廢水厭氧生物處理原理與工藝

1、廢水厭氧生物處理,厭氧生物處理,廢水厭氧處理內(nèi)容概要,1,厭氧生物處理概述,2,厭氧工藝流程,3,厭氧生物處理反應(yīng)器,第一節(jié),廢水厭氧生物處理概述,厭氧生物處理,1,厭氧生物處理概述,19,世紀(jì)末,20,世紀(jì)初,廢水和糞便處理,反應(yīng)時間長,出水水質(zhì)差,1860,年法國人,Mouras,把簡易沉淀池改進(jìn)作為污水污泥處理構(gòu)筑,物,使,用,1881,年法國雜志將,Mouras,創(chuàng)造的稱為自動凈化器,Automatic Scasenger,1895,年英國,Donald,設(shè)計了,厭氧化糞池,厭氧化糞池的創(chuàng)建，是,厭氧處理工藝發(fā)展史上的里程碑。從此，廁所等家庭用生活污,水可通過化糞池得到較好的處理,19

2、03,年英國出現(xiàn)了,Travis,池。廢水從一端流入，從另一端流出,兩側(cè)沉淀區(qū)分離出的污泥，在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的,沼氣從中間上部分排出，不會影響兩側(cè)的沉淀區(qū),1905,年德國人,Imhoff,對,Travis,池作了改進(jìn)，設(shè)計了,Imhoff,池，又,稱,隱化池,我國也稱雙層沉淀池。這種池型構(gòu)造把污水的沉淀,與污泥的消化完全分開，彼此不發(fā)生干擾。這種裝置在本世紀(jì),20,年代被廣泛應(yīng)用與歐美各國,化糞池和雙層沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位,厭氧生物處理,中期,被好氧工藝取代,在污泥處理方面有應(yīng)用,污泥的厭氧消化,普通消化池是這時期的主要反應(yīng)器,70,年代后,重新發(fā)展,環(huán)境問題和能

3、源危機,開發(fā)了新的厭氧生,物處理反應(yīng)器,以,UASB,厭氧接觸工藝為代表的多種工藝，均實現(xiàn),高的污泥濃,度高的負(fù)荷,得到廣泛應(yīng)用,應(yīng)用現(xiàn)狀,A,廢水處理,高濃度和高溫度廢水,B,污泥處理,和,城市垃圾處理,(C,生物質(zhì)的資源化,和能源化應(yīng)用,厭氧生物處理,Water Pollution Control Engineering,厭氧生物處理,1.1,厭氧生物處理的原理,1,復(fù)雜有機物的厭氧生物處理,A,水解,在細(xì)胞外酶作用下,將大分子有機物水解為小分子溶,解性有機物,如多糖,單糖，脂肪,脂肪酸甘油,蛋白質(zhì),氨基酸,小分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),難降解或高分子的有機物水解過程較慢,或,可能成為速率限制,步驟,

4、顆粒有機物的大小,溫度,pH,有機物組成成分,氨濃度,水力停留時間等影響水解速率,厭氧生物處理,水解可以部分實現(xiàn)對難生物降解有機物的分解,促進(jìn)后續(xù)處,理過程的生物有效性,故對,難降解廢水,可以預(yù)置厭氧反應(yīng)器,Water Pollution Control Engineering,溫度,停留時間,d,脂肪,纖維素,蛋白質(zhì),15,60,15,60,15,60,15,0,0,0.03,0.018,0.02,0.01,25,0.09,0.03,0.27,0.16,0.03,0.01,35,0.11,0.04,0.62,0.21,0.03,0.01,溫度,停留時間對水解速率常數(shù),K,h,的影響,厭氧生物

5、處理,B,酸化,產(chǎn)酸細(xì)菌酸化,將溶解性有機物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪,酸和醇為主要產(chǎn)物的過程,主要生成有機酸,甲酸,乙酸,丙酸,丁酸等,醇,乙醇, H,2,CO,2,NH,3,N,2,H,2,S,等,酸化過程速率較快,產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷過程影響較大,酸化過程,產(chǎn)物與厭氧的條件,底物種類和微生物組成有關(guān)系,主要有,三類,丙酸型,丁酸型和乙醇型,人們常常將不完全厭氧處理過程稱為,水解酸化,厭氧生物處理,C,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸,水解酸化產(chǎn)物,主要是,2,個,C,以上的有機酸,不,包括乙酸,在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌作用下生成氫,乙酸和,CO,2,主,要反應(yīng),醇和高級脂肪酸反應(yīng)生成乙酸,CH,3,CH,2,OH + H,2,O,CH

