第六章厭氧生物處理2013

第六章厭氧生物處理第一節(jié)厭氧生物處理的凈化機理第二節(jié)厭氧微生物處理的影響因素第三節(jié)厭氧生物處理的特點第四節(jié)厭氧生物處理的分類第五節(jié)厭氧微生物的培養(yǎng)和馴化第六節(jié)厭氧生物處理的運行管理福建省污廢水處理設施運行管理培訓厭氧生物處理技術的發(fā)展

最早的厭氧生物處理技術的應用始于19世紀下半葉，至今已有一百多年的歷史，剛開始主要用于處理人類糞便?；S池(單室)Imhoff池（雙層沉淀池）第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理

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（包括兼氧微生物）的生物化學作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程，也稱為厭氧消化。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、氫等為受氫體。

厭氧生物處理是一個依靠三大主要類群的細菌完成的復雜的微生物學過程。將厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)的階段：

第一階段為水解酸化階段；

第二階段為產氫產乙酸階段；

第三階段為產甲烷階段。4％76％20％24％52％28％72％水解產酸細菌產氫產乙酸細菌產甲烷細菌第一階段水解酸化階段

復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細胞體內，分解產生揮發(fā)性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產生較高級脂肪酸。

水解產酸細菌是一個相當復雜而又龐大的細菌群，主要包括纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、脂肪分解菌、蛋白質分解菌、原生動物、真菌等。大多數為專性厭氧菌，也有不少的兼性厭氧菌。碳水化合物、脂肪和蛋白質的水解酸化過程

水解過程：不溶解大分子有機物經胞外水解酶的作用，在溶液中分解為水溶性的小分子有機物，如氨基酸、脂肪酸、葡萄糖、和甘油等。水解過程是在細菌細胞表面或周圍介質中完成的。酸化（發(fā)酵）過程：利用水解后的簡單有機物在產酸細菌的作用下經過厭氧發(fā)酵和氧化轉化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類。這一過程是在細胞內進行的。第二階段產氫產乙酸階段在產氫產乙酸細菌的作用下，第一階段產生的各種有機酸被分解轉化成乙酸和H2，在降解奇數碳數有機酸時還形成CO2。

產氫產乙酸階段就是進一步把有機物分解為可以被甲烷菌直接利用的物質。第三階段產甲烷階段

產甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉化為甲烷。此過程由兩組生理上不同的產甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。

上式可以看出有機物中的碳最終以甲烷、二氧化碳等產物形式逸出。二階段理論四菌群說不產甲烷菌和產甲烷菌之間相互關系1、不產甲烷菌為產甲烷菌提供生長和產甲烷所需的基質；2、不產甲烷菌為產甲烷菌創(chuàng)造適宜的氧化還原電位條件；3、不產甲烷菌為產甲烷菌消除了有毒物質，如苯酚等；4、產甲烷菌為不產甲烷菌的生化反應解除反饋抑制；5、產甲烷菌和不產甲烷菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值。水解產酸細菌產氫產乙酸細菌產甲烷細菌不產甲烷菌

甲烷細菌群甲烷細菌對氧和其他氧化劑十分敏感，屬于嚴格的專性厭氧菌，研究表明，在氧濃度低于2～5ug/L的環(huán)境下才能良好生長。

根據甲烷細菌的形態(tài)可分為四類：1.甲烷桿菌，桿狀細胞，連成鏈或長絲狀，或呈短而直的桿狀；2.甲烷球菌，球形細胞呈正圓或橢圓形，排列成對或成鏈；3.甲烷螺旋菌，呈有規(guī)則的彎曲桿狀和螺旋絲狀；4.甲烷八疊球菌，呈有規(guī)則的，大小一致的細胞堆積在一起。其中甲烷八疊球菌甲烷化效率高。迄今已得到確證的甲烷菌有43種，分屬于3個目、6個科和13個屬。甲烷細菌除了能利用氫氣/二氧化碳、乙酸、乙酸鹽作為基質，還有“三甲”——甲酸、甲醇和甲胺。限制步驟限制步驟是指當一個過程由一系列相互聯系的生化反應組成時，某一階段的生化反應速率常常比其他階段更慢，這一系列反應最慢的階段即為控制反應速率、決定反應速率或限制反應速率的步驟。

