厭氧知識(shí)總結(jié)

1厭氧生物處理的定義廢水厭氧生物處理是指在無機(jī)分子氧條件下，通過厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳的過程。厭氧菌主要包括：水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌。2厭氧原理厭氧處理的機(jī)理比較復(fù)雜，由最初的二階段理論發(fā)展到后來比較公認(rèn)的三階段理論。本文主要介紹一下三階段理論，如圖所示。第一階段水解酸化在水解與發(fā)酵細(xì)菌的作用下，使碳水化合物，蛋白質(zhì)與脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化為蛋糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等。由于該階段能夠?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子的可溶性有機(jī)物，故常用作好氧處理的前序工藝。后續(xù)部分將對(duì)水解酸化+好氧做詳細(xì)介紹。第二階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，將第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、二氧化碳和乙酸。其中乙酸被第三階段中產(chǎn)甲烷菌吸收合成甲烷利用掉。第三階段產(chǎn)甲烷階段通過兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌的作用，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷：4H2+CO2 ? ? CH4+2H2另一組是對(duì)乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷：2CH3COOH 2CH4+2CO2復(fù)雜有機(jī)物較高級(jí)有機(jī)酸h2ch4乙酸第一階段第二階段第三階段28%72%24%52%4%76%20%.3厭氧消化的條件控制厭氧處理效率的基本因素有兩類：一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量（污泥濃度）、營養(yǎng)、混合接觸的狀況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH、氧化還原電位，有毒物質(zhì)等。產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率的成敗和主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。啟溫度產(chǎn)甲烷菌的溫度范圍為5~60°C。在35°C和53°C上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度在40-45C時(shí)，厭氧消化效率較低。溫度的急劇變化和上下波動(dòng)不利于厭氧消化作用。嚴(yán)重時(shí)甚至停止產(chǎn)氣。溫度的暫時(shí)性突然性降低不會(huì)使厭氧消化系統(tǒng)遭受根本性的破壞，溫度一經(jīng)回復(fù)到原來水平時(shí)，處理效率和產(chǎn)氣量也隨之恢復(fù)啟營養(yǎng)厭氧微生物對(duì)N、P的需求較小，厭氧法中C:N:P控制在200-300:5:1為宜。在C、H、P比例中，C、H比例對(duì)厭氧消化的影響更為重要。經(jīng)研究表明，合適的C/N為10-18:1。離有毒物質(zhì)所謂的有毒是相對(duì)的，任何一種物質(zhì)對(duì)甲烷消化都有兩方面的作用。關(guān)鍵在于他們的濃度界限。當(dāng)在“毒閥”以下時(shí)，對(duì)產(chǎn)甲烷菌有促進(jìn)作用，高于時(shí)則會(huì)起抑制作用。啟pHpH值是厭氧消化過程中最重要的影響因素。主要原因是為產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH值的變化非常敏感，一般認(rèn)為，其最適的pH值范圍為6.8~7.2，在＜6.5或＞8.2時(shí)，產(chǎn)甲烷菌都會(huì)受到嚴(yán)重抑制。厭氧體系實(shí)際上是一個(gè)pH緩沖體系，就一般系統(tǒng)來說，隨著系統(tǒng)中脂肪酸的增加，系統(tǒng)pH下降，而產(chǎn)甲烷菌不但可以消耗脂肪酸，而且還會(huì)產(chǎn)生致堿物質(zhì)使系統(tǒng)pH值回升。應(yīng)保持系統(tǒng)有一定的堿度，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。啟有機(jī)負(fù)荷在厭氧法中由于沒有傳氧的限制，故而厭氧反應(yīng)器中可以保持較高的有機(jī)負(fù)荷和污泥濃度。但是由于產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)甲烷階段的反應(yīng)速率，因此必須十分謹(jǐn)慎的選擇和控制反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，特別是在調(diào)試階段，啟動(dòng)時(shí)必須以較低負(fù)荷來啟動(dòng)運(yùn)行，避免反應(yīng)器產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。