6、,3,COO,H,2H,2,CH,3,CH,2,COO,H,2,O = CH,3,COO,H,HCO,3,3H,2,丁酸,丙酸等轉(zhuǎn)化為乙酸的過程由于標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能為正,值,只有反應(yīng)產(chǎn)物,H,和,H,2,的濃度低反應(yīng)可以進(jìn)行,Water Pollution Control Engineering,厭氧生物處理,D,產(chǎn)甲烷,主要在兩類不同的甲烷細(xì)菌下產(chǎn)生,CH,4,是嚴(yán)格厭,氧過程,乙酸脫羧,2CH,3,COOH,2CH,4,2CO,2,氫還原,CO,2,4H,2,CO,2,CH,4,2H,2,O,3H,2,CO,CH,4,H,2,O,2H,2,O,4CO,CH,4,3CO,2,此外還有利用醇還

7、原,CO,2,得到甲烷和有機酸等途徑,厭氧生物處理,厭氧生物處理的原理和過程示意,Water Pollution Control Engineering,復(fù),雜,有,機,物,揮,發(fā),酸,醇,CO,2,H,2,乙酸,CH,4,水解,酸化,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸,產(chǎn)甲烷,5,20,簡,單,有,機,物,10,13,35,17,30,厭氧生物處理,2,其他厭氧生物處理,A,硫酸鹽還原,化能異氧型的,硫酸鹽還原細(xì)菌,SRB,Sulfate,Reducing,Bacteria,利用廢水的有機物作為電子供體,將氧化,態(tài),硫,化,合,物,SO,4,2,SO,3,2,等,還,原,為,低,價,態(tài),硫,化,合,物,HS,H,2

8、,S,S,2,等,的過程,低濃度硫化合物由于存在對,H,2,的利用,對厭氧處理有機物一定,程度是促進(jìn)的,但較高濃度的硫酸鹽會嚴(yán)重抑制有機物的厭,氧生物降解過程,競爭底物對產(chǎn)甲烷菌不利,產(chǎn)生的,H,2,S,對微,生物不利,厭氧生物處理,B,反硝化,硝酸鹽氮,NO,3,和亞硝酸鹽氮,NO,2,在厭氧或缺氧條件下被還,原為氮氣,N,2,的過程,C,光合細(xì)菌,光能異養(yǎng)的光合細(xì)菌在無氧條件下利用簡單有機物進(jìn)行光合,作用,然后在微氧或有氧條件下進(jìn)行氧化代謝,光合細(xì)菌只,能利用低分子量的有機物,所以需要水解作為前處理過程,Water Pollution Control Engineering,厭氧生物處理,

9、D,厭,氧,氨,氧,化,ANAMMOX,Anaerobic,Ammonium,Oxidation,是指在厭氧條件下,微生物直接以,NH,4,為電子供體，以,NO,3,或,NO,2,為受體,將,NO,3,NO,2,NH,4,轉(zhuǎn)變成,N,2,的生物轉(zhuǎn)化氧化過,程,N,的轉(zhuǎn)化過程并未清楚,厭氧生物處理,1.2,厭氧生物處理的微生物,A,水解酸化菌,細(xì)菌、真菌和原生動物,多為專性厭氧菌或,兼性,根據(jù)分解有機物的不同,分為纖維素、碳水化合物,蛋白質(zhì)、脂肪分解菌等,B,產(chǎn)乙酸菌,分,2,類,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌,和,同型乙酸菌,厭氧或兼,性菌,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將有機酸轉(zhuǎn)化為氫和乙酸,同型乙酸菌,將,H,2,CO,2,