厭氧消化三個階段的反應速度由廢水的性質而異，也就是說對于不同的廢水厭氧消化的限制步驟是不一樣的。a.對于含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水，水解易成為反應速度的限制步驟；b.對于含簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般蛋白質等污染物為主的廢水，產甲烷易成為反應速度的限制步驟。第二節(jié)厭氧微生物處理的影響因素

一般情況下，甲烷化階段是厭氧消化反應的控制階段（限制步驟），因此厭氧反應的各項影響因素也以對甲烷菌的影響因素為準。溫度pH有毒物質營養(yǎng)物質的配比攪拌氧化還原電位有機負荷厭氧活性污泥掌握了解溫度是影響微生物生存及生物化學反應最重要的因素之一。溫度適宜。細菌發(fā)育正常，有機物分解完全，產氣量高。各類微生物適宜的溫度范圍是不同的，一般可分為低溫、中溫、高溫三個區(qū)。低溫消化溫度：10℃～30℃中溫消化溫度：30℃～35℃高溫消化溫度：50℃～56℃一、溫度一般認為，產甲烷菌的溫度范圍為5～60℃，在35℃和51℃上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度為40～45℃時，厭氧消化效率較低。溫度的急劇變化和上下波動不利于厭氧消化作用。短時間內溫度升降5℃，沼氣產量明顯下降，波動的幅度過大時，甚至停止產氣。溫度的波動，不僅影響沼氣產量，還影響沼氣中的甲烷含量，尤其高溫消化對溫度變化更為敏感。因此，在消化過程中要保持一個相對穩(wěn)定的消化溫度。溫度對消化的影響二、pH值甲烷細菌生長適宜的pH范圍在6.8～7.2之間，而產酸細菌生長適宜的pH范圍在4.5～8之間，范圍較甲烷菌廣。pH值條件失常首先使產氫產乙酸作用和產甲烷作用受抑制，使產酸過程所形成的有機酸不能被正常地代謝降解，從而使整個消化過程的各階段間的協調平衡喪失。若pH值降到5以下，對產甲烷菌生長抑制較大，同時產酸作用本身也受抑制，整個厭氧消化過程即停滯。即使pH值恢復到7.0左右，厭氧裝置的處理能力仍不易恢復；而在稍高pH值時，只要恢復中性，產甲烷菌能較快地恢復活性。所以厭氧裝置適宜在中性或稍偏堿性的狀態(tài)下運行。最適pH值為7.0～7.2，pH6.8～7.2較為適宜。

三、有毒物質凡對厭氧處理過程起抑制或毒害作用的物質，都可稱為有毒物質。主要是一些存在工業(yè)廢水中的重金屬、有機物和某些陽離子。（見書上258頁，表6-1污泥消化有害物質最大容許濃度）四、營養(yǎng)物質的配比一般認為，厭氧法中碳:氮:磷控制為20O～300:5:1為宜。此比值大于好氧法中100:5:1，這與厭氧微生物對碳素養(yǎng)分的利用率較好氧微生物低有關。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例對厭氧消化的影響更為重要。在厭氧處理時提供氮源，除滿足合成菌體所需之外，還有利于提高反應器的緩沖能力。若氮源不足，不僅厭氧菌增殖緩慢，而且消化液緩沖能力降低。相反，若氮源過剩，氮不能被充分利用，將導致系統中氨的過分積累，抑制產甲烷菌的生長繁殖，使消化效率降低。

五、攪拌混合

混合攪拌是提高消化效率的工藝條件之一。沒有攪拌的厭氧消化池，池內料液常有分層現象。通過攪拌可消除池內梯度（溫度、底物、甲烷細菌），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。在連續(xù)投料的消化池中，還使進料迅速與池中原有料液相混勻。攪拌的方法有:（1）機械攪拌器攪拌法；（2）消化液循環(huán)攪拌法；（3）沼氣循環(huán)攪拌法等。其中沼氣循環(huán)攪拌，還有利于使沼氣中的CO2作為產甲烷的底物被細菌利用，提高甲烷的產量。

