水污染控制工程厌氧生物处理学习教案.pptx

会计学 1水污染控制工程厌氧生物(shngw)处理第一页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)处理的基本原理处理的基本原理 n n 厌氧生物处理的早期目的(md)和过程 n n 厌氧生物处理机理 第 2页/共 40页第二页，共40页。厌氧生物处理的早期目的 厌氧生物处理的早期目的(md)(md)和过程 和过程n n 早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的固态有机物降解为液态和气态的物质。n n 污泥的消化过程(guchng)明显分为两个阶段：固态有机物先液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程(guchng)历时半年以上。第 3页/共 40页第三页，共40页。厌氧生物处理的早期目的厌氧生物处理的早期目的(md)(md)和过程和过程n n 液化阶段：n n 最显著的特征是液态(yti)污泥的PH值迅速下降，不到10d，降到最低值(例如在室温下，露在空气中的食物几天内就变馊发酸)，所以又称酸化阶段。污泥中的固态有机物如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态(yti)产物和C02、H2、NH3、H2S等气体分子。由于转化产物中有机酸是主体，所以导致PH值下降。又由于产生的NH3溶解于水后产生的NH4OH具有碱性，产生中和反应并经过长时间的过程后使PH值回升，并进入气化阶段。第 4页/共 40页第四页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)处理的早期目的和处理的早期目的和过程过程n n 气化阶段：n n 有机酸、醇、醛等中间产物在甲烷菌的作用下转化为生物气，也可称消化气，主体是CH4，因此气化阶段常称甲烷化阶段。该阶段除产生CH4外，还产生CO2和微量H2S。n n 液化阶段：兼性厌氧菌作用，大量氢产生，也称氢发酵阶段，有机酸大量积累，pH迅速下降，污泥带有粘性，呈灰黄色，并发出恶臭，污泥称为酸性发酵污泥。n n 气化阶段：专性厌氧菌作用，需隔绝光和空气(kngq)，最佳pH值7.2-7.5，有机酸浓度不超过2000mg/L，最佳50500mg/L 碱度不应超过5000mg/L，最佳20003000mg/L 污泥呈黑色，稳定不易腐化，无甚恶臭，易于脱水，这种污泥成为熟污泥或消化污泥。第 5页/共 40页第五页，共40页。厌氧生物处理厌氧生物处理(ch(chll)机理机理 第 6页/共 40页第六页，共40页。厌氧生物处理厌氧生物处理(ch(chll)机理机理n n 有机物的厌氧生物降解过程:n n 厌氧生物处理是一个复杂(fz)的过程，大致可分为3个阶段：n n 第一阶段：水解发酵阶段；n n 第二阶段：产酸脱氢阶段；n n 第三阶段：产甲烷阶段。有机物厌氧降解过程模式见下图：第 7页/共 40页第七页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)处理机理处理机理 厌氧降解(jin ji)模式图 第 8页/共 40页第八页，共40页。厌氧生物(shngw)处理机理 n n 1 1）水解发酵阶段）水解发酵阶段 n n 水解发酵阶段是将大分子 水解发酵阶段是将大分子(fnz)(fnz)不溶性复杂有机物在细胞外酶的作用下，不溶性复杂有机物在细胞外酶的作用下，水解成小分子 水解成小分子(fnz)(fnz)溶解性高级脂肪酸 溶解性高级脂肪酸(醇类；醛类、酮类等 醇类；醛类、酮类等)，然后渗，然后渗入细胞内，参与的微生物主要是兼性细菌与专性厌氧菌。入细胞内，参与的微生物主要是兼性细菌与专性厌氧菌。n n 兼性细菌的附带作用：是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细菌的 兼性细菌的附带作用：是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细菌的生长创造有利条件。此外还有真菌 生长创造有利条件。此外还有真菌(毛霉 毛霉Mucor Mucor，根霉，根霉Rhigopus Rhigopus，共头霉，共头霉syncephastrum,syncephastrum,曲霉 曲霉Aspergillus)Aspergillus)以及原生动物 以及原生动物(鞭毛虫，纤毛虫，变 鞭毛虫，纤毛虫，变形虫 形虫)等。可统称为水解发酵菌。等。可统称为水解发酵菌。