10、轉(zhuǎn)化為乙酸,或?qū)⒋嫉绒D(zhuǎn)化為乙酸,厭氧生物處理,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌,將有機酸轉(zhuǎn)化為氫和乙酸,如丙酸轉(zhuǎn)化,為乙酸過程,CH,3,CH,2,COOH +2H,2,O,CH,3,COOH + 3H,2,CO,2,同型乙酸菌,將,H,2,CO,2,轉(zhuǎn)化為乙酸,或?qū)⒋嫉绒D(zhuǎn)化為乙,酸,如乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸,CH,3,CH,2,OH +H,2,O,CH,3,COOH + 2H,2,Water Pollution Control Engineering,厭氧生物處理,C,產(chǎn)甲烷菌,嚴(yán)格厭氧菌,對環(huán)境的條件要求比較苛刻,對,pH,溫度,氧,有毒物,質(zhì)濃度等較敏感,厭氧生物處理,厭氧微生物與好氧微生物參數(shù)的比較,細(xì)菌類型,世

11、代時間,d,Y,VSS/COD,K,max,gCOD/g,VSS,d,K,s,mmol/L,產(chǎn)酸發(fā)酵,0.125,0.14,39.6,未見報道,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸,3.5,0.03,6.6,0.4,產(chǎn)甲烷,用,H,2,0.5,0.07,19.6,0.004,甲烷絲菌,7,0.02,5.0,0.3,甲烷八疊球菌,1.5,0.04,11.6,5.0,活性污泥,0.03,0.40,57.8,0.25,厭氧生物處理,1.3,厭氧生物處理影響因素,甲烷菌增殖速率慢,世代周期長,受環(huán)境影響大,對,pH,敏,感,產(chǎn)甲烷菌是廢水處理系統(tǒng)控制因素,對廢水厭氧生,物處理的主要因素是甲烷菌的影響因素,1,pH,最適宜在,6

12、.8,7.2,由于酸化和產(chǎn)乙酸,系統(tǒng),pH,容易降低,此外蛋白質(zhì)降解的氨能夠緩沖,系統(tǒng)中酸,堿度,CO,2,氨降解速率達(dá)到平衡,厭氧生物處理,2,溫度,常溫,10,30,中溫,35,左右有適宜溫度,高溫,53,左右,高溫對微生物殺滅作用強,溫度要求,波動小,溫度（C,0,55,50,45,40,35,30,25,1,2,1,3,4,2,5,6,3,7,8,4,0,產(chǎn),氣,量,m,m,d,有,機,物,負(fù),荷,k,g,m,d,消化溫度與消化時間的關(guān)系,厭氧生物處理,Water Pollution Control Engineering,T,C,60,50,40,30,20,10,0,120,105

13、,90,75,60,45,30,15,消化時間 t（d,圖19-3 溫度與消化時間的關(guān)系曲線,厭氧生物處理,3,污泥齡,要求大,20,30d,厭氧微生物世代時間長,4,營養(yǎng)物質(zhì),COD:N:P=800:5:1, BOD: N: P= 100: 2.5,1,左右,與好氧工藝相比對,N,P,等營養(yǎng)物質(zhì)需求少,5,氧化還原電位,絕對厭氧條件,-0.2V,以下,6,有機負(fù)荷,過高,產(chǎn)酸速率大于產(chǎn)甲烷,酸積累,pH,下降,水力負(fù)荷大,微生物流失,過低,反應(yīng)器體積大,運行投資費用大,厭氧生物處理,7,攪拌與混合,需要攪拌措施，不能過度攪拌影響,微生物的生活環(huán)境。因為產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷菌的嚴(yán)格共,生關(guān)系,8,有

14、毒物質(zhì),H,2,S,和,NH,3,等，對微生物有毒害作用,NH,3,的毒害作用以,NH,4,形式，與,pH,有關(guān),厭氧生物處理,1. 4,厭氧生物處理工藝特點,負(fù)荷高,容積負(fù)荷高,運行費用低,可回收,CH,4,好氧法,如普通活性污泥,0.5,普通生物濾池,0.3,生物轉(zhuǎn)盤,1.0,生物接觸氧化,2-5,生物流化床,10.0,厭氧法中溫,以,COD,計算,UASB, 10-20,高溫最高達(dá),40-50,剩余污泥量少,而且比較容易壓縮和脫水,性質(zhì)穩(wěn)定,如好氧,0.3,0.6kgVSS/kgCOD,厭氧,0.05,0.1,相當(dāng)于,好氧,1/5,或更少,厭氧生物處理,對高濃度廢水能耗,低,低濃度時厭氧

