(水體污染處理)第10章-厭氧生物處理技術-PP課件

1、第10章 污水的厭氧生物處理n第一節(jié) 厭氧生物處理技術簡介 n第二節(jié) 污水厭氧生物處理的基本原理n第三節(jié) 污水的厭氧生物處理方法n第四節(jié) 厭氧生物處理法的設計n第五節(jié) 厭氧和好氧技術的聯(lián)合運用沼氣（Marsh Gas）發(fā)現(xiàn)有機污染物降解n早期歷史早期歷史( (摸索期摸索期) )1776：Volta發(fā)現(xiàn)湖泊、池塘底泥生成可燃氣體1856：Reist發(fā)現(xiàn)有機物分解并產生甲烷氣1860s：化糞池之雛型開始應用于家庭污水處理1881：首次出現(xiàn)化糞池之記載1890：Moncrieff建造厭氧消化槽及厭氧濾床之雛型1895：Cameron建造處理量30 m3/d之化糞池并取得專利1901：首座厭氧濾床法運

2、轉成功1904：Travis發(fā)明具固液分離功能之二段式化糞池1905：Imhoff發(fā)明改良式化糞池1914：美國75城市使用Imhoff式化糞池n中期發(fā)展(成熟期)1920s：Buswell開始用厭氧消化槽處理工業(yè)廢水及農業(yè)廢棄物1927：Ruhrverband廠開始使用有加熱裝置之污泥厭氧消化槽，并回收沼氣用于發(fā)電1950s：工業(yè)廢水厭氧處理中污泥停留時間等控制參數受到重視1957年Coulter開發(fā)新式厭氧固定濾床法1972年厭氧固定濾床法應用于工業(yè)廢水處理1974年Jeris開發(fā)厭氧流體化床法1976：上流式厭氧污泥床法(UASB)應用于甜菜廢水處理n近期發(fā)展(創(chuàng)新期)1979：Lett

3、inga首次發(fā)表上流式厭氧污泥床法1984：Dranco厭氧生物處理程序應用于有機性廢棄物處理1987：UASB法應用馬鈴薯淀粉及屠宰場廢水處理1988： Valorga厭氧生物處理程序應用于有機性廢棄物處理1990s：UASB法應用造紙、脂肪酸及城市廢水處 理1990s： Dranco程序設置共10廠2000s： Valorga程序設置共12廠Originally: 污泥消化：剩余污泥處置90s: 化工及石油化工：對苯二甲酸, 酚等PCP（五氯酚）, BTEX（苯系物）80 to 90s: 輕工及制藥業(yè) 厭氧處理技術推廣應用發(fā)展過程厭氧處理技術推廣應用發(fā)展過程 厭氧新技術（ANAMMOX 反

4、硝化等），不得已時結合厭氧處理與好氧處理先后處理，現(xiàn)在厭氧反應器發(fā)展迅速逐漸成為水處理的新的主力設備。 其中：厭氧微生物活性及反應器是工藝的核心廢水調節(jié)池熱交換器37厭氧反應器氣柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥產生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源n沼氣中的主要成分是甲烷，沼氣中的主要成分是甲烷，含量含量50-75%之間，是一種之間，是一種生物清潔燃料。生物清潔燃料。以日排以日排COD10t的工廠為例，若的工廠為例，若COD去除率為去除率為80%，甲烷，甲烷產量為理論的產量為理論的80%時，則可時，則可日產甲烷日產甲烷2240m3,其熱值其熱值相當于相當于3.85t原煤，可發(fā)電原煤，可發(fā)電5400度。度。

5、2對營養(yǎng)物的需求量少對營養(yǎng)物的需求量少n好氧方法好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭而厭氧方法為氧方法為（350-500）：）：5：1，相比而言相比而言對對N、P的需求要小的多的需求要小的多，因此厭氧處理時可，因此厭氧處理時可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。3產生的污泥量少，運行費用低產生的污泥量少，運行費用低 繁殖慢；不需要曝氣繁殖慢；不需要曝氣 n基于這些優(yōu)點，厭氧處理在食品、釀造、制基于這些優(yōu)點，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業(yè)中得到了廣泛的應用。但厭氧處理糖等工業(yè)中得到了廣泛的應用。但厭氧處理也存在缺點。也存在缺點。厭氧與好氧COD平衡圖厭氧與好氧COD平衡圖出