第 9页/共 40页第九页，共40页。厌氧生物处理(ch l)机理 在该阶段，污水中三种有机物的分解情况如下：在该阶段，污水中三种有机物的分解情况如下：a.a.碳水化合物水解成单糖，是最易分解的有机物，碳水化合物水解成单糖，是最易分解的有机物，b.b.含 含氮 氮有 有机 机物 物水 水解 解产 产氨 氨较 较慢 慢，故 故蛋 蛋白 白质 质及 及非 非蛋 蛋白 白质 质的 的含 含氮 氮化 化合 合物 物(嘌 嘌呤 呤、嘧 嘧啶 啶等 等)继 继碳 碳水 水化 化合 合物 物及 及脂 脂肪 肪(zhfng)(zhfng)的 的水 水解 解后 后进 进行 行，经 经水 水解 解为 为脲 脲，胨 胨，肌 肌酸 酸，多 多肽 肽后 后形 形成 成氨 氨基酸；基酸；c.c.脂肪 脂肪(zhfng)(zhfng)的水解产物主要为甘油、醛等。的水解产物主要为甘油、醛等。上 上述 述三 三种 种有 有机 机物 物的 的水 水解 解速 速率 率常 常数 数为 为：碳 碳水 水化 化合 合物 物(纤 纤维 维素 素为 为0.04 0.04 0.13 0.13，半 半纤 纤维 维素 素为 为0.54)0.54)，脂 脂肪 肪(zhfng)(zhfng)为 为0.08 0.08 1.7 1.7，蛋 蛋白 白质 质为 为0.02 0.02 0.03 0.03。不 不溶 溶性 性有 有机 机物 物的 的水 水解发酵速度较缓慢。解发酵速度较缓慢。从 从水 水解 解速 速率 率常 常数 数可 可看 看出 出水 水解 解过 过程 程的 的快 快慢 慢，不 不难 难理 理解 解不 不同 同的水质需有不同的水解停留时间。的水质需有不同的水解停留时间。第 10页/共 40页第十页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)处理机理处理机理 n n 2 2）产酸脱氢阶段）产酸脱氢阶段 n n 产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单 产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸 脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等 乙酸、丙酸、丁酸等)并脱氢。奇数碳 并脱氢。奇数碳有机物还产生 有机物还产生C02 C02，如戊酸：，如戊酸：n n CH3CH2CH2CH2COOH+2H20CH3CH2COOH+CH3CO CH3CH2CH2CH2COOH+2H20CH3CH2COOH+CH3COOH+2H2 OH+2H2n n CH3CH2COOH+2H20CH3COOH+3H2+C02 CH3CH2COOH+2H20CH3COOH+3H2+C02n n 参与该阶段作用的微生物是兼性或专性厌氧菌 参与该阶段作用的微生物是兼性或专性厌氧菌(产氢产乙酸菌以及硝酸盐还原菌 产氢产乙酸菌以及硝酸盐还原菌NRB NRB、硫酸盐、硫酸盐还原菌 还原菌SRB SRB等 等)。故第二阶段的主要产物是简单。故第二阶段的主要产物是简单脂肪酸，脂肪酸，C02 C02，碳酸，碳酸(tn sun)(tn sun)根 根HCO3-HCO3-，铵盐，铵盐NH4+NH4+和 和HS-HS-，H+H+等。此阶段速率较快。等。此阶段速率较快。第 1 1页/共 40页第十一页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)处理机理处理机理 n n 3 3）产甲烷阶段）产甲烷阶段n n 产甲烷阶段是将第二阶段的产物 产甲烷阶段是将第二阶段的产物(chnw)(chnw)还原成 还原成CH4,CH4,参 参与作用的微生物是绝对厌氧菌 与作用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌 甲烷菌)。n n 碳水化合物分解的主要反应式：碳水化合物分解的主要反应式：n n(C6H1005)x+xH20 x(C6H1206)(C6H1005)x+xH20 x(C6H1206)n n 5(C6H1206)6CH3CHOHCOOH+4CH3CH2COOH+5(C6H1206)6CH3CHOHCOOH+4CH3CH2COOH+3CH3COOH+CH3CH20H+4C02+2H2+H20 3CH3COOH+CH3CH20H+4C02+2H2+H20 n n 简化反应式为 简化反应式为n n C6H1206 C6H1206一 一3CH3COOH 3CH3COOHn n CH3C00HCH4+C02 CH3C00HCH4+C02n n 4H2+C02 4H2+C02一 一CH4+2H20 CH4+2H20第 12页/共 40页第十二页，共40页。