六、氧化還原電位

ORP或Eh

（低電位可以被高電位氧化）無氧環(huán)境是嚴格厭氧的產甲烷菌繁殖的最基本條件之一，甲烷菌細胞內具有許多低氧化還原電位的酶系，產甲烷菌對氧和氧化劑非常敏感。產甲烷菌初始繁殖的環(huán)境條件是氧化還原電位不能高于-330mV。在厭氧消化全過程中，不產甲烷階段可在兼氧條件下完成，氧化還原電位為+0.1～-0.1V，而在產甲烷階段，氧化還原電位須控制為-0.3～-0.35V（中溫消化）與-0.56～-0.6V（高溫消化），常溫消化與中溫相近。產甲烷階段氧化還原電位的臨界值為-0.2V。

七、有機負荷

在一定范圍內，隨著有機負荷的提高，產氣率趨向下降，而消化器的容積產氣量則增多，反之亦然。若有機負荷過高，則產酸率將大于用酸（產甲烷）率，揮發(fā)酸將累積而使pH值下降、破壞產甲烷階段的正常進行，嚴重時產甲烷作用停頓，系統失敗，并難以調整復蘇。此外，有機負荷過高，則過高的水力負荷還會使消化系統中污泥的流失速率大于增長速率而降低消化效率。若有機負荷過低，物料產氣率或有機物去除率雖可提高，但容積產氣率降低，反應器容積將增大，使消化設備利用效率降低，投資和運行費用提高。八、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物、無機物組成。厭氧活性污泥的濃度和性狀與消化的效能有密切的關系。性狀良好的污泥是厭氧消化效率的基礎保證。厭氧活性污泥的性質主要表現為它的作用效能與沉淀性能，前者主要取決于活微生物的比例及其對廢物的適應性和活微生物中生長速率低的產甲烷菌的數量是否達到與不產甲烷菌數量相適應的水平?；钚晕勰嗟某恋硇阅芘c污泥的凝聚性有關、與好氧處理一樣，厭氧活性污泥的沉淀性能也以SVI衡量。（如顆?；勰嗪托鯛钗勰啵┑谌?jié)厭氧生物處理的特點厭氧生化法與好氧生化法相比具有下列優(yōu)點：（1）應用范圍廣：既適用于高濃度廢水，又適用于中低濃度廢水。（2）能耗低：無需曝氣或微曝氣，厭氧法產生的沼氣可作為能源。（3）負荷高：厭氧法為2～10kgBOD/(m3·d)。（4）剩余污泥量少，約為好氧法的1/10，且其濃縮性、脫水性良好。（5）氮、磷營養(yǎng)需要量少：厭氧法的C:N:P為200～300:5:1（6）厭氧處理過程有一定的殺菌作用。（7）厭氧活性污泥可以長期貯存。厭氧生物處理法也存在下列缺點：（1）厭氧微生物增殖緩慢，設備啟動時間長。（2）出水往往達不到排放標準，需要進一步處理。（3）厭氧處理系統操作控制因素較為復雜（沼氣安全問題）。

第四節(jié)厭氧生物處理的分類一、普通厭氧消化池廢水定期或連續(xù)進入池中，經消化的剩余污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產沼氣從頂部排出。為了使進料和厭氧污泥充分接觸、使所產的沼氣氣泡及時逸出而設有攪拌裝置，常用攪拌方式有三種：（1）池內機械攪拌；（2）沼氣攪拌；（3）循環(huán)消化液攪拌。排泥