6、水的有機物濃度高于好氧處理； 發(fā)酵分解有機物不完全；對溫度變化較為敏感； 工業(yè)中需要設置進水的控溫裝置，37。厭氧微生物對有毒物質較為敏感； 但經過毒物馴化處理的厭氧菌對毒物的耐受力常常會極大地提高。n4. 初次啟動過程緩慢,處理時間長n好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厭氧處理體系的活性污泥或生物膜一般需要8-12周才可以培育成功。 n5處理過程中產生臭氣和有色物質 是什么？n臭氣主要是SRB（脫硫弧菌）形成的具有臭味的硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機酸等的臭氣。同時硫化氫還會與水中的鐵離子等金屬離子反應形成黑色的硫化物沉淀，使處理后的廢水顏色較深，需要添加后處理設

7、施，進一步脫色脫臭。n第一節(jié) 厭氧生物處理技術簡介 n第二節(jié) 污水厭氧生物處理的基本原理n第三節(jié) 污水的厭氧生物處理方法n第四節(jié) 厭氧生物處理法的設計n第五節(jié) 厭氧和好氧技術的聯(lián)合運用 早期厭氧生物處理主要針對污泥消化，即在無氧條件下，由兼性厭氧細菌及專性厭氧細菌降解有機物使污泥得到穩(wěn)定，最終產物是二氧化碳和甲烷。消化消化過程過程液化液化( (酸化酸化) )液態(tài)污泥的液態(tài)污泥的pHpH迅速下降，轉化迅速下降，轉化產物中有機酸是主體產物中有機酸是主體氣化氣化( (甲烷化甲烷化) )產生消化氣，主體是產生消化氣，主體是CHCH4 4兩階段理論兩階段理論:n復雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個階段水

8、解階段、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、 產乙酸階段、產甲烷階段n1水解階段n 在細菌胞外酶的作用下大分子的有機物水解為小分子的有機物n2發(fā)酵階段 n 小分子有機物被梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細菌吸收并轉化為更為簡單的化合物分泌到細胞外，產物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等四階段理論四階段理論:n 上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質，這一階段的主導細菌是乙酸菌。同時水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原菌參與產乙酸過程。n 乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉化為甲烷和以及甲烷菌細胞物質。n經過這些階段大分子的有機物就被轉化為甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫

9、等小分子物質和少量的厭氧污泥。復雜有機物復雜有機物1 1水解水解 2 2發(fā)酵發(fā)酵3 3產乙酸產乙酸硫酸鹽還原硫酸鹽還原4 4產甲烷產甲烷4 4產甲烷產甲烷硫酸鹽還原（1）pH 每種微生物可在一定的pH值范圍內活動，產酸細菌對酸堿度不及甲烷細菌敏感，其適宜的pH值范圍較廣，在pH值4.58.0之間。產甲烷菌要求環(huán)境介質pH值中性附近，最適的pH值為6.87.2，pH值為6.67.4較為適宜。pH值變化將直接影響產甲烷菌的生存與活動，厭氧池pH值應維持在6.57.8之間，最佳范圍在6.87.5左右。厭氧池具有一定的緩沖能力，正常運行時，進水pH值可略低于上述值。當厭氧池出水pH6.5時應增加進水中

10、的堿量，要及時對pH進行檢測。（2）溫度溫度 一般產甲烷菌的溫度范圍是560，在35和53上下可以分別獲得較高的消化效率。各種產甲烷菌的適宜范圍不一致，而且最適的溫度范圍較小。大多數產甲烷菌的適宜溫度在中溫3538之間，中溫條件下，產甲烷菌種類多，易培養(yǎng)馴化、活性高。也可在高溫下（ 5255 ）進行。應控制厭氧池溫度波動范圍一般1d不宜超過2，避免溫度超過42。（3）生物固體停留時間生物固體停留時間 厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產酸菌的產率Y為0.150.34kgVSS/kgCOD，產甲烷菌的產率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產率約為0.250.6kgVSS