厌氧生物(shngw)处理机理 n n 上 上述 述3 3个 个阶 阶段 段，以 以产 产甲 甲烷 烷(ji(ji wn)wn)阶 阶段 段的 的反 反应 应速 速度 度最 最慢 慢，为 为厌 厌氧 氧消 消化 化的 的限 限制 制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生物处理产生的污泥量远少于好氧氧化。阶段。与好氧氧化相比，厌氧生物处理产生的污泥量远少于好氧氧化。n n 有 有的 的研 研究 究人 人员 员将 将厌 厌氧 氧过 过程 程分 分为 为四 四个 个阶 阶段 段:水 水解 解、酸 酸化 化、酸 酸性 性减 减退 退(由 由于 于产 产生 生中 中间产物氨 间产物氨,中和了酸 中和了酸)、产甲烷、产甲烷(ji wn)(ji wn)阶段。阶段。n n 参 参与 与厌 厌氧 氧反 反应 应的 的细 细菌 菌，酸 酸化 化阶 阶段 段的 的统 统称 称产 产酸 酸或 或酸 酸化 化细 细菌 菌，几 几乎 乎包 包括 括所 所有 有的 的兼 兼性 性细 细菌 菌；甲 甲烷 烷(ji(ji wn)wn)化 化阶 阶段 段的 的统 统称 称甲 甲烷 烷(ji(ji wn)wn)细 细菌 菌，已 已经 经证 证实 实的 的已 已有 有80 80多种 多种 第 13页/共 40页第十三页，共40页。厌氧生物处理厌氧生物处理(ch(chll)机理机理 厌氧反应的影响因素：厌氧反应的影响因素：1.1.pH pH值 值：应 应在 在6.8 6.8 7.2 7.2之 之间 间。污 污水 水(w(w shu)shu)和 和泥 泥液 液中 中的 的碱 碱度 度有 有缓 缓冲 冲作 作用 用，如 如果 果有 有足 足够 够的 的碱 碱度 度中 中和 和有 有机 机酸 酸，其 其pH pH值 值有 有可 可能 能维 维持 持在 在6.8 6.8之 之上 上，酸 酸化 化和 和甲 甲烷 烷化 化两 两大 大类 类细 细菌 菌就 就有 有可 可能 能共 共存 存，从 从而 而消 消除 除分 分阶 阶段 段现 现象 象。此 此外 外，消 消化 化池 池池 池液 液的 的充 充分 分混 混合 合对 对调 调整 整pH pH值 值也 也是必要的。是必要的。2.2.温 温度 度：应 应在 在35 35 38 38（中 中温 温）和 和52 52 55 55（高 高温 温）各 各有 有一 一个 个最 最适 适温 温度 度。从 从液 液温 温看 看，消 消化 化可 可在 在中 中温 温(35(35 38)38)进 进行 行(称 称中 中温 温消 消化 化)，也 也可 可在 在高 高温 温(52(52 55)55)进 进行 行(称 称高 高温 温消 消化 化)。但 但后 后者 者需 需要 要的 的热量比前者要高很多。热量比前者要高很多。第 14页/共 40页第十四页，共40页。厌氧工艺的类型厌氧工艺的类型(lixng)(lixng)和发展和发展 n n 厌氧工艺的发展 厌氧工艺的发展(fzhn)(fzhn)n n 早期的厌氧消化工艺可以称为第一代厌氧消化工艺，以厌氧消化池为代 早期的厌氧消化工艺可以称为第一代厌氧消化工艺，以厌氧消化池为代表 表(图 图15-1)15-1)，属于低负荷系统，属于低负荷系统n n 由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持足够长的停留时间是厌 由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持足够长的停留时间是厌氧消化工艺成功的关键条件。氧消化工艺成功的关键条件。第 15页/共 40页第十五页，共40页。厌氧工艺的类型厌氧工艺的类型(lixng)(lixng)和发展和发展 图15-1 污泥传统(chuntng)厌氧消化池示意图 第 16页/共 40页第十六页，共40页。厌氧工艺(gngy)的类型和发展n n 随 随着 着对 对厌 厌氧 氧发 发酵 酵过 过程 程认 认识 识不 不断 断提 提高 高，人 人们 们认 认识 识到 到反 反应 应器 器内 内保 保持 持大 大量 量的 的微 微生 生物 物和 和尽 尽可 可能 能长 长的 的污 污泥 泥龄 龄是 是提 提高 高反 反应 应效 效率 率和 和反 反应 应器 器成 成败 败的 的关 关键 键。为 为此 此一 一个 个设 设计 计合 合理 理的 的厌 厌氧 氧处 处理 理系 系统 统可 可以 以在 在停 停留 留时 时间 间非 非常 常短 短和 和负 负荷 荷比 比好 好氧 氧处 处理 理高 高的 的条 条件 件下 下，获得较高的可生物降解有机物的去除效果。