常用加熱方式有三種：（1）廢水在消化池外先經熱交換器預熱到定溫再進入消化池；（2）熱蒸汽直接在消化器內加熱；（3）在消化池內部安裝熱交換管。普通消化池一般的負荷，中溫為2～3kgCOD/(m3·d),高溫為5～6kgCOD/(m3·d)。普通消化池的特點是可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。厭氧消化反應與固液分離在同一個池內實現，結構較簡單。但缺乏持留或補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胞；對無攪拌的消化器，還存在料液的分層現象嚴重，微生物不能與料液均勻接觸，溫度也不均勻，消化效率低等缺點。二、厭氧接觸法(掌握)

為克服普通消化池不能持留或補充厭氧活性污泥的缺點，在消化池后設沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法，其工藝流程如右圖所示。該系統既使污泥不流失、出水水質穩(wěn)定，又可提高消化池內污泥濃度，從而提高設備的有機負荷和處理效率。

為了提高沉淀池中混合液的固液分離效果，改善污泥的沉降性能，目前采用以下幾種方法脫氣：（1）真空脫氣，由消化池排出的混合液經真空脫氣器，將污泥絮體上的氣泡除去，改善污泥的沉淀性能；（2）熱交換器急冷法，將從消化池排出的混合液進行急速冷卻，如中溫消化液35℃冷到15～25℃，可以控制污泥繼續(xù)產氣，使厭氧污泥有效地沉淀；（3）絮凝沉淀，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；（4）用超濾器代替沉淀池，以改善固液分高效果。

厭氧接觸法的特點：（1）通過污泥回流，保持消化池內污泥濃度較高，一般為10～15g/L,耐沖擊能力強；（2）消化池的容積負荷較普通消化池高，中溫消化時，一般為2～5kgCOD/(m3·d)，水力停留時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；（3）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；（4）操作簡單運行穩(wěn)定，混合液經沉淀后，出水水質好，但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設備。厭氧接觸法還存在混合液難于在沉淀池中進行固液分離的缺點。三、上流式厭氧污泥床反應器（UASB）（掌握）

1.布水系統2.污泥床4.沉淀區(qū)UASB反應器主要結構如下：5.氣液固三相分離器3.污泥懸浮層

1.布水系統（進水配水系統）布水系統兼有均勻配水和水力攪拌作用，使進水與污泥充分接觸，最大限度地利用反應器內的厭氧污泥，防止進水在通過污泥層時出現溝流和死角。布水系統設計包括了進水方式的選擇和布水點的布置，其合理設計對于反應器的良好運行至關重要。樹枝管式配水系統穿孔管式配水系統多點多管配水系統

污泥床和污泥懸浮層組成UASB的反應區(qū)，是UASB反應器的核心組成部分，是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域，因而是有機污染物被降解去除的主要場所。2.污泥床

污泥床位于整個UASB反應器的底部，污泥床內具有很高的污泥濃度，一般為40～80g/L，最高可達150g/L，主要由高度發(fā)展的顆粒污泥組成，具有優(yōu)良的沉降性能，其沉降速度一般為1.2-1.4cm/s。污泥層對有機物降解量可達70％～90％。3.污泥懸浮層污泥懸浮層位于污泥床上部，污泥濃度相對較小，通常為15～30g/L，主要由高度絮凝的污泥組成，而非顆粒污泥，沉速明顯小于顆粒污泥。懸浮污泥層承擔10％～30％的有機物降解量。

5.氣液固三相分離器

是完成氣、液、固體三相的分離，即將附著于顆粒污泥上的氣體分離，并收集反應區(qū)產生的沼氣，通過集氣室排出反應器；使分離區(qū)的懸浮物沉淀下來，回落到反應區(qū)，有效防止厭氧污泥流失，保證反應器中足夠的生物量，降低出水中懸浮物的含量。三相分離器同時具有傳統廢水生物處理工藝中的二沉池、污泥回流及氣體收集的功能。因此，三相分離器分離效果好壞直接影響到整個反應器的處理效果。4.沉淀區(qū)沉淀區(qū)位于UASB反應器的頂部，其作用是使由于水流的夾帶作用而隨之上升至出水區(qū)的固體顆粒（主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥）在沉淀區(qū)沉淀分離，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁滑下而重新回到反應區(qū)內，保持反應區(qū)穩(wěn)定的生物量，同時實現均勻集水。