11、/kgCOD。產甲烷菌的世代時間為4-6天。 因此，厭氧生物處理要獲得穩(wěn)定的處理效果就需要保持較長的污泥泥齡。（4）攪拌和混合攪拌和混合 混合攪拌也是提高消化效率的工藝條件之一。通過攪拌可消除池內的濃度梯度，增加食料與微生物之間的接觸，避免產生分層；促進沼氣分離，顯著地提高消化的效率；使溶液充分混合，溫度均一，避免酸的積累。但過于激烈的攪拌會破壞產乙酸菌和產甲烷菌的共生關系。（5）氧化還原電位（氧化還原電位（ORP） 系統(tǒng)的氧化還原電位是多種氧化物質與還原物質進行氧化還原反應的綜合結果。厭氧菌體內存在著容易被氧化劑破壞的化學物質，并且菌體內缺乏抗氧化的酶系統(tǒng)。氧以及其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質的

12、存在（如某些工業(yè)廢水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性廢水中的H+等），都能使體系中的氧化還原電位升高。當其濃度達到一定程度時，會危害厭氧消化過程的進行。 （5）氧化還原電位（氧化還原電位（ORP） 高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化還原電位為-500-600mV；中溫厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化還原電位應低于-300mV。產酸細菌對氧化還原電位的要求不甚嚴格，甚至可在+100-100mV的兼性條件下生長繁殖；甲烷細菌最適宜的氧化還原電位為-300mV-350mV或更低。（6）營養(yǎng)與營養(yǎng)與C/N比比 廢水、污泥及廢料中的有機物種類繁多，只要未達到抑制濃度，都可連續(xù)進行厭氧生物處理

13、。對生物可降解性有機物的濃度并無嚴格限制，但若濃度太低，比耗熱量高，經濟上不合算；水力停留時間短，生物污泥易流失，難以實現(xiàn)穩(wěn)定的運行。一般要求COD大于1000mg/L。COD N P=（350-500） 5 1 。（7）有毒物質有毒物質 重金屬通過與微生物酶中的巰基、氨基、羧基等相結合，而使酶失活，或者通過金屬氫氧化物凝聚作用使酶沉淀。金屬離子對產甲烷菌的影響按CrCuZnCdNi的順序減少。 脫硫弧菌（）和產甲烷菌競爭同一種電子供體。在硫酸鹽缺乏或耗盡的生態(tài)系統(tǒng)中，主要是甲烷菌占優(yōu)勢，利用氫和乙酸鹽。在富含硫酸鹽的情況下，占優(yōu)勢，產甲烷菌受到抑制，因為對底物氫和乙酸鹽的親和力要大于產甲烷菌

14、。n第一節(jié) 厭氧生物處理技術簡介 n第二節(jié) 污水厭氧生物處理的基本原理n第三節(jié) 污水的厭氧生物處理方法n第四節(jié) 厭氧生物處理法的設計n第五節(jié) 厭氧和好氧技術的聯(lián)合運用 反應器中維持高濃度生物量(污泥） 生物膜填料 顆粒污泥 反應器中生物與廢水充分接觸 合理的布水系統(tǒng) 適宜的液體表面上升流速 大量沼氣(高濃度有機物)12微生物的固定及活性維持反應器傳質第一代厭氧反應器：20世紀50年代以前，包括普通消化池和厭氧接觸法。第二代厭氧反應器：20世紀50年代以后，包括厭氧濾池(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)，厭氧折流板反應器(ABR)。第三代

15、厭氧反應器：20世紀90年代以后，包括膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)和內循環(huán)厭氧反應器(IC)。 第一代厭氧反應器以消化池和厭氧接觸法為代表，屬于低負荷系統(tǒng)。n 普通厭氧消化池，又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池，已有百余年的歷史，最早出現(xiàn)的消化池依次是化糞池和雙層沉淀他。它們的共同特點是廢水分別由沉淀池底和中層排出，所產的沼氣從池頂排出。n 優(yōu)點：結構簡單，可以直接處理懸浮物、固體含量較高或顆粒較大的廢液。n 缺點：缺乏持留或補充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化池中難以保持大量的活性微生物，水力停留時間長，管理不便。n工作原理工作原理n2 2級級( (平流沉淀平流沉淀+ +厭氧污泥消厭氧污泥消化化) )全國