15、,生,物,處,理,能,耗,比,好,氧高,很高濃度廢水,厭,氧,處,理,有,剩,余,能,量,營養(yǎng)物質(zhì)需要少,COD:N:P=500:5:1,左右,好氧法,厭氧法,廢水,濃度,能量,厭氧生物處理,應(yīng)用范圍廣,可以處理低濃度或高濃度廢水,由于厭,氧微生物有可能對好氧微生物不能降解的一些有機,物進(jìn)行降解或部分降解,可以處理難降解廢水,城市,污水工業(yè)廢水,可以處理高溫廢水,目前基本上在污泥處理,高濃度工業(yè)廢水,難降解廢,水應(yīng)用多,對生物質(zhì)進(jìn)行處理,脫氮除磷也涉及,衛(wèi)生,高溫法可以基本殺滅病原微生物,厭氧生物處理,出水水質(zhì)差,通常需要進(jìn)一步好氧處理才能達(dá)標(biāo),微生物增殖速度慢,處理水量宜小,厭氧生物處理的氣

16、味較大,對氨氮的去除效果不好,操作控制條件要求較嚴(yán)格,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,厭氧過程中所涉及到,的生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜,不同種屬間細(xì)菌的相互配合或平衡較難控制,厭氧微生物特別是產(chǎn)甲烷細(xì)菌對溫度,pH,等環(huán)境因素非常敏,感,Water Pollution Control Engineering,1. 5,廢水厭氧生物處理動力學(xué)簡介,好氧的動力學(xué)方程仍適用,厭氧生化反應(yīng)動力學(xué)方,程,厭氧生物處理,S,K,X,S,dt,dS,s,m,ax,k,X,dt,dS,dt,dX,d,k,Y,S,底物濃度,X,污泥,濃度,Y,厭氧產(chǎn)率系數(shù),k,d,厭氧的內(nèi)源代謝系,數(shù),第二節(jié),廢水厭氧生物處理工藝流程,厭氧生物處理,

17、2,厭氧工藝流程,2.1,兩級厭氧,根據(jù)厭氧過程,CH,4,產(chǎn)生的規(guī)律設(shè)計,以節(jié)省加溫與攪拌消耗的能,量,在厭氧消化過程中,初始階段產(chǎn)生,CH,4,多,第一級消化池有,加溫、攪拌、集氣裝置,第二級消化池?zé)o,節(jié)省了能量,2.2,兩相厭氧,根據(jù)厭氧機理設(shè)計,使各消化池具有最佳微生物生長環(huán)境,水解,酸化,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段需要環(huán)境條件接近,作為第一池,相,把產(chǎn)甲烷階段作為第二池,相,有加溫、攪拌、集氣裝置,第,二池容積小,所以加溫攪拌能耗也少,運行管理較方便等,第三節(jié),廢水厭氧生物處理反應(yīng)器,厭氧生物處理,3,厭氧生物處理反應(yīng)器,第一代厭氧反應(yīng)器：第一代厭氧反應(yīng)器由于無法對水力停留時,間和污泥停留時間分

18、離,造成處理廢水的停留時間至少需要,20,30d,因此處理污水效率低,第二代厭氧反應(yīng)器,50,年代,厭氧接觸工藝,60,年代,厭氧濾,池,AF,70,年代,UASB,反應(yīng)器,標(biāo)志著厭氧反應(yīng)器的研究進(jìn),入了新的時代,以這些反應(yīng)器為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的,共同特點,就是實現(xiàn)了,污泥停留時間與水力停留時間相分離,從而提高了反應(yīng)器內(nèi)污泥的濃度,厭氧生物處理,第三代厭氧反應(yīng)器：高效厭氧反應(yīng)器中不僅要分離污泥停,留,時間和水力停留時間,保持高的污泥濃度,還應(yīng)使進(jìn)水與污,泥之間保持充分的接觸,但是單純地改善混合狀況有時會出,現(xiàn)污泥的流失,因此為了解決這一問題,20,世紀(jì),90,年代以來國,際上相繼開發(fā)出了

