污水的厌氧生物处理污水处理.pptx

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1、第1页/共75页厌氧反应器的早期研究厌氧反应器的早期研究 早期的厌氧处理生物处理，重点是解决城市污水废污泥的处理问题。早期的厌氧处理生物处理，重点是解决城市污水废污泥的处理问题。1895年，英国的年，英国的Cameron创造了一种类似创造了一种类似Mouras自动净化器的构筑物，自动净化器的构筑物，被命名为被命名为化粪池化粪池。到。到1927年，年，Ruhrverband在专用的消化池中采用污泥加在专用的消化池中采用污泥加热装置之后，使得这种消化池得以推广。到热装置之后，使得这种消化池得以推广。到1950年，年，Morgan和和Torpey的的研究成果也促进了高效的、可加温和搅拌的消化池的发展

2、，导致了厌氧消研究成果也促进了高效的、可加温和搅拌的消化池的发展，导致了厌氧消化池中搅拌装置的广泛应用。上述这些反应器后来被统称之为第一代反应化池中搅拌装置的广泛应用。上述这些反应器后来被统称之为第一代反应器。器。由于厌氧微生物生长缓慢，时代时间长，而厌氧消化池无法将水力停由于厌氧微生物生长缓慢，时代时间长，而厌氧消化池无法将水力停留时间和污泥停留时间分离，由此造成水力停留时间必须较长，一般来讲，留时间和污泥停留时间分离，由此造成水力停留时间必须较长，一般来讲，第一代厌氧反应器处理废水的停留时间至少第一代厌氧反应器处理废水的停留时间至少2030天。典型第一代厌氧反天。典型第一代厌氧反应器的主要

3、技术指标见表。应器的主要技术指标见表。主要技术指标 化粪池 普通消化池停留时间（d）150360 2030有机负荷（g/Ld）1.01.5处理对象 生活污水 污泥、污水运行温度 常温 中、常温第2页/共75页 第一代厌氧生物反应器的共同特点是：第一代厌氧生物反应器的共同特点是：水力停留时间（水力停留时间（HRTHRT）很）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRTHRT会长达会长达9090天，即使是目前在天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的HRTHRT也还长达也还长达20302030天；天

4、；虽然虽然HRTHRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的的臭味。以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城市污水已经兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城

5、市污水已经十分成功。十分成功。当进入上世纪当进入上世纪50、60年代，特别是年代，特别是70年代的中后期，随着世界范围年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。这些被称为现代高速厌氧生物处理工艺相提并论

6、的废水生物处理工艺。这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧生物反应第二代厌氧生物反应器器”。第3页/共75页第二代厌氧反应器结构示意图 1974年，荷兰的年，荷兰的Lettinga等人开发了升流式厌氧污泥床反应器，标等人开发了升流式厌氧污泥床反应器，标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代。第二代厌氧反应器的典型代志着厌氧反应器的研究进入了新的时代。第二代厌氧反应器的典型代表有厌氧滤池表有厌氧滤池(AF),上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床(UASB)，厌氧流化床，厌氧流化床(AFB)。第二代厌氧反应器第二代厌氧反应器 第

7、4页/共75页表1-2 第二代厌氧反应器的主要技术性能 第二代厌氧生物反应器的共同特点是第二代厌氧生物反应器的共同特点是:HRT大大缩短，有机负荷大大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；大提高，处理效率大大提高；主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、）、上流式厌氧污泥床（上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（）反应器、厌氧流化床（AFB）、厌氧生物转盘）、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；）和挡板式厌氧反应器等；HRT与与SRT分离，分离，SRT相对很长，相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。则可以较短，反应器内生物量很

8、高。第5页/共75页 进入20世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水等；而IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生的大量沼气形成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器”。第6页/共75页 第三代厌氧反应器第三代厌

9、氧反应器 九十年代初在国际上以厌氧膨胀颗粒污泥床九十年代初在国际上以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB),内循环反应内循环反应器器(IC),升流式厌氧污泥床过滤器升流式厌氧污泥床过滤器(UBF）为代表的第三代厌氧反应器）为代表的第三代厌氧反应器相继出现相继出现,图图1-2为为EGSB和和IC反应器及反应器及UBF反应器的结构示意图。反应器的结构示意图。第7页/共75页表1-3 第三代厌氧反应器的主要技术性能 第三代厌氧反应器的共同特点是：(1)微生物均以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物量更高。(2)能承受更高的水力负荷，并具有较高的有机污染物净化效能；(3)具有较大的高径比，一

10、般在510以上；(4)占地面积小；(5)动力消耗小。第8页/共75页第9页/共75页第10页/共75页第11页/共75页第12页/共75页第13页/共75页第14页/共75页 2 2 厌氧法的基本原理厌氧法的基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物过厌氧微生物(anaerobic microbes)(anaerobic microbes)(包括兼氧包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷解转化成甲烷(methane)methane)和二氧化碳和二氧化碳(carbon car