16、各地使用廣泛，為生活污水的預處理全國各地使用廣泛，為生活污水的預處理液固分離液固分離及厭氧殺寄生蟲及病菌及厭氧殺寄生蟲及病菌第一代厭氧反應器第一代厭氧反應器化糞池化糞池n缺點：缺點：污泥量少、污泥量少、易被帶出，靜態(tài)易被帶出，靜態(tài)消化消化 n 厭氧接觸法：也稱厭氧活性污泥法，是在消化池后設置沉淀分離裝置，不需要曝氣而需要脫氣，用于懸浮固體較高的污水處理。經消化池厭氧消化后的混合液排至沉淀池分離裝置進行泥水分離、澄清水由上部排出，污泥回流至厭氧消化池：這樣做既避免了污泥流失又可提高消化池容積負荷，從而大大縮短了水力停留時間。n 優(yōu)點：容積負荷高，水力停留時間較普通厭氧池短，易啟動，耐沖擊負荷。n

17、 缺點：需污泥回流；污泥附著大量氣泡，易被出水帶走；沉淀污泥產生沼氣，固液分離有時較困難。n 厭氧生物濾池(AF)：是一種內部裝微生物載體（拳狀碎石、塑料填料等）的密封的厭氧反應器，由于微生物生長在填料上。不隨水流失，所以有較高的污泥濃度和較長的泥齡（長達100d以上），運行穩(wěn)定。n 進水和回流的出水沿反應器整個橫截面分布，向上流過濾料層。懸浮態(tài)污泥和附著式污泥截留在濾料層內。出水一般進行回流，保持合理均勻的水力負荷，使反應器內保持均勻的水力學狀態(tài)。反應器設計水力停留時間一般0.54d，而體積負荷為515kgCOD/(m3.d)。 第二代厭氧反應器包括厭氧生物濾池(AF)，上流式厭氧污泥床(U

18、ASB)，厭氧流化床(AFB)，厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)，厭氧折流板反應器（ABR） 。 優(yōu)點：處理能力高；濾池內可以保持很高的微生物濃度；不需另設泥水分離設備，出水SS較低；設備簡單、操作方便。 缺點：濾料費用較高；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。n 厭氧膨脹床和厭氧流化床：是一種內部裝填細小的固體顆粒微生物載體（石英砂、無煙煤、活性炭等）的厭氧反應器。n 在上升水流速度很小時，生物顆粒相互接觸，形成固定床。借助部分出水循環(huán)來增大反應器內的上升流速，可使生物顆粒開始脫離接觸，并呈懸浮狀態(tài)。當增大流速至污泥床的膨脹率達102

19、0%時，為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率達到20%-70%時為厭氧流化床，此時顆粒呈流化態(tài)，做無規(guī)則的自由運動。 n(3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactor優(yōu)點：1）細顆粒的填料為微生物附著生長提供比較大的比表面積，使床內具有很高的微生物濃度，一般為30gVSS/L左右，因此有機物容積負荷較高，一般為1040 kgCOD/(m3d)，水力停留時間短，耐沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定；2）載體處于膨脹狀態(tài)，能防止載體堵塞；3）床內生物固體停留時間較長，運行穩(wěn)定，剩余污泥量少；4）既可用于高濃度有機廢水的厭氧處理，也可用于低濃度的城市污水處理。缺

20、點：1）載體流化能耗較大；2）系統(tǒng)的設計要求高。 n 上流式厭氧污泥床：上流式厭氧污泥床反應器(upflow anaerobic sludge blanket reactor)，簡稱UASB反應器，是由荷蘭的G. Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應器內沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器，由反應區(qū)(reaction region) 、沉淀區(qū)(settling region)和氣室(gas collection dome)三部分組成。n 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。大型裝置為便于設置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般

21、為38m，其中污泥床12m，污泥懸浮層24m，多用鋼結構或鋼筋混凝土結構，influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼氣沼氣阻擋阻擋收集收集effluentUASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 反應器反應器UASB的優(yōu)點的優(yōu)點有機負荷高，處理效果好；污泥顆?；笤鰪娏朔磻鲗Σ焕麠l件的抗性；不需攪拌和回流污泥的設備，節(jié)省投資和能耗；三相分離器的設置避免了附設沉淀分離裝置和輔助脫氣裝置等，簡化了工藝，節(jié)省運行費用；反應器內無需投加填料和載體，提高了容積利用率，避免了堵塞。UASB的缺點的缺點 高徑比小，占地面積大；高徑比小，占地面積大； 增加截面