4厭氧處理相對(duì)于好氧處理的特點(diǎn)4.1優(yōu)點(diǎn)（1） 應(yīng)用范圍廣因供氧限制，好氧法一般只適用于中低濃度的有機(jī)廢水的處理，而厭氧即使用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中低濃度的有機(jī)廢水，厭氧法相比要比好氧法節(jié)能。有些有機(jī)物對(duì)好氧生物處理法來說是難降解的，但對(duì)厭氧生物處理時(shí)可降解的，如某些不溶性固體有機(jī)物，著色劑等。對(duì)溫度的適應(yīng)范圍較廣。（2） 能耗低好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。廢水有機(jī)物達(dá)到一定濃度后，沼氣能量可以抵消消耗能量。研究表明，當(dāng)原水bod5達(dá)到1500mg/L時(shí)，采用厭氧處理即有能量剩余。有機(jī)物濃度越高，能量剩余越多。一般厭氧法的動(dòng)力消耗約為活性污泥法的十分之一。（3） 負(fù)荷高通常好氧法的有機(jī)容積負(fù)荷為2—4kgBOD/（m3d），而厭氧法為2—10kgBOD/（m3d），高的可達(dá)到50kgBOD/（m3d）。（4） 剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好由于厭氧法產(chǎn)生的能量很少，僅能用于維持基本的生活使用。故而能被用來利用進(jìn)行細(xì)胞增殖的能量更少，污泥量只有好氧法的5%~20%。同時(shí)通過厭氧消化的污泥都比較穩(wěn)定，剩余污泥的處理和處置都比較簡單、運(yùn)行費(fèi)用低。氮磷營養(yǎng)需要量較少好氧法一把要求BOD:N:P為100:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為100：:25:0.5，對(duì)氮磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽類較少。有殺菌作用厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵，病毒等。污泥易貯存厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。4.2缺點(diǎn)與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水厭氧生物處理工藝也存在著以下的明顯缺點(diǎn)：厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜，因?yàn)閰捬跸^程是由多種不同性質(zhì)、不同功能的厭氧微生物協(xié)同工作的一個(gè)連續(xù)的生化過程，不同種屬間細(xì)菌的相互配合或平衡較難控制，因此在運(yùn)行厭氧反應(yīng)器的過程中需要很高的技術(shù)要求；厭氧微生物特別是其中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素非常敏感，也使得厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行和應(yīng)用受到很多限制和困難；雖然厭氧生物處理工藝在處理高濃度的工業(yè)廢水時(shí)常常可以達(dá)到很高的處理效率，但其出水水質(zhì)仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進(jìn)行進(jìn)一步的處理；厭氧生物處理的氣味較大；對(duì)氨氮的去除效果不好，一般認(rèn)為在厭氧條件下氨氮不會(huì)降低，而且還可能由于原廢水中含有的有機(jī)氮在厭氧條件下的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致氨氮濃度的上升。5常用的厭氧工藝介紹5.1早期的厭氧生物反應(yīng)器厭氧消化應(yīng)用于廢水處理的初級(jí)階段，是從1881年法國Mouras設(shè)計(jì)的自動(dòng)凈化器開始到本世紀(jì)的20年代；主要代表有：①1881年法國Mouras的自動(dòng)凈化器：②1891年英國Moncriff的裝有填料的升流式反應(yīng)器：③1895年，英國設(shè)計(jì)的化糞池(SepticTank):④1905年，德國的Imhoff池(又稱隱化池、雙層沉淀池)等。這些早期的厭氧生物反應(yīng)器的共同特點(diǎn)是：處理廢水的同時(shí)，也處理從廢水中沉淀下來的污泥；前幾種構(gòu)筑物由于廢水與污泥不分隔而影響出水水質(zhì)；雙層沉淀池則有了很大改進(jìn)，有上層沉淀池和下層消化池；停留時(shí)間很長，出水水質(zhì)也較差；后兩種反應(yīng)器曾在英、美、德、法等國得到廣泛推廣，在我國目前仍有應(yīng)用。5.2厭氧消化池隨著活性污泥法、生物濾池等好氧生物處理工藝的開發(fā)和推廣應(yīng)用，厭氧生物處理被認(rèn)為是效率低、HRT長、受溫度等環(huán)境條件的影響大，因此處于一種被遺棄的狀態(tài)；但好氧生物處理工藝的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生的剩余污泥也越來越多，其穩(wěn)定化處理的主要手段是厭氧消化，這是第二階段的主要特征；1927年，首次在消化池中加上了加熱裝置，使產(chǎn)氣速率顯著提高；隨后，又增加了機(jī)械攪拌器，反應(yīng)速率進(jìn)一步提高；50年代初又開發(fā)了利用沼氣循環(huán)的攪拌裝置；帶加熱和攪拌裝置的消化池被稱為高速消化池，至今仍是城市污水處理廠中污泥處理的主要技術(shù)。