19、以厭氧膨脹顆粒污泥床,EGSB,內(nèi)循環(huán)式,厭氧反應(yīng)器,IC,厭氧上流污泥床,過濾器,UBF,和厭氧序批,式間歇反應(yīng)器,ASBR,等為典型代表的第三代厭氧反應(yīng)器,厭氧生物反應(yīng)器也可以根據(jù)微生物的生長狀態(tài)分為,三類,厭氧,活性污泥,懸浮生長污泥,厭氧,生物膜,附著生長污泥,厭氧,污泥層,污泥形成顆粒污泥層,厭氧生物處理,厭氧生物處理,3.1,化糞池,池內(nèi)分,3,層,上層浮渣,泥,下層為污泥,中間是水,用來處理含糞便的污,水,遠(yuǎn)離城市的賓館,等污水,流量很小的,場合,生活污水一般需經(jīng)過,化糞池處理,Water Pollution Control Engineering,化糞池示意圖,厭氧生物處理,3

20、.2,厭氧消化池,主要應(yīng)用于處理城市污水廠的污泥，也可應(yīng)用于,處理,固體含量很高,的有機廢水；圓柱形或蛋形池,有蓋子,保持溫度、收集甲烷,維持厭氧環(huán)境,需要攪拌和加溫,特點：水力停留時間長,容積負(fù)荷低,可處理,SS,大的廢水甚至有大塊物料的廢水,結(jié)構(gòu)較簡單,固液分離在同池進(jìn)行,生物量小效率低下,對無,攪拌的反應(yīng)器存在分層微生物與有機物接觸不足,溫度不均勻等,厭氧生物處理,1,傳統(tǒng)消化池,傳統(tǒng)消化池又稱為低速消化池，在池內(nèi),沒有,加熱和攪拌裝,置，所以有分層現(xiàn)象，一般分為浮渣層、上清液層、活,性層、熟污泥層等，其中只有在活性層中才有有效的厭,氧反應(yīng)過程在進(jìn)行，因此在傳統(tǒng)消化池中只有部分容積,有效

21、,傳統(tǒng)消化池的最大特點就是消化反應(yīng)速率很低,HRT,很長,一般為,3090,天,厭氧生物處理,傳統(tǒng)消化池示意圖,厭氧生物處理,2,高速消化池,與傳統(tǒng)消化池不同的是，在高速消化池中設(shè),有,加熱和,或攪,拌裝置，因此縮短了有機物穩(wěn)定所需的時間，也提高了,沼氣產(chǎn)量，在中溫,3035,C,條件下，其,HRT,可以為,15,天左右，運行效果穩(wěn)定,但攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮，上清液與熟污,泥不易分離,厭氧生物處理,高速消化池示意圖,厭氧生物處理,3,兩級串聯(lián)消化池,兩級串聯(lián)，第一級采用高速消化池，第二級則采用不設(shè),攪拌和加熱的傳統(tǒng)消化池，主要起沉淀濃縮和貯存熟,污泥的作用，并分離和排出上清液；二

22、者的,HRT,的比,值可采用,1 : 11 : 4,一般為,1 : 2,厭氧生物處理,兩級串聯(lián)消化池示意圖,厭氧生物處理,3.3,厭氧生物濾池,60,年代末，美國的,Young,和,McCarty,首先開發(fā)出厭氧生物濾池,1972,年以后，厭氧生物濾池投入運行，處理的廢水的,COD,濃度范圍較寬，約在,30085000mg/l,之間，處理效果良好,運行管理方便,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懸浮生長的厭氧微生物,廢水通過濾料層向上流動或向下流動時，廢水中的有機物被,截留、吸附及分解轉(zhuǎn)化

23、為甲烷和二氧化碳等,厭氧生物處理,特點：由于填料,微生物附著生長,生物量大,生物停留,時間長,耐沖擊負(fù)荷,與消化池比,強化傳質(zhì),處理能力高,污泥附著生長,不容易流失,出水,SS,低，無污泥回流和,攪拌,設(shè)備簡單操作容易方便等,下部容易堵塞,對,SS,高廢水,不宜,容易形成短路,考慮廢水回流和預(yù)處理,厭氧生物處理,根據(jù)廢水在厭氧生物濾池中的流向的不同，可分為升流式厭氧,生物濾池、降流式厭氧生物濾池和升流式混合型厭氧生物濾,池等三種形式，即分別如下圖所示,厭氧生物處理,3.4,厭氧流化床,水底部進(jìn),小固體顆粒填料為載體,0.5mm,左右,需要回流使載體膨脹,特點：比表面大,微生物濃度大,幾,十克,