22、積的放大方式難實現(xiàn)均勻布水；增加截面積的放大方式難實現(xiàn)均勻布水； 三相分離器難以實現(xiàn)穩(wěn)定操作。三相分離器難以實現(xiàn)穩(wěn)定操作。 啟動時間較長；啟動時間較長； 液體上升流速較小，液固混合較差（特別在低溫、低濃液體上升流速較小，液固混合較差（特別在低溫、低濃度條件下）；度條件下）； 負荷較高時，污泥易流失；負荷較高時，污泥易流失； 易造成有毒難降解化合物、非活性物質的吸附和積累。易造成有毒難降解化合物、非活性物質的吸附和積累。1231234結構設計方面結構設計方面操作控制方面操作控制方面 厭氧折流板反應器(Anaerobic Baffled Reactor簡稱ABR)是美國Stanford大學的Bac

23、hman和McCarty等人于1982年前后開發(fā)、研制的一種高效新型的廢水厭氧生物處理反應器。ABR綜合了多種第二代厭氧生物處理反應器的優(yōu)點，屬于分階段多相厭氧生物處理工藝技術，被認為具有第三代厭氧生物處理反應器的特征。它適應了厭氧處理過程中不同種群微生物對基質利用的不同生理和生態(tài)原理，具有比傳統(tǒng)的兩級（或兩相）厭氧處理工藝更靈活、易管理的特點，反應器易高效、穩(wěn)定地運行。進水沼氣出水污泥床 ABR反應器是用多個垂直安裝的導流板，將反應室分成多個串聯(lián)的反應室，每個反應室都是一個相對獨立的上流式污泥床系統(tǒng)(UASB)，廢水在反應器內沿導流板作上下折流流動，逐個通過各個反應室并與反應室內的顆?；蛐鯛?/p>

24、污泥相接觸，而使廢水中的底物得以降解。 從工藝上看，ABR與單個UASB有顯著不同。首先，UASB可近似看作是一種完全混合式反應器，而ABR是一種復雜混合型水力流態(tài)，且更接近于推流式反應器；其次，UASB中酸化和產甲烷兩類不同的微生物相交織在一起，不能很好適應相應的底物組分及環(huán)境因子(pH、氫分壓)，而在ABR中各個反應室中的微生物相是隨流程逐級遞變的，遞變的規(guī)律與底物降解過程協(xié)調一致，從而確保相應的微生物相擁有最佳的工作活性。 ABR反應器獨特的分格式結構及推流式流態(tài)使得每個反應室中可以馴化培養(yǎng)出與流至該反應室中的污水水質、環(huán)境條件相適應的微生物群落，從而導致厭氧反應產酸相和產甲烷相沿程得到

25、分離，使ABR反應器在整體性能上相當于一個兩相厭氧處理系統(tǒng)。 兩大類厭氧菌群可以各自生長在最適宜的環(huán)境條件下，有利于充分發(fā)揮厭氧菌群的活性，提高系統(tǒng)的處理效果和運行的穩(wěn)定性。厭氧折流板反應器(ABR)特點 1）上下多次折流，有良好的水力條件和混合效果，反應器死區(qū)少，使得廢水中有機物與厭氧微生物充分接觸，有利于有機物的分解； 2）不需要設置三相分離器，沒有填料，不設攪拌設備，反應器構造較為簡單； 3）由于進水污泥負荷逐段降低，沼氣攪動也逐段減少，不會發(fā)生因厭氧污泥床膨脹而大量流失污泥的現(xiàn)象，出水SS較低； 4）反應器內可形成沉淀性能良好，活性高的厭氧顆粒污泥，可維持較多的生物量。折流板的阻擋減弱

26、了隔室間的返混作用，液體的上流和下流減少了細菌的洗出量，使反應器能在高負荷條件下有效地截留活性微生物固體，泥齡增長，污泥產率低。 5）因反應器沒有填料，不會發(fā)生堵塞； 6）ABR反應器中有良好的微生物種群分布，反應器中不同隔室內的厭氧微生物易呈現(xiàn)出良好的種群分布和處理功能的配合，不同隔室中生長適應流入該隔室廢水水質的優(yōu)勢微生物種群，從而有利于形成良好的微生態(tài)系統(tǒng)； 7）較強的抗沖擊負荷能力，ABR較強的抗沖擊負荷能力來源于對廢水中固體較強的截留能力和微生物種群的合理分布。ABR反應器有利于產酸段和產甲烷段的進行，減弱了由于高負荷條件下引起的低pH對產甲烷菌的抑制作用，在上流室不同隔室中形成性能

