2022年陕西科技大学环境工程学-考点精讲 .pdf

1 专业课考点精讲课程第 19 讲污水的厌氧生物处理（三）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 19 页 - - - - - - - - - 2 【知识脉络图】【考点概述】 1 、厌氧膨胀床和厌氧流化床（） 2 、厌氧生物转盘（） 3 、两相厌氧消化工艺（） 4 、IC 反应器与 EGSB 反应器（）5、厌氧生物处理工艺的运行管理（）【复习思路及目的】 1 、熟悉厌氧膨胀床和厌氧流化床 2 、熟悉厌氧生物转盘 3 、了解两相厌氧消化工艺 4 、了解 IC 反应器与 EGSB 反应器5、熟悉厌氧生物处理工艺的运行管理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 19 页 - - - - - - - - - 3 【考点精讲】考点一、厌氧膨胀床和厌氧流化床（）Anaerobic (Attached Film) Expanded Bed & Anaerobic Fluidized Bed Reactors 1、基本情况：工艺流程：载体：固体颗粒，常用的有：石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为0.21mm ；常采用出水回流的方法使载体颗粒膨胀或流化；一般将床体内载体略有松动，载体间空隙增加但仍保持互相接触的反应器称为膨胀床；将上升流速增大到使载体可在床体内自由运动而互不接触的反应器称为流化床。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 19 页 - - - - - - - - - 4 2、主要特点：细颗粒的载体为微生物的附着生长提供了较大的比表面积，使床内的微生物浓度很高（一般可达30gVSS/l ） ；具有较高的有机容积负荷（ 1040kgCOD/m3.d ） ，水力停留时间较短；具有较好的耐冲击负荷的能力，运行较稳定；载体处于膨胀或流化状态，可防止载体堵塞；床内生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量较少；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 19 页 - - - - - - - - - 5 既可应用于高浓度有机废水的处理，也应用于低浓度城市废水的处理。主要缺点：载体的流化耗能较大；系统的设计运行要求高。关于生物浓度：厌氧膨胀床或流化床中的微生物浓度与载体粒径和密度、上升流速、生物膜厚度和孔隙率等有关；已知上升流速、生物膜厚度、不同载体粒径时的微生物浓度：对于不同生物膜厚度，有一个污泥量最大的载体粒径；载体的物理性质对流化床的特性也有影响：如： 颗粒粒径过大时，颗粒自由沉降速度大，为保证一定的接触时间必须增加流化床的高度；水流剪切力大，生物膜易于脱落；比表面积较小，容积负荷低；但过小时，则操作运行较困难。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 19 页 - - - - - - - - - 6 3、应用实例城市废水： Jewell等人，美国，进水 COD 平均为 186mg/l ，SS平均为 88mg/l ；厌氧消化池污泥作为接种污泥，反应温度为20 C；启动期为50 天，之后连续运行100 天，COD 负荷为 0.6535kgCOD/m3.d ；当水力停留时间在1h 以上时，出水 SS在 10mg/l 以下， COD 为 4045mg/l ；出水水质、 COD 去名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 19 页 - - - - - - - - - 7 除率与 HRT之间的关系，见下图：工业废水序号1 2 3 4 5 公司名称Ecolotrol Dorr-Oliver Gist-BrocadesGist-Brocades Enso-Gutyeit 流化床所在地Birmingham( 英国)Muscatine ( 美国) Delft(荷兰) Drouvy( 法国) Kaukapaa-Will( 芬兰) 投产时间1984.4 1984.8 1985.10 1984 废水种类清凉饮料大豆加工酵母发酵酵母发酵KP纸浆漂白废水量 (m3/d) 380 770 4320 1200 COD 浓度(mg/l)6900 12000 3200 3600 700 pH值6.77.1 6.8 7.4 63 厌氧消化相数单相两相两相两相单相流化床容积(m3) 120 360 380 125 有效容积300 225 80 流化床高度(m) 12.5 21 17 流化部分13 12 流化床直径(m) 6.1 4.7 