一、消化池的類型與構(gòu)造厭氧消化池主要應(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(jī)廢水；它的主要作用是：①將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣；②將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定性良好的腐殖質(zhì)；③提高污泥的脫水性能；④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利于污泥的進(jìn)一步處理和利用。1、消化池的類型：消化池可以按其形狀分為：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形等幾種形式；也可以按其池頂結(jié)構(gòu)形式的不同將其分為：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式的消化池；或者還可以按其運(yùn)行方式的不同分為：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。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)沒有設(shè)置加熱和攪拌裝置，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；傳統(tǒng)消化池的最大特點(diǎn)就是消化反應(yīng)速率很低，HRT很長，一般為30~90天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(jī)物穩(wěn)定所需的時(shí)間，也提高了沼氣產(chǎn)量，在中溫（30~35?C）條件下，其HRT可以為15天左右，運(yùn)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。3）兩級(jí)串聯(lián)消化池兩級(jí)串聯(lián)，第一級(jí)采用高速消化池，第二級(jí)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；二者的HRT的比值可采用1:1~1:4，一般為1:2。2、消化池的構(gòu)造消化池一般由池頂、池底和池體三部分組成；消化池的池頂有兩種形式，即固定蓋和浮動(dòng)蓋，池頂一般還兼做集氣罩，可以收集消化過程中所產(chǎn)生的沼氣；消化池的池底一般為倒圓錐形，有利于排放熟污泥。1）消化池內(nèi)的攪拌：在高速消化池內(nèi)均設(shè)有攪拌裝置，可以分為機(jī)械攪拌和沼氣攪拌兩種形式。其中的機(jī)械攪拌又分為：①泵攪拌：從池底抽出消化污泥，用泵加壓后送至浮渣層表面或其它部位，進(jìn)行循環(huán)攪拌，一般與進(jìn)料和池外加熱合并一起進(jìn)行；②螺旋漿攪拌：在一個(gè)豎向?qū)Я鞴苤邪惭b螺旋槳；③水射器攪拌：利用污泥泵從消化池中抽取污泥后通過水射器噴射進(jìn)入消化池，可以起到循環(huán)攪拌的作用。而沼氣攪拌又可以分為：①氣提式攪拌；②豎管式攪拌；③氣體擴(kuò)散式攪拌。2）消化池內(nèi)的加熱：在高速消化池內(nèi)一般需要將反應(yīng)溫度控制在中溫范圍內(nèi)，即約為35?C左右，因此必須考慮對(duì)進(jìn)入消化池的污泥或直接在消化池內(nèi)部進(jìn)行加熱。消化池內(nèi)的加熱方式主要有：①池內(nèi)蒸汽直接加熱，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，但容易造成局部污泥過熱，會(huì)影響厭氧微生物的正?；顒?dòng)，而且蒸氣直接通入池內(nèi)會(huì)增加污泥的含水率；②池外加熱：將進(jìn)入消化池的污泥預(yù)熱后再投配到消化池中，所需預(yù)熱的污泥量較少，易于控制；預(yù)熱溫度較高，有利于殺滅蟲卵；不會(huì)對(duì)厭氧微生物不利；但設(shè)備較復(fù)雜。二、消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容包括：①消化池體積的計(jì)算與池體設(shè)計(jì)；②消化池內(nèi)攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算；③消化池所需要的加熱保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算等。1、消化池的池體設(shè)計(jì)目前，國內(nèi)一般按污泥投配率來計(jì)算所需的消化池容積，即：pVV'?式中：V——消化池的有效容積，m3；V'——每天需要處理的新鮮污泥的統(tǒng)計(jì)，m3/d；p——污泥投配率。一般當(dāng)采用高速消化池來處理來自城市生活污水處理長的剩余污泥時(shí)，在消化溫度為30~35?C時(shí)，投配率p可取6~18%；在實(shí)際工程中，一般要求消化池不少于2個(gè)，以便輪流檢修。而國外則多按固體負(fù)荷率來計(jì)算消化池的有效容積，即：LGV?vs式中：Gs——每日需要處理的污泥干固體量，kgVSS/d；Lv——單位容積消化池固體負(fù)荷率，kgVSS/m3.d。一般認(rèn)為固體負(fù)荷率Lv值與污泥的含固率、消化池內(nèi)的反應(yīng)溫度等有關(guān)，下表中的數(shù)據(jù)可供參考：污泥含固率(％)固體負(fù)荷率(kgVSS/m3.d)24?C3541.5351.9162.3072.68 29?C33?C?C2.042.552.553.193.063.833.574.462、 消化池的結(jié)構(gòu)尺寸在確定了所需的消化池的有效容積后，就可計(jì)算消化池各部的結(jié)構(gòu)尺寸，其一般要求如下：圓柱形池體的直徑一般為6~35m；柱體高徑之比為1：2；池總高與直徑之比為0.8~1.0；池底坡度一般為0.08；池頂部的集氣罩，高度和直徑相同，一般為2.0m；池頂至少設(shè)兩個(gè)直徑為0.7m的人孔。