27、穩(wěn)定、種群良好的微生物鏈，使反應器具有抗沖機負荷的能力； 8）優(yōu)良的處理效果，由于ABR具有上述特性，因而具有良好處理效果。ABR反應器所面臨的問題1、為了保證一定的水流和產氣上升速度， ABR反應器不能太深；2、進水如何均勻分布是一個問題；3、與單級UASB反應器相比，ABR反應器的 第一格不得不承受遠大于平均負荷的局部 負荷，這可能會導致處理效率的下降。 在ABR的第一室往往是厭氧過程的產酸階段， pH值易于下降，可采取出水回流措施緩解pH 的下降程度第三代厭氧反應器：20世紀90年代以后，包括膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)和內循環(huán)厭氧反應器(IC)等。 高效厭氧反應器中不僅要實現(xiàn)污泥停

28、留時間和平均水力停留時間的分離，還應使進水和污泥之間保持充分的接觸。 第二代厭氧反應器雖然利用顆粒污泥大大提高了反應器的污泥濃度，但在如何保持泥水的良好接觸，強化傳質，進一步提高生化反應速率方面卻存在一些不足。為了解決這些問題，20世紀90年代初國際上相繼開發(fā)出了以厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)和內循環(huán)式厭氧反應器(IC)為典型代表的第三代厭氧反應器。 厭氧膨脹顆粒污泥床厭氧膨脹顆粒污泥床 內循環(huán)反應器內循環(huán)反應器 EGSB IC (EGSB)厭氧反應器厭氧反應器 EGSB反應器既保持了厭氧流化床(AFB) 的高液體上升流速、良好混合、高效傳質、高有機負荷率的特點，又吸納了UASB反應器的顆粒

29、污泥的形成和三相分離的設計的優(yōu)勢，從而可高效截留污泥、保證了反應器內高污泥濃度，是目前很有發(fā)展前景的高速厭氧反應器 。EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) reactor 液體表面上升流速大液體表面上升流速大(2.56 m/h)， 有機負荷高有機負荷高(UASB的的2-5倍）。倍）。 高徑比大，污泥床處于膨脹狀態(tài)；高徑比大，污泥床處于膨脹狀態(tài)； 適合于處理含有懸浮性固體和有毒物質廢水；適合于處理含有懸浮性固體和有毒物質廢水； 顆粒污泥活性高，沉降性能好，粒徑較大，強顆粒污泥活性高，沉降性能好，粒徑較大，強 度較好；度較好； 1234 在低溫、處理低濃度有機廢水

30、時有明顯優(yōu)勢。在低溫、處理低濃度有機廢水時有明顯優(yōu)勢。5EGSB反應器的研究和應用現(xiàn)狀 EGSB反應器雖然是在UASB反應器基礎上的改進，但與UASB反應器相比，EGSB反應器無論是在結構設計，還是在污泥的特性、反應器的運行特點等方面均有明顯的不同。均有保留較高污泥量，獲得較高有機負率，保持反應器高處理率的可能性和可行性。無論是對高濃度污水還是低濃度污水、無論是在中溫條件下還是在低溫條件下，EGSB反應器均具有獲得理想的處理率的可能性 。EGSB對高濃度有機廢水的處理 EGSB反應器在處理高濃度廢水時，能夠在保持高處理率的同時獲得很高有機負荷率。 一些研究者分析研究了EGSB反應器對高濃度廢水

31、的處理，發(fā)現(xiàn)EGSB反應器明顯比UASB反應器效果好： 處理屠宰廢水，在有機負荷率為15kgCOD/m3.d，HRT為5h的運行條件下，COD去除率達到67%，總懸浮固體去除率為90%，脂類去除率為85%，在顆粒污泥上沒有脂類的積累。 而用UASB反應器處理時，在有機負荷率為11kgCOD/m3.d，HRT為1214h的運行條件下，COD去除率為5585%，SS去除率為4050%。 EGSB對低濃度廢水的處理 在許多發(fā)展中國家，由于水的管理不完善，一般從食品工業(yè)部門排放的水常常具有非常低的濃度，比如：啤酒和蘇打瓶裝飲料工業(yè)廢紙回用和造紙廠水果和蔬菜罐頭廠麥芽釀造廠所產生的廢水 低濃度廢水的有效