获得较高的可生物降解有机物的去除效果。n n 仿 仿照 照好 好氧 氧活 活性 性污 污泥 泥法 法，开 开发 发了 了厌 厌氧 氧接 接触 触工 工艺 艺(图 图15-2)15-2)；增 增加 加微 微生 生物 物与 与废 废水 水的 的固 固液 液分 分离 离与 与回 回流 流(hu(hu li)li)，从 从而 而可 可提 提高 高消 消化 化池 池的 的污 污泥 泥龄 龄，与 与普 普通 通消 消化 化池相比，它的水力停留时间可大大缩短 池相比，它的水力停留时间可大大缩短.第 17页/共 40页第十七页，共40页。厌氧工艺厌氧工艺(gngy)(gngy)的类型和发展的类型和发展图15-2 传统厌氧接触(jich)工艺示意图 第 18页/共 40页第十八页，共40页。厌氧工艺的类型厌氧工艺的类型(lixng)(lixng)和发展和发展n n 高速率厌氧处理系统必须满足的原则:n n 能够保持大量的厌氧活性污泥(w n)和足够长的污泥(w n)龄；n n 保持废水和污泥(w n)之间的充分接触。第 19页/共 40页第十九页，共40页。厌氧工艺的类型厌氧工艺的类型(lixng)(lixng)和发展和发展n n 为 为了 了满 满足 足第 第一 一条 条原 原则 则，可 可以 以采 采用 用固 固定 定化 化(生 生物 物膜 膜)或 或培 培养 养沉 沉淀 淀性 性能 能良 良好 好的 的厌 厌氧 氧污 污泥 泥(颗 颗粒 粒污 污泥 泥)的 的方 方式 式来 来保 保持 持厌 厌氧 氧污 污泥 泥。从 从而 而在 在采 采用 用高 高的 的有 有机 机和 和水 水力 力负 负荷 荷时 时不 不发 发生 生严 严重 重的 的厌 厌氧 氧活 活性 性污 污泥 泥流 流失 失。依 依照 照第 第一 一条 条原 原则 则，在 在20 20世 世纪 纪70 70年 年代 代末 末期 期人 人们 们成 成功 功地 地开 开发 发了 了各 各种 种新 新型 型的 的厌 厌氧 氧工 工艺 艺，例 例如 如，厌 厌氧 氧滤 滤池 池(AF)(AF)、上 上流 流式 式厌 厌氧 氧污 污泥 泥床 床反 反应 应器 器(UASB)(UASB)、厌氧接触膜膨胀床反应器和厌氧流化床 厌氧接触膜膨胀床反应器和厌氧流化床(FB)(FB)等。等。n n 这 这些 些反 反应 应器 器的 的一 一个 个共 共同 同的 的特 特点 点是 是可 可以 以将 将固 固体 体停 停留 留时 时间 间与 与水 水力 力停 停留 留时 时间 间相 相分 分离 离，固 固体 体停 停留 留时 时间 间可 可以 以长 长达 达上 上百 百天 天。这 这使 使得 得厌 厌氧 氧处 处理 理(chl)(chl)高 高浓 浓度 度污 污水 水的 的停 停留 留时 时间 间从 从过 过去 去的 的几 几天 天或 或几 几十 十天 天可 可以 以缩 缩短 短到 到几小时或几天。这一系列厌氧反应器被称为第二代厌氧反应器。几小时或几天。这一系列厌氧反应器被称为第二代厌氧反应器。第 20页/共 40页第二十页，共40页。厌氧工艺的类型(lixng)和发展n n 高效厌氧处理系统需要满足的第二个条件是获得进水和保持 高效厌氧处理系统需要满足的第二个条件是获得进水和保持(boch)(boch)与污泥之间 与污泥之间的良好接触。为了在厌氧反应器内满足这一条件，应该确保反应器布水的均匀性，的良好接触。为了在厌氧反应器内满足这一条件，应该确保反应器布水的均匀性，这样才可最大程度地避免短流。从另一方面讲，厌氧反应器的混合来源于进水的 这样才可最大程度地避免短流。从另一方面讲，厌氧反应器的混合来源于进水的混合和产气的扰动。但是对于进水在无法采用高的水力和有机负荷的情况下，混合和产气的扰动。但是对于进水在无法采用高的水力和有机负荷的情况下，UASB UASB反应器的应用负荷和产气率受到限制；为获高的搅拌强度，必须采用高的反 反应器的应用负荷和产气率受到限制；为获高的搅拌强度，必须采用高的反应器或采用出水回流，获得高的上升流速。正是对于这一问题的研究导致了第三 应器或采用出水回流，获得高的上升流速。正是对于这一问题的研究导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。代厌氧反应器的开发和应用。第 21页/共 40页第二十一页，共40页。厌氧反应器的分类厌氧反应器的分类(fn li)(fn li)n n(1)(1)第一代厌氧消化工艺 第一代厌氧消化工艺n n 普通 普通(ptng)(ptng)厌氧消化池；厌氧消化池；n n 厌氧接触工艺。