用，容易發(fā)生污泥流失。因此，三相別離器的設計成為EGSB高效穩(wěn)定運行的關鍵。5.EGSB采用處理出水回流，對于低溫和低負荷有機廢水，回流可增加反響器的攪拌強度，保證良好的傳質過程，從而保證處理效果。對于高濃度或含有毒物質的有機廢水，回流可稀釋進入反響內的及基質濃度和有毒物質濃度，降低其對微生物抑制和毒害。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕1.工藝設計——適用性厭氧膨脹床的設計進水中懸浮物的含量一般不宜超過500mg/L，否那么應設置混凝沉淀或混凝氣浮進行處理。當進水懸浮物較高或可生化性差時，宜設置水解池進行酸化。2.工藝設計——預處理要求預處理局部的要求除溫度外其余與UASB反響器相同，厭氧膨脹床可以在較低溫度下運行。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕3.反響器設計計算〔1〕容積計算——有機負荷計算法?！?〕池體及結構尺寸：可采用圓形或方形反響器，反響器高徑比在3~10之間。反響器內廢水上升流速應在5~15m/h。反響器內有效水深一般宜在14~18m之間。三相別離器頂與水面的高差應不少于0.6~1.0m。應根據(jù)設計進水流量，設置2個或2個以上的反響器。最大的單體厭氧膨脹床不宜大于2000m3。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕3.反響器設計計算〔3〕工藝參數(shù)對某種特定廢水，反響器的工藝參數(shù)一般應通過試驗確定，如果有同種類型的廢水處理資料，可以參考選用。常溫情況下反響器的負荷應在上表的根底上降低40%~60%；高溫情況下的反響器負荷可以在上表根底上適當提高。3.6膨脹顆粒污泥床反響器〔EGSB〕3.反響器設計計算〔3〕工藝參數(shù)b.厭氧膨脹床反響器的沼氣產率一般取0.35~0.45m3/kgCOD；沼氣的計算公式與UASB相同。c.厭氧膨脹床反響器的產率一般取0.05~0