廢水從污泥床底部進入，與污泥床中的污泥進行混合接觸，微生物分解廢水中的有機物產生沼氣，微小沼氣泡在上升過程中，不斷合并逐漸形成較大的氣泡。由于氣泡上升產生較強烈的攪動，在污泥床上部形成懸浮污泥層。氣、水、泥的混合液上升至三相分離器內，沼氣氣泡碰到分離器下部的反射板時，折向氣室而被有效地分離排出；污泥和水則經孔道進入三相分離器的沉淀區(qū)，在重力作用下，水和泥分離，上清液從沉淀區(qū)上部排出，沉淀區(qū)下部的污泥沿著斜壁返回到反應區(qū)內。

上流式厭氧污泥床反應器的特點是：（1）反應器內污泥濃度高，一般平均污泥濃度為30～40g/L，高的可達60～80g/L；（2）有機負荷高，水力停留時間短，中溫消化，COD容積負荷一般為10～20kgCOD/(m3·d)；（3）反應器內設三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應區(qū)，一般無污泥回流設備；（4）無混合攪拌設備。投產運行正常后，利用本身產生的沼氣和進水來攪動；（5）污泥床內不填載體，節(jié)省造價及避免堵塞問題。但反應器內有短流現象，影響處理能力；進水中的懸浮物應比普通消化池低得多，特別是難消化的有機物固體不宜太高；運行啟動時間長，對水質變化比較敏感。

UASB應用于高濃度有機廢水處理時的允許容積負荷全世界有幾千座UASB反應器，占所有厭氧反應器總數的64%，應用最為廣泛。工業(yè)上應用的UASB裝置四、厭氧生物濾池（掌握）厭氧微生物附著于填料的表面生長，當廢水通過填料層時，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機物被降解并產生沼氣，沼氣從池頂部排出。濾池中的生物膜不斷地進行新陳代謝，脫落的生物膜隨出水流出池外。廢水從池底進入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；廢水從池上部進入，從池底部排出，稱降流式厭氧濾池。

厭氧生物濾池的特點是：（1）由于填料為微生物附著生長提供較大的表面積，濾池中的微生物量較高，生物膜停留時間長，平均停留時間長達100天左右，因而可承受的有機容積負荷高，COD容積負荷為2～16kgCOD/m3·d，且耐沖擊負荷能力強；（2）廢水與生物膜兩相接觸面大，強化了傳質過程，因而有機物去除速度快；（3）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備；（4）啟動或停止運行后再啟動比前述厭氧工藝法時間短。但該工藝也存在一些問題：處理含懸浮物濃度高的有機廢水，易發(fā)生堵塞，尤以進水部位更嚴重。其次濾料較貴。濾池的清洗也還沒有簡單有效的方法。主要用于處理含懸浮物較低的溶解性有機污染物廢水。五、厭氧流化床

厭氧流化床工藝是借鑒流態(tài)化技術的一種生物反應裝置，它以小粒徑載體為流化粒料，廢水作為流化介質，當廢水以升流式通過床體時，與床中附著于載體上的厭氧微生物膜不斷接觸反應，達到厭氧生物降解目的，產生沼氣，于床頂部排出。

流化床操作的首要滿足條件是：上升流速即操作速度必須大于臨界流態(tài)化速度，而小于最大流態(tài)化速度。上升流速應控制在1.2～1.5倍臨界流化速度。

厭氧流化床特點：（1）載體顆粒細，比表面積大，可高達2000～3000m2/m3左右，使床內具有很高的微生物濃度，因此有機物容積負荷大，一般為10～40kgCOD/m3·d，水力停留時間短，具有較強的耐沖擊負荷能力，運行穩(wěn)定；（2）載體處于流化狀態(tài)，無床層堵塞現象，對高、中、低濃度廢水均表現出較好的效能；（3）載體流化時，廢水與微生物之間接觸面大，同時兩者相對運動速度快，強化了傳質過程，從而具有較高的有機物凈化速度；（4）床內生物膜停留時間較長，剩余污泥量少；（5）結構緊湊、占地少以及基建投資省等。但載體流化耗能較大，且對系統的管理技術要求較高。