厌氧接触工艺。n n(2)(2)第二代厌氧消化工艺 第二代厌氧消化工艺n n 上流式厌氧污泥床 上流式厌氧污泥床(UASB)(UASB)反应器；反应器；n n 厌氧滤床；厌氧滤床；n n 厌氧流化床反应器；厌氧流化床反应器；n n 厌氧生物转盘；厌氧生物转盘；n n 其它，如厌氧混合反应器和厌氧折流反应器。其它，如厌氧混合反应器和厌氧折流反应器。n n(3)(3)第三代厌氧反应器和其他改进工艺 第三代厌氧反应器和其他改进工艺n n 厌氧颗粒污泥膨胀床 厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)(EGSB)反应器；反应器；n n 厌氧复合床反应器 厌氧复合床反应器(AF+UASB)(AF+UASB)；n n 水解工艺和两阶段厌氧消化 水解工艺和两阶段厌氧消化(水解 水解+EGSB)+EGSB)工艺。工艺。第 22页/共 40页第二十二页，共40页。厌氧消化厌氧消化(xiohu)(xiohu)池池 化 化粪 粪池 池是 是最 最普 普及 及的 的厌 厌氧 氧消 消化 化池 池，用 用于 于处 处理 理来 来自 自厕所的粪便污水。厕所的粪便污水。如 如教 教材 材(jioci)P196(jioci)P196所 所示 示为 为化 化粪 粪池 池的 的一 一种 种构 构造形式。造形式。厌 厌氧 氧消 消化 化池 池的 的形 形式 式见 见图 图15-1 15-1，污 污水 水或 或污 污泥 泥定 定期 期或 或连 连续 续加 加入 入消 消化 化池 池，经 经消 消化 化的 的污 污泥 泥和 和污 污水 水分 分别 别从 从消 消化 化池 池底 底部 部和 和上 上部 部排 排出 出，所 所产 产的 的沼 沼气 气从 从顶 顶部排出。部排出。通 通常 常是 是间 间断 断进 进料 料，也 也有 有采 采用 用连 连续 续进 进料 料方 方式 式的 的。为 为了 了使 使进 进料 料和 和厌 厌氧 氧污 污泥 泥密 密切 切接 接触 触而 而设 设有 有搅 搅拌 拌装 装置 置，一 一般 般情 情况 况下 下每 每隔 隔2-4h 2-4h搅 搅拌 拌一 一次 次。在 在排 排放 放消 消化 化液 液时 时，通 通常 常停 停止 止搅 搅拌 拌，待 待沉 沉淀 淀分 分离 离后 后从 从上 上部 部排 排出 出上 上清 清液 液。目 目前 前，消 消化 化工 工艺 艺被 被广 广泛 泛地 地应 应用 用于 于城市污水厂的污泥处理上。城市污水厂的污泥处理上。第 23页/共 40页第二十三页，共40页。厌氧接触(jich)反应器 n n 厌 厌氧 氧接 接触 触工 工艺 艺(图 图15-2)15-2)的 的反 反应 应器 器是 是完 完全 全混 混合 合的 的，排 排出 出的 的混 混合 合液 液首 首先 先在 在沉 沉淀 淀池 池中 中进 进行 行固 固液 液分 分离 离，可 可以 以采 采用 用沉 沉淀 淀池 池或 或气 气浮 浮处 处置 置。污 污水 水由 由沉 沉淀 淀池 池上 上部 部排 排出 出，沉 沉淀 淀下 下的 的污 污泥 泥回 回流 流至 至消 消化 化池 池；这 这样 样做 做既 既保 保证 证污 污泥 泥不 不会 会流 流失 失，又 又可 可提 提高 高消 消化 化池 池内 内的 的污 污泥 泥浓 浓度 度；从 从而 而在 在一 一定 定(ydng)(ydng)程 程度 度上 上提 提高 高了 了设 设备 备的 的有 有机 机负 负荷 荷率 率和 和处 处理 理效 效率 率。与 与普 普通 通消 消化 化池 池相 相比 比，它 它的 的水 水力 力停 停留 留时 时间 间可 可以 以大 大大 大缩 缩短 短。厌 厌氧 氧接 接触 触工 工艺 艺在 在我国已成功地应用于酒精糟液的处理上。我国已成功地应用于酒精糟液的处理上。第 24页/共 40页第二十四页，共40页。厌氧滤池厌氧滤池 n n 厌 厌氧 氧滤 滤池 池(AF)(AF)是 是在 在Coulter Coulter等 等人 人(1955)(1955)工 工作 作的 的基 基础 础上 上由 由Young Young和 和McCarty McCarty于 于1969 1969年 年重 重新 新开 开发 发的 的。厌 厌氧 氧滤 滤池 池是 是在 在反 反应 应器 器内 内充 充填 填有 有各 各种 种类 类型 型的 的固 固体 体填 填料 料，如 如卵 卵石 石、炉 炉渣 渣、瓷 瓷环 环、塑 塑料 料等 等来 来处 处理 理有 有机 机废 废水 水。