24、L,容積負(fù)荷大,中溫達(dá)到,20,40kgCOD/m,3,d,耐沖擊負(fù)荷運行穩(wěn),定,流化能耗大,需要載體,填,料,層,進(jìn)水,出水,CH,4,厭氧生物處理,3.5,厭氧生物轉(zhuǎn)盤,與好氧生物轉(zhuǎn)盤同,但需要,密閉,盤片全部浸沒在,廢水中,組成：盤片,反,應(yīng)槽,密封,轉(zhuǎn)軸,驅(qū)動,裝置,特點：微生物濃度大、負(fù)荷高,不需水回流、污泥回流,耐,沖擊負(fù)荷,盤片造價高,轉(zhuǎn)動盤片,固定盤片,進(jìn)水,出水,轉(zhuǎn)軸,CH,4,反應(yīng)槽,厭氧生物處理,3.6,厭氧擋板反應(yīng)器,由,厭氧生物轉(zhuǎn)盤發(fā)展的,若干,擋板將水隔成升流,降流交,替,相當(dāng)于很多,UASB,組成,進(jìn)水濃度大需要回流,特點：類似,UASB,和厭氧生物轉(zhuǎn)盤；污泥濃度

25、大,容積負(fù)荷高,既,存在顆粒污泥,又存在生物膜,耐沖擊負(fù)荷,不容易堵塞,不需載,體,不需攪拌,缺點同厭氧生物轉(zhuǎn)盤,盤片,CH,4,進(jìn)水,出水,回流,擋板,厭氧生物處理,3.7,厭氧接觸法,1,原理,通過在反應(yīng)器后設(shè)置沉淀池,將污泥回流到反應(yīng)器,以增加污泥濃度,厭氧接觸法工藝流程,消化池,廢水,脫氣,沉淀池,剩余污泥,沼氣,回流污泥,厭氧接觸法工藝的特點是污泥回流，就使得消化池的,HRT,與,SRT,得以分離，即系統(tǒng)的污泥齡,SRT,即,下式,計算,厭氧細(xì)菌生長緩慢，基本可不排放污泥，則,Q,w,0,則,厭氧生物處理,W,w,e,w,c,X,Q,X,Q,Q,VX,e,e,c,X,X,HRT,QX

26、,VX,c,普通高速厭氧消化池，由于其,X,e,X,所以其,c,HRT,因此在中溫條件下，為了滿足產(chǎn)甲烷菌的生,長繁殖,SRT,要求,2030d,因此高速厭氧消化池的,HRT,為,2030d,厭氧接觸工藝，由于,X X,e,所以,HRT SRT,而且,X,越大，則,HRT,可以越短,HRT,可以縮短到幾,小時,十幾小時,厭氧生物處理,厭氧生物處理,2,厭氧接觸工藝本質(zhì),屬于,厭氧活性污泥工藝,污泥懸浮生長,沉淀池泥水分離困難,解決方法：真空脫氣,使氣泡破裂,熱交換急冷卻，以,抑制產(chǎn)氣過程,絮凝沉淀,采用膜濾,浮選,厭氧生物處理,3,厭氧接觸工藝特點,污泥濃度高，過高易造成污泥膨脹,類似好氧活性

27、污泥,容積負(fù)荷較高,處理能力強,適合處理高,SS,廢水,無堵塞問題,增加了回流、沉淀、脫氣等設(shè)備,且脫氣困難,抗沖擊負(fù),荷能力,不強,厭氧生物處理,3.8,升流式厭氧污泥床,UASB,Upflow Anaerobic Sludge,Blanket,1) UASB,工藝原理,生物反應(yīng)與沉淀一體,反應(yīng)器同時具有,沉淀功能,進(jìn)水從下向上通過反應(yīng)器,底部存在污泥濃度很高,活性很高的污泥層,顆粒污泥層；上為懸浮污泥層,兩污泥層,為反應(yīng)區(qū),三相分離器：氣液固分離,形成顆粒污泥是,UASB,工藝的關(guān)鍵,關(guān)于顆粒污泥的形成機理,厭氧生物處理,2,UASB,反應(yīng)器,結(jié)構(gòu),進(jìn)水分配系統(tǒng),配水均勻,反應(yīng)區(qū),顆粒和懸