3、 消化池的工藝管道在消化池中還需要設(shè)置多種工藝管道，其中主要包括：①污泥管：進(jìn)泥管、出泥管、循環(huán)攪拌管；②上清液排放管；③溢流管；④沼氣管；⑤取樣管；等。三、沼氣的收集與利用污泥和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化時(shí)均會(huì)產(chǎn)生大量沼氣；沼氣的熱值很高（一般為21000~25000kJ/m3，即5000~6000kCal/m3），是一種可利用的生物能源。1、 污泥消化過程中沼氣產(chǎn)量的估算：沼氣成分：一般認(rèn)為CH450~70%，CO220~30%，H22~5%，N2~10%，微量H2S等；沼氣產(chǎn)率是指每處理單位體積的生污泥所產(chǎn)生的沼氣量，即m3沼氣/m3生污泥；產(chǎn)氣率與污泥的性質(zhì)、污泥投配率、污泥含水率、發(fā)酵溫度等有關(guān)；當(dāng)污泥來自城市污水處理廠，生污泥含水率為96%時(shí)：中溫消化，投配率為6~8%，產(chǎn)氣率可達(dá)10~12m3沼氣/m3生污泥；高溫消化，投配率為6~8%，產(chǎn)氣率可達(dá)22~26m3沼氣/m3生污泥；投配率為13~15%，產(chǎn)氣率可達(dá)13~15m3沼氣/m3生污泥2、 沼氣的收集：在沼氣管道沿程上應(yīng)設(shè)置凝結(jié)水罐；注意安全；設(shè)置阻火器；為防止在冬季結(jié)冰引起堵塞，有時(shí)在沼氣管上還應(yīng)采取保溫措施。3、 沼氣的貯存與利用：一般需要采用沼氣柜來調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量與用氣量之間的平衡；調(diào)節(jié)容積一般為日平均產(chǎn)氣量的25~40%，即6~10h的產(chǎn)氣量；注意防腐、防火。

5?3現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器厭氧消化技術(shù)發(fā)展上的第三個(gè)時(shí)期；1955年，Schroepter提出了厭氧接觸法，主要是在參考好氧活性污泥法的基礎(chǔ)上，在高速消化池之后增設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理；處理能力提高，應(yīng)用于食品包裝廢水的處理；標(biāo)志著厭氧技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的開端。隨后又相繼出現(xiàn)了厭氧生物濾池AF(AnaerobicFilter)、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)、厭氧附著膜膨脹床反應(yīng)器AAFEB(AnaerobicAttachedFilmExpandedBed)、厭氧流化床AFB(AnaerobicFluidizedBed)等高效厭氧反應(yīng)器，在這些厭氧反應(yīng)器中，主要具有如下特點(diǎn)：微生物不呈懸浮生長狀態(tài)，而是呈附著生長；有機(jī)容積負(fù)荷大大提高，水力停留時(shí)間顯著縮短；首先應(yīng)用于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理，如食品工業(yè)廢水、酒精工業(yè)廢水、發(fā)酵工業(yè)廢水、造紙廢水、制藥工業(yè)廢水、屠宰廢水等；也有應(yīng)用于城市廢水的處理；如果與好氧生物處理工藝進(jìn)行串聯(lián)或組合，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷；并對(duì)含有難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水具有較好的處理效果。5.3.1厭氧接觸法(AnaerobicContactProcess)1、工藝流程與特點(diǎn)從上述的工藝流程圖中可看出，厭氧接觸法工藝的最大的特點(diǎn)是污泥回流，由于增加了污泥回流，就使得消化池的HRT與SRT得以分離，即整個(gè)系統(tǒng)的污泥齡可以用下式進(jìn)行計(jì)算：XQXQQVX???)(XXHRTQXVX????在厭氧生物處理工藝中，由于厭氧細(xì)菌生長緩慢，基本可以作到不從系統(tǒng)中排放剩余污泥，則QwXXHRTQXVX????eec對(duì)于普通高速厭氧消化池，由于其Xe=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20~30d，因此高速厭氧消化池的HRT為20~30d。對(duì)于厭氧接觸法，由于X>>Xe，所以HRT<<SRT；而且X越大，Xe越小，則HRT可以越短。與普通厭氧消化池相比，厭氧接觸法的特點(diǎn)有：①污泥濃度高，一般為5~10gVSS/l，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；