六、厭氧生物轉盤和折流板反應器

厭氧生物轉盤的構造與好氧生物轉盤相似。不同之處在于盤片大部分(70％以上)或全部浸沒在廢水中，為保證厭氧條件和收集沼氣，整個生物轉盤設在一個密閉的容器內。厭氧生物轉盤由盤片、密封的反應槽、轉軸與驅動裝置等組成，其構造如圖所示。對廢水的凈化靠盤片表面的生物膜和懸浮在反應槽中的厭氧菌完成，產生的沼氣從反應器頂部排出。由于盤片的轉動，作用在生物膜上的剪力可將老化的生物膜剝落，在水中呈懸浮狀態(tài)，隨水流出槽外。

厭氧折流板反應器是從研究厭氧生物轉盤發(fā)展而來的，生物轉盤不轉動即變成厭氧折流板反應器。折流板反應器與生物轉盤相比，可減少盤的片數和省去轉動裝置。其工藝流程如下圖所示。在反應器內垂直于水流方向設多塊擋板來維持較高的污泥濃度。擋板把反應器分為若干上向流室和下向流室，上向流室比下向流室寬，便于污泥的聚集。通往上向流的擋板下部邊緣處設有導流板，便于將水送至上向流室的中心，使泥水充分混合。因而無需混合攪拌裝置，避免了厭氧濾池和厭氧流化床的堵塞問題和能耗較大的缺點，啟動期比上流式厭氧污泥床短。

七、水解（酸化）法（掌握）水解和酸化是無法截然分開的，這是由于水解細菌實際上是一種由水解能力的發(fā)酵細菌。水解是耗能過程，發(fā)酵細菌付出能量進行水解的目的是為了獲取能進行發(fā)酵的水溶性底物，并通過細胞內的生化反應取得能量，同時排出代謝產物（厭氧消化條件下主要為各種有機酸）。

水解（酸化）過程的影響因素（P263）1.pH值：最佳pH值范圍5.5～6.52.水溫：水解微生物對低溫變化適應性強3.底物的種類和形態(tài)：分子量、粒徑等4.污泥生物固體停留時間（SRT）：由排除剩余污泥來控制5.水力停留時間（HRT）：應通過試驗確定八、兩相厭氧法和復合厭氧法兩相厭氧消化法是厭氧消化反應分別在兩個獨立的反應器中進行，每一反應器完成一個階段的反應；復合厭氧法是在一個反應器內由兩種厭氧法組合而成。如上流式厭氧污泥床與厭氧濾池組成的復合厭氧法。

第三代厭氧生物反應器EGSBICUBF厭氧膨脹顆粒污泥床內循環(huán)反應器升流式污泥床過濾器第三代厭氧生物反應器的共同特點微生物以顆粒污泥固定化方式存在于反應器中，反應器單位容積的生物量更高；能承受更高的水力負荷，并具有較高的有機污染物凈化效能；具有較大的高徑比，一般在5~10以上；占地面積小。第三代厭氧生物反應器的主要技術性能技術指標EGSBICUBF反應器高度（m）12~1618~2412~14流速（包括回流）（m/h）2.5~126~162~8回流比20~30020~3005~100微生物SS濃度（g/L）50~10045~9240~85出水懸浮物SS濃度（mg/L）10~6020~10010~45第五節(jié)厭氧微生物的培養(yǎng)與馴化

厭氧消化系統的啟動就是完成厭氧活性污泥的培養(yǎng)或甲烷菌的培養(yǎng)。一、培菌前的準備工作（p275）1.人員準備2.設備準備3.其他準備工作二、培菌方法（污泥厭氧消化）1.接種培養(yǎng)法2.逐步培養(yǎng)法接種污泥培養(yǎng)法是指采用正在運行的厭氧處理裝置中的厭氧污泥作為種泥進行微生物培養(yǎng)的方法。對于污泥厭氧消化，接種污泥培養(yǎng)法是向厭氧消化裝置中投入體積為總容積的10％～30％厭氧菌種污泥，再加入新鮮污泥至設計液面，然后通入蒸汽加熱，升溫速度保持1℃/h，直到達到消化溫度，并維持消化溫度，穩(wěn)定一段時間（3-5d），使污泥達到成熟。

