水污染控制工程(第二十六講)

第三章廢水的生物化學(xué)處理方法一、廢水生物處理過程中的微生物二、微生物的呼吸類型及相應(yīng)的生物處理方法三、微生物的生長規(guī)律和影響因素第二節(jié)好氧懸浮生長系統(tǒng)處理技術(shù)第一節(jié)廢水處理的微生物學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)好氧附著生長系統(tǒng)處理技術(shù)第四節(jié)厭氧生物處理技術(shù)(1)UASB反應(yīng)器的工作原理2、上流式污泥床工藝(UASB)工作原理：①廢水自反應(yīng)器底部進(jìn)水。②通過一個高濃度污泥床，污水中的有機(jī)物在此進(jìn)行厭氧分解，轉(zhuǎn)化為消化氣。③在污泥床上部形成污泥懸浮層。④反應(yīng)器上部是固、液、氣三相分離裝置生物體：以0.1-4毫米的小顆粒存在。UASB反應(yīng)器運(yùn)行成功的關(guān)鍵是要形成沉淀性能良好的高活性的顆粒狀污泥床?；旌停菏怯缮仙骱拖瘹鈹噭油瓿傻摹＠枚鄠€進(jìn)水口可使水流分布均勻，混合充分。不適用于高濃度懸浮固體廢水，進(jìn)水的TSS應(yīng)控制在500mg/L以下。(2)UASB反應(yīng)器運(yùn)行的前提條件

A、反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。B、由產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用。C、設(shè)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(yīng)器內(nèi)。（3）UASB工藝的特點(diǎn)

A、消化液攜帶的污泥能自動返回反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

B、產(chǎn)氣的攪拌作用使污泥床不斷運(yùn)動從而廢水混合很好。C、沒有任何填料的UASB反應(yīng)器有很大的空間容納污泥。

D、反應(yīng)器內(nèi)設(shè)反應(yīng)器上部設(shè)有氣-液-固三相分離器

E、沒有填料的UASB反應(yīng)器在投資和運(yùn)行成本上更節(jié)省、更節(jié)能，同時操作相對簡單易于控制。

但其還有一些缺點(diǎn)：①反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力；②進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機(jī)物固體不宜太高，以免對污泥顆?；焕驕p少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞；③初次啟動時間長，對水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。（4）UASB反應(yīng)器的構(gòu)造三相分離器：A、三相分離器滿足的要求①沉淀室的斜壁傾角約為500，以利于污泥下滑；②水流在沉淀室內(nèi)的表面負(fù)荷率低于0.7m3/m2.h，在沉淀室底部的進(jìn)水口處，表面符合率保持在2.0m3/m2.h以下。③處于氣室液-氣界面上的污泥要浸于水中。④應(yīng)防止氣室內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡。B、三相分離器的工作原理①氣、液、固混合物上流至三相分離器；②污泥返回反應(yīng)器，溶解的沼氣釋放；③隨水流進(jìn)入沉淀室的污泥經(jīng)濃縮后返回反應(yīng)器。C、三相分離器的特點(diǎn)①沉淀室的底板可充當(dāng)氣體分離器；②反應(yīng)器與沉淀室合為一體，無需另外空間，整個工藝過程連續(xù)完成；③沉淀室分離的污泥可直接返回反應(yīng)器內(nèi)，無需機(jī)械設(shè)備；④污泥始終保留在系統(tǒng)內(nèi)，可減輕外界環(huán)境帶來的不利影響。D、三相分離器正常工作的條件①在水、泥混合物進(jìn)入沉淀室前，必須把氣泡分開；②為避免水、泥混合物在沉淀室內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)氣，必須適當(dāng)控制污泥在沉淀室中的滯留時間，并使反應(yīng)器流出液有較高的凈化程度；③污泥沉淀后，常積聚于沉淀室底部，沉淀室的進(jìn)水口處應(yīng)有一定的流速，以促使污泥返回反應(yīng)器內(nèi)。

進(jìn)水系統(tǒng)A、布水點(diǎn)的設(shè)置B、進(jìn)料方式水封：調(diào)節(jié)氣室高度的作用（5）UASB反應(yīng)器的操作運(yùn)行A、UASB反應(yīng)器初次起動的操作原則①選取性能優(yōu)良的接種污泥，以保證反應(yīng)器有較好的微生物種源；②控制合適的反應(yīng)器環(huán)境，以促進(jìn)厭氧微生物（特別是產(chǎn)甲烷細(xì)菌）的增殖；③控制工藝條件，以促使污泥的顆?；?。