有機(jī)容積負(fù)荷高，中溫時(shí)，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%；出水水質(zhì)較好；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；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〉臍馀荩矣捎谖勰嘣诙脸刂羞€具有活性，還會(huì)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，即：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(shí)抑制厭氧污泥的活性。2、工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)消化池容積的計(jì)算：vCODLSQV??- 有機(jī)容積負(fù)荷法：vCODLSQV??ivCODL——有機(jī)容積負(fù)荷，dmkgCOD?3/。5.3.2厭氧生物濾池1、工藝特征與主要型式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，一批生產(chǎn)規(guī)模的厭氧生物濾池投入運(yùn)行，它們所處理的廢水的COD濃度范圍較寬，約在300~85000mg/l之間，處理效果良好，運(yùn)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(dòng)或向下流動(dòng)時(shí)，廢水中的有機(jī)物被截留、吸附及分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。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：從工藝運(yùn)行的角度，厭氧生物濾池具有以下特點(diǎn):厭氧生物濾池中的厭氧生物膜的厚度約為1~4mm；與好氧生物濾池一樣，其生物固體濃度沿濾料層高度而有變化；降流式較升流式厭氧生物濾池中的生物固體濃度的分布更均勻；厭氧生物濾池適合于處理多種類型、濃度的有機(jī)廢水，其有機(jī)負(fù)荷為0.2~16kgCOD/m3.d；當(dāng)進(jìn)水COD濃度過高(>8000或12000mg/l)時(shí)，應(yīng)采用出水回流的措施：減少堿度的要求；降低進(jìn)水COD濃度；增大進(jìn)水流量，改善進(jìn)水分布條件。與傳統(tǒng)的厭氧生物處理工藝相比，厭氧濾池的突出優(yōu)點(diǎn)是：①生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高；②SRT長，可縮短HRT，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；③啟動(dòng)時(shí)間較短，停止運(yùn)行后的再啟動(dòng)也較容易；④無需回流污泥，運(yùn)行管理方便；⑤運(yùn)行穩(wěn)定性較好。而主要缺點(diǎn)是易堵塞，會(huì)給運(yùn)行造成困難。2、厭氧生物濾池的組成厭氧生物濾池主要由以下幾個(gè)重要部分組成的，即：濾料、布水系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)。5.3.3升流式厭氧污泥層(床)(UASB)反應(yīng)器UASB反應(yīng)器的英文全稱為UpflowAnaerobicSludgeBlanket(Bed)Reactor,中文為上(升)流式厭氧污泥床(層)反應(yīng)器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的GatzeLettinga教授于上世紀(jì)70年代初開發(fā)出來的。1、UASB反應(yīng)器的基本原理與特征UASB反應(yīng)器的工作原理可用下圖表示:從上圖中可以看出，UASB反應(yīng)器具有如下的主要工藝特征：在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣、固、液三相分離器；在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)；反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥，所謂的顆粒污泥的特點(diǎn)是：直徑為0.1~0.5cm，濕比重為1.04~1.08；具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性。上述工藝特征使得UASB反應(yīng)器與前面已經(jīng)述及的兩種厭氧工藝一一厭氧接觸法以及厭氧生物濾池相比，具有如下的主要特點(diǎn)：污泥的顆?；狗磻?yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/l以上，污泥齡一般為30天以上；反應(yīng)器的水力停留時(shí)間相應(yīng)較短；反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷；不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水；UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊；無需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率；一般也無需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌的作用；構(gòu)造簡單，操作運(yùn)行方便。