逐步培養(yǎng)法是指向厭氧消化池內逐步投入生污泥，使生泥自行逐漸轉化為厭氧活性污泥的過程。培養(yǎng)時間較久，一般歷時6～10個月左右，才能完成甲烷菌的培養(yǎng)。三、培菌的注意事項加快培養(yǎng)啟動過程控制污泥投加量無須加入營養(yǎng)物質沼氣安全問題針對污泥的厭氧消化厭氧消化菌繁殖速度較慢，為加快培養(yǎng)啟動過程，除投入接種污泥外，還應做好厭氧消化污泥的加熱。厭氧消化污泥培養(yǎng)，初期生污泥投加量與接種污泥的數量及培養(yǎng)時間有關,早期可按設計污泥量的30％～50％投加，到60d左右，可逐漸增加投泥量。由于活性污泥中C、N、P等營養(yǎng)是均衡的，能夠滿足厭氧微生物生長繁殖的需要。污泥厭氧消化系統產生沼氣時間早，氣量大，為防止爆炸，投泥前先用N2將輸氣管路系統中的空氣置換出去。四、菌群的馴化(p276)

馴化的目的是選擇適應實際污廢水水質情況的微生物，淘汰無用的微生物，對于厭氧生物處理工藝，是通過馴化使厭氧菌成為優(yōu)勢菌群。

馴化的具體做法首先是保持工藝的正常運轉，然后嚴格控制工藝控制參數，DO控制在0.1mg/L以下，外回流比50%~100%，內回流比200%~300%，并且每天排除日產泥量30%~50%的剩余污泥。在這過程中每天監(jiān)測進出水水質指標，直到達到設計要求。第六節(jié)厭氧生物處理的運行管理（UASB）UASB反應器良好運行的三個重要前提是：1）反應器內形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；2）由產氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用；3）設計合理的三相分離器，這使沉淀性能良好的污泥能保留在反應器內。一、水質分析項目與運行控制指標(p277)三個方面內容水質分析的項目水質監(jiān)測的頻次運行控制指標1、水質分析的項目反應處理效果的項目反應污泥情況的項目反應污泥營養(yǎng)和環(huán)境條件的項目進出水總的可溶解性的BOD、COD、進出水總的和揮發(fā)性的SS、進出水的有毒物質（對應工業(yè)廢水）污泥沉降比（SV％）、MLSS、MLVSS、SVI、溶解氧、微生物觀察等氮、磷、pH、水溫等2、水質監(jiān)測的頻次一般SV和溶解氧最好每2～4h測定一次，至少每班一次；微生物觀察最好每班一次；除氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI可定期測定外，其他各項應每天測一次。水樣除溶解氧外，均取混合水樣。每天還需記錄進水量、回流污泥量、剩余污泥量、剩余污泥的排放規(guī)律和濃度、電耗等。3、運行控制指標項目允許范圍最佳范圍分析方法/儀器pH6.4~7.86.5~7.5pH計氧化還原電位ORP/(mV)-490~-550-520~-530ORP計揮發(fā)性脂肪酸VFA（以乙酸計）/(mg/L)50～250050～500比色法或氣相色譜法堿度ALK（以CaCO3計）/(mg/L)1000～50001500～3000滴定法VFA/ALK0.1～0.50.1～0.3-沼氣中CH4體積含量>55>60氣相色譜法（TCD檢測器）沼氣中CO2體積含量<40<35二、UASB反應器的初次啟動UASB反應器初次啟動通常指對一個新建的UASB系統以未經馴化的非顆粒污泥接種，使反應器達到設計負荷和有機物去除效率的過程。通常這一過程伴隨著污泥顆?；耐瓿?，因此也稱為污泥的顆?；?。