3.0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 19 页 - - - - - - - - - 8 系列数2 2 2 水力停留时间(h)6 16 2.4 3.2 312 消化温度 ( C) 35 37 37 35 2 COD 去除负荷(kgCOD/m3.d) 9.6 12 22 20 微生物浓度(kg/m3) 12 20 20 残余脂肪酸(mg/l) 600 100 100 COD 去除率(%) 77 76 70 75 5060 考点二、厌氧生物转盘（）1、构造及工艺流程：2、主要特点：微生物浓度高，有机负荷高，水力停留时间短；废水沿水平方向流动，反应槽高度小，节省了提升高度；一般不需回流；不会发生堵塞，可处理含较高悬浮固体的有机废水；多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果更好；运行管理方便；但盘片的造名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 19 页 - - - - - - - - - 9 价较高。3、应用情况：多处于小试阶段；国外：牛奶废水、奶牛粪、生活污水等，进水 TOC为 1106000mg/l ，TOC去除率可达6080% ，有机负荷为20gTOC/m3.d ； 国内： 玉米淀粉废水和酵母废水， COD 去除率为 7090% ，负荷为 3070 gCOD/m3.d ( 三) 厌氧挡板反应器1、工艺流程：垂直挡板将反应器分隔为数个上向流和下向流室；当废水浓度过高时，可将处理后的出水回流。2、主要特点：与厌氧生物转盘相比，可省去转动装置；与UASB相比，可不设三相分离器而截流污泥；反应器启动运行时间较短，远行较稳定；不需设置混合搅拌装置；不存在污泥堵塞问题。3、应用情况：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 19 页 - - - - - - - - - 10 数据组1 2 3 4 进水 COD 浓度(g/l) 7.3 7.6 8.1 8.3 水力负荷 (m3/m3.d) 0.5 1.1 1.1 1.3 回流比0.0 0.4 2.3 2.0 有机物负荷 (kgCOD/m3.d) 3.5 8.3 9.0 10.6 COD 去除率 (%) 90 82 78 91 产气率 (m3/m3.d) 2.3 4.5 4.3 6.9 甲烷含量 (%) 70 56 56 53 出水挥发酸浓度 (g/l) 0.34 0.8 0.7 0.4 多处于小试阶段；McCarty 的研究结果：美国夏威荑大学应用平流式挡板厌氧反应器处理养猪场废水，见下图：30 C 时，进水 COD为 11904580mg/l ，容积负荷为2.58.5 ，HRT为 0.255d ，COD 去除率可达 80% 。考点三、两相厌氧消化工艺（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 19 页 - - - - - - - - - 11 1、工艺流程与特点：是70 年代随着厌氧微生物学的研究不断深入应运而生的；着重于工艺流程的变革，而不是着重于反应器构造变革；在单相反应器中，存在着脂肪酸的产生与被利用之间的平衡，维持两类微生物之间的协调与平衡十分不易；两相厌氧消化工艺就是为了克服单相厌氧消化工艺的上述缺点而提出的；两个反应器中分别培养发酵细菌和产甲烷菌，并控制不同的运行参数，使其分别满足两类不同细菌的最适生长条件；反应器可以采用前述任一种反应器，二者可以相同也可以不同。两相工艺最本质的特征是实现相的分离，方法主要有： 化学法：投加抑制剂或调整氧化还原电位，抑制产甲烷菌在产酸相中的生长；物理法：采用选择性的半透明膜使进入两个反应器的基质有显著的差别，以实现相的分离；动力学控制法：利用产酸菌和产甲烷菌在生长速率上的差异，控制两个反应器的水力停留时间，使产甲烷菌无法在产酸相中生长；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 19 页 - - - - - - - - - 12 实际上，很难做到相的完全分离。主要优点：有机负荷比单相工艺明显提高；产甲烷相中的产甲烷菌活性得到提高，产气量增加；运行更加稳定，承受冲击负荷的能力较强；当废水中含有SO42-等抑制物质时，其对产甲烷菌的影响由于相的分离而减弱；对于复杂有机物 （如纤维素等），可以提高其水解反应速率，因而提高了其厌氧消化的效果。