废 废水 水向 向上 上流 流动 动通 通过 过反 反应 应器 器的 的厌 厌氧 氧滤 滤池 池称 称为 为升 升流 流式 式厌 厌氧 氧滤 滤池 池；当 当有 有机 机物 物的 的浓 浓度 度和 和性 性质 质适 适宜 宜时 时采 采用 用的 的有 有机 机负 负荷 荷COD COD可 可高 高达 达10 10 20kg/(m3d)20kg/(m3d)。另 另外 外还 还有 有下 下流 流式 式厌 厌氧 氧滤 滤池 池。污 污水 水在 在流 流动 动过 过程 程中 中生 生长 长并 并保 保持 持与 与厌 厌氧 氧细 细菌 菌的 的填 填料 料相 相接 接触 触；因 因为 为细 细菌 菌生 生长 长在 在填 填料 料上 上，不 不随 随出 出水 水流 流失 失。在 在短 短的 的水 水力 力停 停留 留时 时间 间下 下可 可取 取得 得长 长的 的污 污泥 泥龄 龄，平 平均 均细 细胞 胞停 停留 留时 时间 间可 可以 以长 长达 达100 100天 天以 以上 上。厌 厌氧 氧滤 滤池 池的 的缺 缺点 点是 是载 载体 体相 相当 当昂 昂贵 贵，据 据估 估计 计载 载体 体的 的价 价格 格与 与构 构筑 筑物 物建 建筑 筑价 价格 格相 相当 当。其 其另 另一 一个 个缺 缺点 点是 是如 如采 采用 用的 的填 填料 料不 不当 当(b(b dn)dn)，在 在污 污水 水中 中悬 悬浮 浮物 物较 较多 多的 的情 情况 况下 下，容 容易 易发 发生 生短 短路 路和 和堵 堵塞 塞，这 这是 是AF AF工 工艺 艺不能迅速推广的原因。不能迅速推广的原因。第 25页/共 40页第二十五页，共40页。厌氧滤池厌氧滤池上流式厌氧滤池 下流式厌氧滤池 升流式厌氧污泥(w n)床反应器 图l5-3 上流式和下流式厌氧滤池和升流式厌氧污泥(w n)床反应器 第 26页/共 40页第二十六页，共40页。升流式厌氧污泥升流式厌氧污泥(w n)(w n)床反应器床反应器 n n 升 升流 流式 式厌 厌氧 氧污 污泥 泥床 床(UASB)(UASB)反 反应 应器 器是 是由 由Lettinga Lettinga在 在20 20世 世纪 纪70 70年 年代 代开 开发 发的 的。待 待处 处理 理的 的废 废水 水被 被引 引入 入UASB UASB反 反应 应器 器的 的底 底部 部，向 向上 上流 流过 过由 由絮 絮状 状或 或颗 颗粒 粒状 状污 污泥 泥组 组成 成的 的污 污泥 泥床 床(图 图15-3)15-3)。随 随着 着污 污水 水与 与污 污泥 泥相 相接 接触 触而 而发 发生 生厌 厌氧 氧反 反应 应，产 产生 生沼 沼气 气并 并引 引起 起污 污泥 泥床 床扰 扰动 动。在 在污 污泥 泥床 床产 产生 生的 的气 气体 体中 中有 有一 一部 部分 分附 附着 着在 在污 污泥 泥颗 颗粒 粒上 上，自 自由 由气 气泡 泡和 和附 附着 着在 在污 污泥 泥颗 颗粒 粒上 上的 的气 气泡 泡上 上升 升至 至反 反应 应器 器的 的顶 顶部 部。污 污泥 泥颗 颗粒 粒上 上升 升撞 撞击 击到 到脱 脱气 气挡 挡板 板的 的底 底部 部，这 这引 引起 起气 气泡 泡释 释放 放；脱 脱气 气的 的污 污泥 泥颗 颗粒 粒沉 沉淀 淀回 回到 到污 污泥 泥层 层的 的表 表面 面。自 自由 由气 气体 体和 和从 从污 污泥 泥颗 颗粒 粒释 释放 放的 的气 气体 体被 被收 收集 集在 在反 反应 应器 器顶 顶部 部的 的集 集气 气室 室内 内。液 液体 体(yt)(yt)中 中包 包含 含一 一些 些剩 剩余 余的 的固 固体 体物 物和 和生 生物 物颗 颗粒 粒进 进入 入到 到沉 沉淀 淀室 室内 内，剩 剩余 余固 固体 体和 和生 生物 物颗 颗粒 粒从 从液 液体 体(yt)(yt)中 中分 分离 离并 并通 通过 过反 反射 射板 板落 落回到污泥层的上面。回到污泥层的上面。第 27页/共 40页第二十七页，共40页。流化床和膨胀(png zhng)床系统 n n 流 流化 化床 床系 系统 统由 由Jcris Jcris在 在1982 1982年 年开 开发 发，厌 厌氧 氧流 流化 化床 床是 是一 一种 种具 具有 有很 很大 大比 比表 表面 面积 积的 的惰 惰性 性载 载体 体颗 颗粒 粒的 的反 反应 应器 器，厌 厌氧 氧微 微生 生物 物在 在其 其上 上附 附着 着生 生长 长。它 它的 的一 一部 部分 分出 出水 水回 回流 流，使 使载 载体 体颗 颗粒 粒在 在整 整个 个反 反应 应器 器内 内处 处于 于流 流化 化状 状态 态(图 图15-4)15-4)。