32、處理需要高污泥停留時間和良好的污泥與污水接觸。這兩項需求均能依靠主流相的混合強度實現(xiàn)。 充分的混合可通過適當的水力攪動和污泥床的膨脹實現(xiàn)。但值得注意的是應保證高水平污泥停留與良好泥水接觸的折中。雖然污泥床膨脹形成的高混合強度可提高基質擴散到生物膜的能力，從而可確保充分的泥水接觸。但污泥床過度膨脹會導致污泥流失。 EGSB對低濃度廢水的處理 UASB反應器處理低濃度廢水是可能的但不可行，因水力負荷成為其限制因素。 EGSB反應器由于采用較高的液體上升流速，污水與污泥可充分接觸，傳質效果好，而且由于顆粒污泥形成和大量兼性菌的存在，使其在處理低濃度廢水方面有很大優(yōu)勢 。EGSB對低濃度廢水的處理 E

33、GSB對低溫低濃度廢水的處理 對于高濃度廢水，由于能夠產生大量生物氣，這些生物氣可以用來將廢水加熱到中溫進行處理。 但對于低濃度廢水，由于其能夠產生的生物氣是有限的，遠遠不能滿足加熱大量低濃度廢水的需求。而利用其它能源將廢水加熱到中溫處理是極為不經濟的。 因此，對于廢水，尤其是低濃度廢水應盡可能考慮在低溫條件下處理 。EGSB對低溫低濃度廢水的處理 最新研究結果表明，EGSB反應器對低溫低濃度廢水的處理是可行的。如果處理未酸化的廢水要達到同樣的去除率。在10時，UASB反應器的負荷為0.51.5kgCOD/m3.d，而EGSB反應器可達到25kgCOD/m3.d。 在15時，UASB反應器的負

34、荷為24kgCOD/m3.d，而EGSB反應器可達到610kgCOD/(m3.d) 第三代厭氧生物反應器-EGSB的應用 內循環(huán)厭氧反應器( Internal Circulation ，簡稱IC) 是90年代由荷蘭Paques公司開發(fā)的專利技術，它是在UASB 反應器基礎上開發(fā)出的第三代超高效厭氧反應器， 是一種具有容積負荷高、占地少、投資省等突出優(yōu)點的新型厭氧生物反應器，其特征是在反應器中裝有兩級三相分離器，反應器下半部分可在極高的負荷條件下運行。整個反應器的有機負荷和水力負荷也較高，并可實現(xiàn)液體內部的無動力循環(huán)，從而克服了UASB反應器在較高的上升流速度下顆粒污泥易流失的不足 。IC反應器

35、反應器 目前，IC反應器已成功應用于啤酒生產、食品加工等行業(yè)的生產污水處理中。由于其處理容量高、投資少、占地省、運行穩(wěn)定等特點，引起了各國水處理人員的矚目，有人視之為第三代厭氧生化反應器的代表工藝之一。進一步研究開發(fā)IC反應器、推廣其應用范圍已成為厭氧廢水處理的熱點之一。IC反應器反應器IC反應器的工作原理 污水直接進入反應器的底部，通過布水系統(tǒng)與顆粒污泥混合。 在第一級高負荷的反應區(qū)內包含有一個污泥膨脹床，在這里COD的大部分幾乎被轉化為沼氣。沼氣被第一級三相分離器所收集。由于采用的負荷高，產生的沼氣量很大。其在上升的過程中會產生很強的提升能力，迫使污水和部分污泥通過提升管上升到反應器頂部的

36、氣液分離器中。在這個分離器中產生的氣體離開反應器，而污泥與水的混合液通過下降管回到反應器的底部，從而完成了內循環(huán)的過程。 從底部第一個反應室內的出水進到上部的第二個室內進行后處理。在此產生的沼氣被第二層三相分離器所收集。因為COD濃度已經降低很多，所以產生的沼氣量降低。因此擾動和提升作用不大，從而出水可以保持較低的懸浮物。IC反應器的工作原理IC反應器的結構組成 IC反應器把5個重要的工藝過程集合在同一個反應器內，以下對各部分作簡要介紹： 1）進液和混合-布水系統(tǒng) 廢水通過布水系統(tǒng)泵入反應器內，布水系統(tǒng)使進液與從IC反應器上部返回的循環(huán)水、反應器底部的污泥有效地混合，由此產生對進液的稀釋和均質