B、工藝條件的控制接種污泥接種污泥具有以下作用：①可供微生物附著的載體物質(zhì)微粒對刺激和發(fā)動細(xì)胞的聚集是有益的；②種泥的比產(chǎn)甲烷活性對啟動的影響不大。盡管濃度大于60gTSS/L的稠消化污泥的產(chǎn)甲烷活性小于較稀的消化污泥，前者卻更有利于UASB的初次啟動；③添加部分顆粒污泥或破碎的顆粒污泥，了可提高顆?；^程。廢水性質(zhì)（6）反應(yīng)器污泥流失的原因及控制對策通常反應(yīng)器的污泥流失可分為三種情況。①

沉淀室中的懸浮污泥層表面保持在出水堰以下，污泥的流失量低于污泥的增長量；②

在有機(jī)質(zhì)負(fù)荷率相對穩(wěn)定的條件下，懸浮污泥層升至出水堰處，此時應(yīng)及時排放剩余污泥；③

由于沖擊負(fù)荷或水質(zhì)突變，污泥過度膨脹，導(dǎo)致污泥大量流失。控制對策：①對于污泥過量積累，控制的措施較簡單，只需排棄過量部分即可；②對于污泥過量流失，則需通過控制工藝條件來加以抑制。通常，調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)負(fù)荷是控制污泥過量流失的主要方法，而提高污泥沉淀性能則是防止污泥流失的根本途徑。從控制來說，有機(jī)質(zhì)負(fù)荷控制容易在短期內(nèi)收效，而提高污泥沉淀性能則需較長的時間。為了彌補(bǔ)啟動中污泥過量流失的，可在UASB反應(yīng)器后設(shè)置沉淀池，沉淀池的容積無需很大，能滿足HRT２－３h即可。增設(shè)沉淀池的好處是：①

可加速污泥的積累、縮短啟動時間；②

去除懸浮物，提高出水水質(zhì)；③

遇沖擊負(fù)荷時，可回收流失的污泥，保持工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性；④

污泥返回反應(yīng)器進(jìn)一步分解，可減少污泥排放量。3、兩相厭氧工藝

為了充分發(fā)揮各類厭氧消化微生物的活性，提高厭氧反應(yīng)器的處理效率，并改善其工作性能而研制開發(fā)了兩相厭氧消化（Two-phaseanaerobicdigestion）工藝.

（1）工藝流程

系統(tǒng)由兩個厭氧反應(yīng)器串聯(lián)組成。廢水中的有機(jī)質(zhì)先在第一個反應(yīng)器中水解產(chǎn)酸，所形成的產(chǎn)物再用作第二個反應(yīng)器的進(jìn)料，并轉(zhuǎn)化為沼氣。兩個反應(yīng)器之后可設(shè)沉淀分離裝置，分別用于各自的污泥沉淀和回流。

(2)兩相厭氧消化機(jī)理

單相厭氧消化中，產(chǎn)酸和產(chǎn)甲作用被放置于相同的物理和化學(xué)條件下進(jìn)行，單相厭氧消化器的處理效率較低，工作穩(wěn)定性較差。

兩相厭氧消化工藝并非是單相厭氧消化工藝的簡單分離；相反，單相厭氧消化工藝也不是兩相厭氧消化工藝的簡單結(jié)合，它們所涉及的微生物生態(tài)和生態(tài)生理作用明顯有別。

（3）兩相厭氧消化工藝的操作和性狀A(yù)、操作兩相厭氧消化工藝操作的主要任務(wù)之一，就是要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離。

建立產(chǎn)酸相的技術(shù)有三種，即：①抑制劑法在產(chǎn)酸相中使用對產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行選擇性抑制。

②滲析法 利用通透有機(jī)酸的選擇性半透膜可使產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開

③動力學(xué)控制法 通過對廢水在反應(yīng)器的水力停留時間的調(diào)節(jié)可以動力學(xué)控制產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的生長。B、運(yùn)行性狀

產(chǎn)酸菌主要為兼性厭氧菌，對氧的適應(yīng)性較強(qiáng)；而產(chǎn)甲烷菌則均為嚴(yán)格厭氧菌，對氧反應(yīng)敏感；此外，它們適應(yīng)的pH值和Eh值范圍，以及所能耐受的VFA濃度都不相同。