最 最初 初采 采用 用的 的颗 颗粒 粒载 载体 体是 是沙 沙子 子，但 但随 随后 后采 采用 用低 低密 密度 度载 载体 体如 如无 无烟 烟煤 煤和 和塑 塑料 料物 物质 质以 以减 减少 少所 所需 需的 的液 液体 体上 上升 升流 流速 速，从 从而 而减 减少 少提 提升 升费 费用 用。由 由于 于流 流化 化床 床使 使用 用了 了比 比表 表面 面积 积很 很大 大的 的填 填料 料，使 使得 得厌 厌氧 氧微 微生 生物 物浓 浓度 度增 增加 加。根 根据 据流 流速 速大 大小 小(dxio)(dxio)和 和颗 颗粒 粒膨 膨胀 胀程 程度 度可 可分 分成 成膨 膨胀 胀床 床和 和流 流化 化床 床，流 流化 化床 床一 一般 般按 按20 20 一 一40 40 的 的膨 膨胀 胀率 率运 运行 行。膨 膨胀 胀床 床运 运行 行流 流速 速应 应控 控制 制在 在比 比初 初始 始流 流化 化速 速度 度略 略高 高的 的水 水平 平，相 相应 应的 的膨 膨胀 胀率 率为 为5 5 20 20。固 固定 定膜 膜膨 膨胀 胀床 床(AAFEB)(AAFEB)反 反应 应器 器床 床仅 仅膨 膨胀 胀10 10 20 20(Jewen(Jewen，1982)1982)。由 由于 于载 载体 体重 重量 量较 较大 大，为 为便 便于 于介 介质 质颗 颗粒 粒流 流化 化和 和膨 膨胀 胀需 需要 要大 大量 量的 的回 回流 流，这 这增 增加 加了 了运 运行 行过 过程 程的 的能 能耗 耗；并 并且 且其 其三 三相 相分 分离 离特 特别 别是 是固 固液 液分 分离 离比 比较 较困 困难 难，要 要求 求较 较高 高的运行和设计水平，所以实际应用较少。的运行和设计水平，所以实际应用较少。第 28页/共 40页第二十八页，共40页。流化床和膨胀流化床和膨胀(png zhng)(png zhng)床系统床系统图15-4 厌氧流化床反应器 第 29页/共 40页第二十九页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)转盘反应器转盘反应器 n n 厌 厌氧 氧生 生物 物转 转盘 盘是 是与 与好 好氧 氧生 生物 物转 转盘 盘相 相类 类似 似的 的装 装置 置。在 在这 这种 种反 反应 应器 器中 中，微 微生 生物 物附 附着 着在 在惰 惰性 性(塑 塑料 料(slio)(slio)介 介质 质上 上，介 介质 质可 可部 部分 分地 地或 或全 全部 部浸 浸没 没在 在废 废水 水中 中(图 图15-5a)15-5a)。介 介质 质在 在废 废水 水中 中转 转动 动时 时，可 可适 适当 当限 限制 制生 生物 物膜 膜的 的厚 厚度 度。剩 剩余 余污 污泥 泥和 和处 处理 理后 后的 的水 水从 从反 反应 应器 器排除。排除。第 30页/共 40页第三十页，共40页。厌氧生物厌氧生物(shngw)(shngw)转盘反应器转盘反应器 ab 图15-5 厌氧生物(shngw)转盘和厌氧折流反应器 第 31页/共 40页第三十一页，共40页。厌氧折流反应器厌氧折流反应器 n n 折 折流 流反 反应 应器 器结 结构 构如 如图 图15-5b 15-5b所 所示 示。由 由于 于折 折板 板的 的阻 阻隔 隔使 使污 污水 水上 上下 下折 折流 流穿 穿过 过(chun(chun u)u)污 污泥 泥层 层，造 造成 成了 了反 反应 应器 器推 推流 流的 的性 性质 质，并 并且 且每 每一 一单 单元 元相 相当 当于 于一 一个 个单 单独 独的 的反 反应 应器 器，各 各单 单元 元中 中微 微生 生物 物种 种群 群分 分布 布不 不同 同，可 可以 以取 取得 得好的处理效果。好的处理效果。第 32页/共 40页第三十二页，共40页。厌氧颗粒厌氧颗粒(kl)(kl)污泥膨胀床污泥膨胀床(EGSB)(EGSB)反应器反应器 n n 荷兰 荷兰Wageningen Wageningen农业大学进行了关于厌氧颗粒污 农业大学进行了关于厌氧颗粒污泥膨胀床 泥膨胀床(EGSB)(EGSB)反应器的研究 反应器的研究(ynji)(ynji)。EGSB EGSB反 反应器实际上是 应器实际上是(改进的 改进的)UASB)UASB反应器，其运行在高 反应器，其运行在高的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态，从而保 的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态，从而保持了进水与污泥颗粒的充分接触。