37、作用。為了進水能夠均勻地進入IC反應器的流化床反應室，布水系統(tǒng)采用了一個特別的結構設計。 2）第一反應室（污泥膨脹區(qū)） 在此部分，廢水和顆粒污泥混合物在進水與循環(huán)水的共同推動下，迅速進入流化床室。廢水和污泥之間產生強烈而有效的觸。這導致很高的污染物向生物物質! 即顆粒污泥,的傳質速率。 在流化床反應室內，廢水中的絕大部分可生物降解的污染物被轉化為生物氣。這些生物氣在被稱為一級沉降的下部三相分離器處收集并導入氣體提升器，通過這個提升裝置部分泥水混合物被傳送到反應器最上部的氣液分離器，氣體分離后從反應器導出。IC反應器的結構組成 3）內循環(huán)系統(tǒng) 在氣體提升器中，氣提原理使氣、水、污泥混合物快速上升

38、，氣體在反應器頂部分離之后，剩余的泥水混合物經過一個同心的管道向下流入反應器底部，由此在反應器內形成循環(huán)流。氣提動力來自于上升的和返回的泥水混合物中氣體含量的巨大差別，因此，這個泥水混合物的內循環(huán)不需要任何外加動力。這個循環(huán)流的流量隨著進液中COD的量的增大而自然增大，因此反應器具有自我調節(jié)的作用，原因是在高負荷條件下，產生更多的氣體，從而也產生更多的循環(huán)水量，導致更大程度的進水的稀釋。這對于穩(wěn)定的運行意義重大。IC反應器的結構組成 4）深度凈化反應室 經過一級沉降之后，上升水流的主體部分繼續(xù)向上流入深度凈化室，廢水中殘存的生物可降解的COD被進一步降解，因此這個部分等于一個有效的后處理過程。

39、產生的氣體在稱為二級沉降的上部三相分離器中收集并導出反應器，由于在深度凈化室內的污泥負荷較低、相對長的水力保留時間和接近于推流的流動狀態(tài)，廢水在此得到有效處理并避免了污泥的流失。廢水中的可生物降解COD幾乎得到完全的去除。IC反應器的結構組成 由于大量的COD已在流化床反應室中去除，深度凈化室的產氣量很小，不足以產生很大的流體湍動，加之，內循環(huán)流動不通過深度凈化室，因此流體的上流速度很小。這兩個原因使生物污泥能很好地保留在反應器內，即使反應器負荷數倍于UASB時也如此。由于深度凈化室的污泥濃度通常較低，有相當大的空間允許流化床部分的污泥膨脹進入其中，這就防止了高峰負荷時污泥的流失。 IC反應器

40、的結構組成 5）出水區(qū) 經第一、二反應室處理的污水經溢流堰由出水管導出，進入后續(xù)的處理工藝。經IC反應器處理后的污水COD去除率一般在80以上。IC反應器的結構組成 IC反應器的工藝特點 1）具有很高的容積負荷率。IC 反應器由于存在著內循環(huán)，傳質效果好，生物量大，污泥齡長，其進水有機負荷率遠比普通的UASB 反應器高，一般可高出3倍左右； 2）節(jié)省基建投資和占地面積。由于IC 反應器比普通UASB 反應器有高出3 倍左右的容積負荷率，則IC 反應器的體積為普通UASB 反應器的1/ 4 1/ 3 左右，所以可降低反應器的基建投資。由于IC反應器不僅體積小，而且有48倍的高徑比，高度可達1625米，所以占地面積特別省，非常適用于占地面積緊張的廠礦企業(yè)采用； 3）沼氣提升實現(xiàn)內循環(huán)，不必外加動力。厭氧流化床載體的流化是通過出水回流由水泵加壓實現(xiàn)，因此必須消耗一部分動力。而IC 反應器是以自身產生的沼氣作為提升的動力實現(xiàn)混合液的內循環(huán)，不必另設水泵實現(xiàn)強制循環(huán)，從而可節(jié)省能耗。但對于間歇運行的 IC反應器，為了使其能夠快速啟動，需要設置附加的氣體循環(huán)系統(tǒng)。 4）抗沖擊負荷能力強。 5）具有緩沖pH 的能力。由于采用了內循環(huán)技術，IC工藝可充分利用循環(huán)回流的堿度，有利于提高反應器緩沖pH變化的能力，從而節(jié)省進水的投堿量，降低運行費用。 IC反應器的工藝特點 6）出水的穩(wěn)定性