2、应用情况（1）比利时肯特大学的Anodex 工艺名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 19 页 - - - - - - - - - 13 （2）荷兰：淀粉废水项目沉淀池产酸相产甲烷相容积 (m3) 700 1700 5000 HRT (h) 3.25 9.5 20 温度 (C) 33 33 35 pH 6.2 6.2 7.5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 19 页 - - - - - - - - - 14 项目沉淀池进料产酸相产甲烷相进水出水进水出水COD(mg/l) 17,50018,000 17,800 16,400 11,700 3,000 TKN(mmol) 75 77 74 52 46 氨氮(mmol) 3 29 47 33 42 硫酸盐 (mmol) 33 30 13 07 0 1 硫化物 (mmol) 0 1 01 19 13 14 （3）我国首都师范大学：豆制品废水反应器名称HRT (h) 出水pH 有机负荷(kgCOD/m3.d) COD 去除率(%) 产气率(m3/m3.d) 出水挥发酸(mg/l) 沼气中CH4(%) 产酸相1.8 4.75.5 84.4 6.4 1800 12 产甲烷相13.8 7.07.2 12.0 92.3 5.9 5 65 全系统15.6 7.07.2 10.5 93.2 5.2 65 （4）其它国家废水性质规模进水COD(mg/l) COD 去除率 (%) UASB 反应器的有机负荷(kgCOD/m3.d) 处理能力(kgCOD/d) 投入运行年份比利时酶和酒精中试750010000 7984 14 180 1977 德国甜菜制糖中试60007000 9092 20 45 1980 比利时酵母、酒精中试2820032000 6772 21 135 1980 德国柠檬酸中试42574 7080 1520 120 1981 比利时亚麻处理生产规模65007000 8590 912 350 1980 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 19 页 - - - - - - - - - 15 德国淀粉、葡萄糖生产规模20000 1982 德国甜菜制糖生产规模32000 1982 德国甜菜制糖生产规模15000 1982 考点四、 IC 反应器与 EGSB 反应器（）一、IC 反应器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 19 页 - - - - - - - - - 16 二、EGSB 反应器考点五、 厌氧生物处理工艺的运行管理（）一、厌氧生物处理装置的启动1、污泥消化池的投产启动清水试验，检查漏水和气密性；投加接种污泥，一般要求用滤网过滤（ 2 2mm 或 5 5mm ） ；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 19 页 - - - - - - - - - 17 开始少量投加浓缩后的生污泥；测定产气量、沼气成分、VFA 、pH等；正常消化后，逐渐增加投泥量，一般需要5060 天；2、UASB反应器的投产启动直接启动：用颗粒污泥接种；间接启动：用絮状污泥启动，首先需要培养颗粒污泥：投加接种 污 泥 ： 厌 氧 消 化 污 泥 ， 或 剩 余 活 性 污 泥 等 ； 接 种 量 一 般为1020kgVSS/m3； 启动初期的 污 泥负荷应低于0.10.2kgCOD/kgSS.d ，容积负荷应小于0.5kgCOD/m3.d ；保证一定的水力上升流速，一般要求大于1m3/m2.d ，当其大于 0.25 m3/m2.h时，就会产生水力分级作用；进水浓度过高时，可 回流或稀释等措施；一般要求溶解性COD的去除率大于80% 左右时，应及时提高负荷；出水VFA浓度一般应控制在1000mg/l 以下。二、运行管理指标反应废水厌氧生物处理效果的运行管理指标主要有：处理程度、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 19 页 - - - - - - - - - 18 有机负荷、水力停留时间、剩余污泥产量、产气量等。三、水质管理指标又称为监测项目，即通过水质监测，对厌氧反应器进行管理，使其达到运行要求；主要有：进水量、进出水水质（COD 、BOD 、SS 、pH、VFA等） 、污泥浓度、温度、产气量、气体成分等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 19 页 - - - - - - - - - 19 【思考题】4、 试比较现有几种厌氧处理方法和构筑物的优缺点和适用条件。5 试述 UASB反应器的构造和高效运行的特点。6、某地区设计人口为80000 人，人均日污水量为100L，污泥含水率为 95，试估算完全混合污泥消化池的有效容积。本课时需要掌握的知识点共4 个考点，其中3 个重要考点， 2 个一般考点。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 19 页 - - - - - - - - -