持了进水与污泥颗粒的充分接触。EGSB EGSB反应器的 反应器的特点是颗粒污泥床通过采用高的上升流速 特点是颗粒污泥床通过采用高的上升流速(与小于 与小于1 1 2m/h 2m/h的 的UASB UASB反应器相比 反应器相比)即 即6 6 12m/h 12m/h，运行在，运行在膨胀状态。膨胀状态。EGSB EGSB特别适于低温和低浓度污水。当 特别适于低温和低浓度污水。当沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的 沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比 进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比“通 通常的 常的”UASB”UASB反应器好的运行结果。反应器好的运行结果。EGSB EGSB反应器由 反应器由于采用高的上升流速因而不适于颗粒有机物的去 于采用高的上升流速因而不适于颗粒有机物的去除。进水悬浮固体 除。进水悬浮固体“流过 流过”颗粒污泥床并随出水 颗粒污泥床并随出水离开反应器，胶体物质被污泥絮体吸附而部分去 离开反应器，胶体物质被污泥絮体吸附而部分去除。除。第 33页/共 40页第三十三页，共40页。厌氧颗粒厌氧颗粒(kl)(kl)污泥膨胀床污泥膨胀床(EGSB)(EGSB)反应器反应器 n n 厌氧内循环反应器 厌氧内循环反应器(IC):(IC):n n IC IC工艺是基于 工艺是基于UASB UASB反应器颗粒化和三相分离器的概念而改进 反应器颗粒化和三相分离器的概念而改进(gijn)(gijn)的新型反应器，属于 的新型反应器，属于EGSB EGSB的一种。厌氧内循环反应器 的一种。厌氧内循环反应器(IC)(IC)可以看成是由两个 可以看成是由两个UASB UASB反应器的单元相互重叠而成。它的特 反应器的单元相互重叠而成。它的特点是在一个高的反应器内将沼气的分离分两个阶段。底部一个处 点是在一个高的反应器内将沼气的分离分两个阶段。底部一个处于极端的高负荷，上部一个处于低负荷。于极端的高负荷，上部一个处于低负荷。第 34页/共 40页第三十四页，共40页。厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥(w n)(w n)膨胀床膨胀床(EGSB)(EGSB)反反应器应器 n n 厌氧升流式流化床工艺 厌氧升流式流化床工艺(UFB BIOBED):(UFB BIOBED):n n 厌氧升流式流化床工艺是由 厌氧升流式流化床工艺是由Bio-thane Bio-thane系统国际公 系统国际公司所开发的一种新型反应器。其起源于 司所开发的一种新型反应器。其起源于Biothane Biothane公 公司的厌氧流化床，在其设计的生产性流化床装置上，司的厌氧流化床，在其设计的生产性流化床装置上，由于强烈的水力和气体剪切作用，形成载体的生物 由于强烈的水力和气体剪切作用，形成载体的生物膜脱落十分厉害，无法保持生物膜的生长。相反地，膜脱落十分厉害，无法保持生物膜的生长。相反地，在运行过程中形成了厌氧颗粒污泥 在运行过程中形成了厌氧颗粒污泥(w n)(w n)，因此在，因此在实际运行中将厌氧流化床转变为 实际运行中将厌氧流化床转变为EGSB EGSB运行形式；运行形式；UFB UFB是其商品名称，在文献上有时该公司也称其为 是其商品名称，在文献上有时该公司也称其为EGSB EGSB反应器；这从另一方面给出了厌氧流化床不成功的 反应器；这从另一方面给出了厌氧流化床不成功的例子，因此它是 例子，因此它是EGSB EGSB反应器的一种。它可以在极高 反应器的一种。它可以在极高的水、气上升流速 的水、气上升流速(两者都可达到 两者都可达到5 5 7m/h)7m/h)下产生和 下产生和保持颗粒污泥 保持颗粒污泥(w n)(w n)，所以不需采用载体物质。由，所以不需采用载体物质。由于高的液体和气体的上升流速造成了进水和污泥 于高的液体和气体的上升流速造成了进水和污泥(w(w n)n)之间的良好混合状态，因此系统可以采用 之间的良好混合状态，因此系统可以采用CODl5 CODl5 30kg/(m3d)30kg/(m3d)的高负荷。的高负荷。第 35页/共 40页第三十五页，共40页。厌氧颗粒污泥(w n)膨胀床(EGSB)反应器 图l5-6 厌氧内循环(xnhun)(IC)反应器示意图 图l5-7 Biobed厌氧反应器示意图 第 36页/共 40