28、浮污泥,三相分離,作用等于沉淀池,收集氣體,配,水,系,統(tǒng),污,泥,處理,水,沼,氣,三相分離器,出水堰,水,沼氣,污泥,顆粒污泥區(qū),懸浮污泥區(qū),圖19-12 升流式厭氧污泥床,1,進(jìn)水配水系統(tǒng),功能,廢水均勻地分配到反應(yīng)器底部,水力,攪拌,2,反應(yīng)區(qū),分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū),污泥床區(qū)集中了高活性,的顆粒污泥,污泥懸浮區(qū)是絮狀污泥集中的區(qū)域,3,三相分離器,功能,將氣,固,液分開,保證出水水質(zhì),維持反,應(yīng)器內(nèi)污泥量,有利于污泥顆?；?厭氧生物處理,UASB,反應(yīng)器外觀,厭氧生物處理,UASB,反應(yīng)器收集沼氣警示牌,厭氧生物處理,UASB,反應(yīng)器沼氣收集管,厭氧生物處理,沼氣,UASB,反應(yīng)器

29、中間沉淀池表面有大量的沼氣釋放,厭氧生物處理,厭氧生物處理,3). UASB,工藝特點,底部污泥濃度大,水力停留時間短,接近好氧,容積負(fù)荷高,底部污泥以顆粒存在,最大比重達(dá),1.041.08,污泥顆?；笫?反應(yīng)器對不利條件的抗性增強,所以耐沖擊負(fù)荷,顆粒污泥的相對密度比人工載體小,在一定的水力負(fù)荷下,可,以靠反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體來混合,可省去攪拌和回流污泥所需,的設(shè)備和能耗,厭氧生物處理,沉降良好的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)約了投資和運行費用,容積利用率高,無堵塞問題；處理效果好,需要分離器,如果污泥膨脹則污泥流失,啟動時間長,對水質(zhì)要求,(

30、SS,不能太高,排泥少,形成污泥密,度低,對,N, P,去除效果差,操作管理要求高,厭氧生物處理,4) UASB,反應(yīng)器中的,顆粒,污泥,顆粒污泥和懸浮污泥,反應(yīng)器底部是顆粒污泥,污泥濃度大,反應(yīng)器中部是懸浮污泥,污泥濃度較大,UASB,反,應(yīng)器內(nèi)污,泥濃度特,征,A,水力負(fù),荷低,B,水力負(fù),荷高,0,1,2,3,4,5,0,20,40,60,80,100,污泥濃度,g/L,反,應(yīng),器,高,度,m,0,1,2,3,4,5,0,20,40,60,80,100,污泥濃度,g/L,反,應(yīng),器,高,度,m,厭氧生物處理,A,B,顆粒污泥的性質(zhì),能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒,污泥是,UA

31、SB,反應(yīng)器的重要特征，顆粒污泥的,形成與成熟，也是保證,UASB,反應(yīng)器高效穩(wěn)定,運行的前提,1,顆粒污泥的外觀,2,顆粒污泥的組成,3,顆粒污泥的培養(yǎng)馴化,厭氧生物處理,顆,粒,污,泥,厭氧生物處理,顆粒污泥層的形成與培養(yǎng),反應(yīng)器啟動,1,最初的污泥負(fù)荷應(yīng)低于,0.1,0.2kgCOD/(kgSS,d,2,廢水中原來存在和產(chǎn)生出來的各種揮發(fā)酸未能有效地,分解之前，不應(yīng)增加反應(yīng)器負(fù)荷,3,反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境條件應(yīng)控制在有利于厭氧細(xì)菌繁殖的,范圍內(nèi),4,種泥量應(yīng)盡可能多，一般應(yīng)為,10,15kgVSS/m,3,5,控制一定的上升流速，允許多余的污泥沖洗出來，截,留住重質(zhì)污泥,厭氧生物處理,形成顆粒