（4）兩相厭氧消化的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的單相厭氧消化工藝相比，具有特點(diǎn)：A、兩相分離提高了產(chǎn)甲烷菌的活性。B、兩相分離提高反應(yīng)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

C、兩相分離為定向生成中間產(chǎn)物提供了條件。

D、兩相厭氧法的上述工藝特點(diǎn)帶來了如下優(yōu)點(diǎn)：①避免了傳統(tǒng)單相工藝中微生物之間的抑制和代謝產(chǎn)物對微生物的抑制③能夠處理單相厭氧工藝不宜處理的幾類廢水。

④適宜處理含高濃度懸浮固體的廢水②不致于引起產(chǎn)甲烷相發(fā)生酸敗

（5）兩相厭氧反應(yīng)器的選擇和構(gòu)造

兩相厭氧工藝反應(yīng)器選擇和設(shè)計的主要原則是，產(chǎn)酸器盡可能構(gòu)造簡單化而降低基建費(fèi)用；產(chǎn)甲烷器則必須選擇運(yùn)行穩(wěn)定的高產(chǎn)反應(yīng)器。產(chǎn)酸反應(yīng)器

多選用完全混合式的厭氧接觸反應(yīng)器作為產(chǎn)酸器。產(chǎn)甲烷反應(yīng)器

作為產(chǎn)甲烷器的構(gòu)筑物有上流式厭氧濾器（AF）、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、上流式厭氧污泥床濾器（UBF）

4、厭氧流化床工藝

固體流態(tài)化是一項(xiàng)改善固體顆粒與流體之間接觸，并使其呈現(xiàn)流體狀的技術(shù)。其廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金和煤炭等部門。

厭氧流化床工藝是借鑒流化技術(shù)的一種生物反應(yīng)裝置，其反應(yīng)器稱為厭氧流床反應(yīng)器（AnaerobicFluidizedBedReactor,AFBR），是屬于新型高效的有機(jī)廢水厭氧處理工藝。

（1）工藝流程

（2）工作原理A、載體的流態(tài)化

①固定床階段

②濃相流化階段③稀相流化階段B、流態(tài)化的作用C、生物顆粒的形成及其對廢物的去除（3）工藝特點(diǎn)

(1)流態(tài)化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸。(2)載體處于流化狀態(tài)，防止載體堵塞，對高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出好的性能；(3)床內(nèi)生物膜停留時間較長，剩余污泥量少；(4)載體流化時，廢水與微生物之間接觸面大，同時兩者相對運(yùn)動速度快，從而具有較高的有機(jī)質(zhì)凈化速度；(5)結(jié)構(gòu)緊湊，占地少以及基建投資省等優(yōu)點(diǎn)。

同時也存在一些缺點(diǎn)：(1)為了實(shí)現(xiàn)良好的流態(tài)化并使污泥和填料不致于在反應(yīng)器中流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是很難做到的，因此穩(wěn)定的流態(tài)化也難以保證；(2)為了取得高的上流速度以保證流態(tài)化，流化床反應(yīng)器需要大量的回流水，導(dǎo)致能耗加大，成本上升；(3)裝置構(gòu)造較復(fù)雜，操作條件要求高，應(yīng)用前景不太樂觀。

5、管道厭氧消化工藝

該工藝是為了將持留高度活性污泥、兩相厭氧消化和推流式水力流態(tài)等有利于提高反應(yīng)器效能的優(yōu)良性狀，兼蓄于同一處理系統(tǒng)中，使之運(yùn)行穩(wěn)定高效；為了節(jié)省動力，降低能耗，簡化操作，便于管理；也為了減少主體設(shè)施的總面積，解決企業(yè)建造廢水處理系統(tǒng)土地緊張等問題，而研制開發(fā)的。7、厭氧與好氧聯(lián)合工藝廢水先經(jīng)缺氧池，再進(jìn)好氧池；好氧池混合液和沉淀池污泥同時回流至缺氧池。（1）A/O（Anoxic/Oxic）工藝A1/O工藝的特點(diǎn)(1)是流程簡單、構(gòu)筑物少、只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費(fèi)用可大大節(jié)??；(2)反硝化不需外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。A1/O工藝的好氧池在缺氧池之后，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷；（但有時CODcr并沒有降低，為什么？）(3)好氧池可以進(jìn)一步去除反硝化殘留的有機(jī)污染物，提高出水水質(zhì)。(4)反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對堿度