UASB反應器啟動的目標和啟動成功的標志是顆粒污泥化。UASB初次啟動的過程分三個階段啟動的初期啟動的中期啟動的后期劃分依據為反應器負荷大小反應器負荷低于2kgCOD/(m3·d)反應器負荷2~5kgCOD/(m3·d)反應器負荷大于5kgCOD/(m3·d)洗出的污泥僅限于種泥中非常細小的分散污泥，洗出原因主要是水的上流數度和逐漸產生的少量沼氣。洗出量增大，大多為絮狀污泥，洗出原因主要是產氣和上流速度增加引起污泥床的膨脹。顆粒污泥從反應器底部開始形成。這階段末期，污泥洗出由于顆粒污泥形成而減少。絮狀污泥迅速減少，顆粒污泥加速形成使得反應器大部分被顆粒污泥所充滿，此時反應器最大負荷可超過50kgCOD/(m3·d)。UASB初次啟動的要點啟動的要點對啟動初期的目標應明確進液的濃度啟動前應了解廢水特征不能追求反應器的處理效率、產氣率的改進和出水的質量等，初期目標是是反應器逐漸進入工作狀態(tài)，即菌種的活化過程。廢水濃度低于5000mgCOD/L時，不用稀釋直接進液。主要是針對工業(yè)廢水，其種類非常多，成分復雜。負荷增加的操作方法以出水VFA濃度來確定負荷增加，出水VFA濃度過高意味著甲烷菌活力不夠或環(huán)境因素使甲烷菌活力下降而導致VFA利用不充分；低于3mmol/L認為反應器運行狀態(tài)良好。當負荷上升2kgCOD/(m3·d)后促進顆粒污泥形成的啟動操作要點：出水VFA一旦低于3mmol/L即增加反應器負荷。使細小分散的污泥洗出，不回流。使反應器保持最佳的細菌生長條件。一般地，PH=6.8～7.5；溫度30℃～38℃（中溫范圍）或53℃～58℃（高溫范圍）；保持微生物生長所需的營養(yǎng)與微量元素。為防止過負荷，在每次增加負荷時總是小于50％。以顯微鏡和放大鏡作為污泥的鏡檢。啟動大約6周后，在400～1000倍放大倍數下應當看到污泥中的絲狀物。初期形成的污泥微小粒子應當是相當堅固的，可用40～80倍的放大鏡檢查其外觀。使用污泥的比產甲烷活性作為參考，使反應器負荷不至于超過污泥的最大降解能力。當HRT達到大約5d時，開始降低稀釋用水量；在HRT小于20h時，對于COD濃度小于15g/L的廢水，稀釋不再是必需的了；如果廢水濃度大于15g/L，則需要出水的循環(huán)。三、UASB反應器的二次啟動UASB反應器的二次啟動是指直接采用顆粒污泥作為種泥來啟動一個UASB反應器的過程。新啟動的反應器在選擇種泥時應盡量使種泥的原處理廢水種類與擬處理的廢水種類一致，廢水種類與性質越接近，馴化所需的時間就越少，從而大大縮短啟動時間。此外，不同溫度范圍的種泥也會延長啟動時間。二次啟動進液濃度在開始時一般與初次啟動相當，但可以相對迅速的增大進液濃度，增大負荷。顆粒污泥來源：①原有的UASB反應器；②購買現成的顆粒污泥產品。四、厭氧消化過程的控制參數1、有機負荷在厭氧法中，有機負荷通常指容積有機負荷，即厭氧消化反應器單位有效容積每天接受的有機物量[kgCOD/(m3·d)]。對于懸浮生長的工藝(如：UASB、傳統消化池、厭氧接觸法等)，也有用污泥負荷表達的，反應器內單位重量的污泥每天接納的有機物量，稱為污泥負荷，即[kgCOD/(kgMLSS·d)]。

四種表示方法在污泥消化中，有機負荷習慣上以投配率或進料率表示，每天向單位有效容積投加的生污泥的體積，稱為投配率，單位為m