2、 UASB反應(yīng)器的組成UASB反應(yīng)器的主要組成部分包括：進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、氣室、浮渣收集系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)等，下面將分別敘述：1） 進(jìn)水配水系統(tǒng)：其功能主要有兩個(gè)方面：①將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部；②水力攪拌；一個(gè)有效的進(jìn)水配水系統(tǒng)是保證UASB反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。2） 反應(yīng)區(qū)：反應(yīng)區(qū)是UASB反應(yīng)器中生化反應(yīng)發(fā)生的主要場(chǎng)所，又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，其中的污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥，是有機(jī)物的主要降解場(chǎng)所；而污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。3） 三相分離器：三相分離器由沉淀區(qū)、回流縫和氣封等組成；其主要功能有：①將氣體（沼氣）、固體（污泥）、和液體（出水）分開；②保證出水水質(zhì)；③保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量；④有利于污泥顆?；?。4） 出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的主要作用是將經(jīng)過沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。5） 氣室：氣室也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。6） 浮渣收集系統(tǒng)：浮渣收集系統(tǒng)的主要功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。7） 排泥系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的主要功能是均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。3、 UASB反應(yīng)器的型式一般來說，UASB反應(yīng)器主要有兩種型式，即開敞式UASB反應(yīng)器和封閉式UASB反應(yīng)器，分述如下。1） 開敞式UASB反應(yīng)器開敞式UASB反應(yīng)器的頂部不加密封，或僅加一層不太密封的蓋板；多用于處理中低濃度的有機(jī)廢水；其構(gòu)造較簡單，易于施工安裝和維修。2） 封閉式UASB反應(yīng)器封閉式UASB反應(yīng)器的頂部加蓋密封，這樣在UASB反應(yīng)器內(nèi)的液面與池頂之間形成氣室；主要適用于高濃度有機(jī)廢水的處理；這種形式實(shí)際上與傳統(tǒng)的厭氧消化池有一定的類似，其池頂也可以做成浮動(dòng)蓋式。在實(shí)際工程中，UASB的斷面形狀一般可以做成圓形或矩形，一般來說矩形斷面便于三相分離器的設(shè)計(jì)和施工；UASB反應(yīng)器的主體常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；UASB反應(yīng)器一般不在反應(yīng)器內(nèi)部直接加熱，而是將進(jìn)入反應(yīng)器的廢水預(yù)先加熱，而UASB反應(yīng)器本身多采用保溫措施。反應(yīng)器內(nèi)壁必須采取防腐措施，因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)過程中肯定會(huì)有較多的硫化氫或其它具有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)產(chǎn)生。三相分離器的基本原理與構(gòu)造如下圖所示：一般來說，在UASB反應(yīng)器中三相分離器可以有以下幾種布置形式:5?4其它厭氧生物處理工藝5.4.1厭氧膨脹床和厭氧流化床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(dòng)，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(dòng)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)：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(shí)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(shí)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。膨脹床或流化床的主要缺點(diǎn)是：載體的流化耗能較大；系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行的要求也較高。3）影響生物濃度的主要因素：厭氧膨脹床或流化床中的微生物濃度與載體粒徑和密度、上升流速、生物膜厚度和孔隙率等有關(guān)；在一定的上升流速、生物膜厚度、不同載體粒徑時(shí)，微生物濃度也不同；對(duì)于不同生物膜厚度，有一個(gè)污泥量最大的載體粒徑；載體的物理性質(zhì)對(duì)流化床的特性也有影響：如：顆粒粒徑過大時(shí)，顆粒自由沉降速度大，為保證一定的接觸時(shí)間必須增加流化床的高度；水流剪切力大，生物膜易于脫落；比表面積較小，容積負(fù)荷低；但過小時(shí)，則操作運(yùn)行較困難。5.4.2厭氧生物轉(zhuǎn)盤1） 基本原理：厭氧