32、污泥層的過程,第一階段：啟動與提高污泥活性階段；有機負(fù)荷,1kgCOD,m,3,d,，時間約,1,1.5,個月,第二階段：形成顆粒污泥階段；有機負(fù)荷選擇,1,3kgCOD,m,3,d,，顆粒逐漸成長為直徑,1,3mm,左右,的顆粒污泥，此階段,1,1.5,月,第三階段：逐漸形成顆粒污泥層階段。反應(yīng)器的有機負(fù),荷大于,3,5kgCOD,m,3,d,，隨著負(fù)荷的提高，反應(yīng)器,的污泥總量逐漸增加，污泥層逐漸提高，顆粒污泥層需,要,3,4,個月,厭氧生物處理,顆粒污泥性質(zhì),1,顆粒污泥的物理性質(zhì),1,形狀不規(guī)則，一般呈球形或橢球形，直徑,0.1,2mm,左右，最,大可達(dá),3,5mm,2,顏色呈灰黑色或

33、褐黑色,3,相對密度一,般為,1.01,1.05,左右,4,污泥指數(shù),SVI,與顆粒大小有關(guān)，顆,粒污泥一般為,10mL/gSS,5,顆粒污泥在反應(yīng)器中的沉降速率,一般為,0.3,0.8m/h,2,顆粒污泥的成分,含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物質(zhì)，還含有金屬離,子。成熟的顆粒污泥,VSS/SS,一般為,70,80,根據(jù)廢水,性質(zhì)可在,30,90,厭氧生物處理,5) UASB,反應(yīng)器中的結(jié)構(gòu)設(shè)計,UASB,反應(yīng)器在一定程度上還屬于較新的廢水處理工藝技,術(shù)，在實際應(yīng)用過程中還存在著許多不確定因素，因此,還沒有形成完善的工程設(shè)計的計算方法,UASB,反應(yīng)器設(shè)計需要考慮的主要因素為,1,廢水組

34、成成分和固體含量,2,有機容積負(fù)荷,3,上升,流速,4,三相分離系統(tǒng),5,布水系統(tǒng)和水封高度等物理,特性,厭氧生物處理,廢水性質(zhì),廢水溶解性,COD,越高,負(fù)荷可以越大,進(jìn)水,SS,不宜高于,6g/L,上升流速,上升流速相當(dāng)于表面水力負(fù)荷,m,3,m,2,d,考慮污泥的沉降性能,廢水性質(zhì),上升流速,m/h,反應(yīng)器高度,m,sCOD,近,100,1.5,6-10,部分,sCOD,1.0,3-7,城市污水,0.9,3-5,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,式中,Q,廢水流量,m,3,

35、d,S,i,進(jìn)水有機物濃度,mgCOD/l,L,v,COD,容積負(fù)荷,kgCOD/m,3,d,厭氧生物處理,v,i,L,S,Q,V,UASB,反應(yīng)器的容積負(fù)荷與反應(yīng)溫度、廢水性質(zhì)和濃度以及,是否能夠在反應(yīng)器內(nèi)形成顆粒污泥等多種因素有關(guān)，在不同,的反應(yīng)溫度下的進(jìn)水容積負(fù)荷的選擇可參考如下數(shù)據(jù),厭氧生物處理,溫度,設(shè)計容積負(fù)荷,kgCOD/m,3,d,高溫,5565,2030,中溫,3538,1020,常溫,2025,510,低溫,15,25,厭氧生物處理,三相分離器的結(jié)構(gòu),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，下沉的固體藉重力由回流縫返回反應(yīng)區(qū),厭氧生物處理,三相分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖,厭氧生物處理,三相分離器的設(shè)計應(yīng)考慮以下幾方面的因素,1,沉淀器底部傾角應(yīng)較大，可選擇,45,60,2,沉淀器內(nèi)最大截面的表面水力負(fù)荷應(yīng)保持在,u,s,0.7m,3,m,2,d,以下，水流通過液固分離孔隙的平均流速應(yīng)保持在,u,0,2m,3,m,2,d,以下,3,氣體收集器間縫隙的截面面積不小于總面積的,15,20,4,對于高為,57m,的反應(yīng)器，氣體收集器的高度應(yīng)為,1.52m,5)b,100200mm,6,控制氣室,的水面高