11、bon dioxide)dioxide)等物质的过程，也称为厌氧消化等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion)anaerobic digestion)。对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称称液化阶段液化阶段；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称气化阶段气化阶段；在常温下，整个过程历时半年以上。在常温下，整个过程历时半年以上。第15页/共75页传统的厌氧消化理论为两阶段理论第一阶段：第一阶段：酸化阶段酸化阶段，最显著的特征是液态污泥的最显

12、著的特征是液态污泥的pHpH值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在分子化合物，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、水分子无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和等液态产物和COCO2 2、HH2 2、NHNH3 3、HH2 2S S等气体分子，气等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pHpH值有抑制细菌生长的作用，值有抑制细菌生长的作用，NHNH3 3的溶解产物的溶解产物NHNH4

13、 4OHOH有中和作用。有中和作用。第16页/共75页第二阶段：气化阶段，由低分子的有机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是CH4，CO2也相当多，还有微量H2、H2S等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。第17页/共75页第18页/共75页 1967年，Bryant报告认为消化经历四个阶段：先是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶所水解；第二阶段是酸化；在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段；第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球菌能够代谢甲醇，乙酸和二氧化碳为甲烷。在工程技术上，研究甲烷细菌的通性是重要的，这将有助于打破厌氧生物处

14、理过程分阶段的现象，从而最大限度地缩短处理过程的历时。经验和研究表明，pH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。pH值应在6.87.2之间。在3538和5255各有一个最适温度。第19页/共75页第20页/共75页21 厌氧消化过程中的主要微生物厌氧消化过程中的主要微生物l发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等等 1 1、发酵细菌（产酸细菌）：、发酵细菌（产酸细菌）：l主要功能：主要功能：水解水解在胞外酶的作用下，将不溶性在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；有机物水解成可溶性有机物；酸化酸化将可溶性大分子有机物转化为脂

15、肪酸、醇将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；类等；l主要细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐主要细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等杆菌属等第21页/共75页22 l水解过程较缓慢，并受多种因素影响（水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pHpH、SRTSRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；应的限速步骤；l产酸反应的速率较快；产酸反应的速率较快；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。分解菌等。第22页/共

16、75页23(2)(2)产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌 l主要功能：主要功能：将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和和H H2 2 l主要反应：主要反应：乙醇：乙醇：丙酸：丙酸：丁酸：丁酸：注意：上述反应只有在乙酸浓度很低，系统中氢分压注意：上述反应只有在乙酸浓度很低，系统中氢分压很低时才能顺利进行。很低时才能顺利进行。l主要细菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗主要细菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等杆菌属等 l多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。第23页/共75页24(3)(3)产甲烷菌产甲烷菌 l6060年代年代Hun

17、gateHungate开创了严格厌氧微生物培养技术；开创了严格厌氧微生物培养技术；l主要功能：将产氢产乙酸菌的产物主要功能：将产氢产乙酸菌的产物乙酸和乙酸和H H2 2/CO/CO2 2转化为转化为CHCH4 4和和COCO2 2，使厌氧消化过程得以顺利，使厌氧消化过程得以顺利进行；进行；l一般可分为两大类：乙酸营养型和一般可分为两大类：乙酸营养型和H H2 2营养型产甲烷营养型产甲烷菌；菌；l一般来说，乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，但在一般来说，乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，但在厌氧反应器中，有厌氧反应器中，有70%70%左右的甲烷是来自乙酸的氧左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解；化分解；第24

18、页/共75页25 l根据产甲烷菌的形态和生理生态特征，其分类如下：根据产甲烷菌的形态和生理生态特征，其分类如下：l l l l l l l l l l l最新的分类（最新的分类（BergyBergys s细菌手册第九版），共分为：细菌手册第九版），共分为：三目、七科、十九属、三目、七科、十九属、6565种；种；第25页/共75页26 l产甲烷菌有各种不同的形态产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：，常见的有：产甲烷杆菌产甲烷杆菌 产甲烷球菌产甲烷球菌 产甲烷八产甲烷八叠球菌叠球菌 产甲烷丝菌产甲烷丝菌 l在生物分类学上，产甲烷菌（在生物分类学上，产甲烷菌（MethanogensMethanoge

19、ns）属于古细菌（属于古细菌（ArchaebacteriaArchaebacteria），大小、外），大小、外观上与普通细菌（观上与普通细菌（EubacteriaEubacteria）相似，但实）相似，但实际上，其细胞成分特殊，特别是细胞壁的结际上，其细胞成分特殊，特别是细胞壁的结构较特殊构较特殊第26页/共75页27 l在自然界的分布，一般可以认为是栖息于一些在自然界的分布，一般可以认为是栖息于一些极端环境中（如地热泉水、深海火山口、沉极端环境中（如地热泉水、深海火山口、沉积物等），但实际上其分布极为广泛，如污积物等），但实际上其分布极为广泛，如污泥、瘤胃、昆虫肠道、湿树木、厌氧反应器泥、瘤

20、胃、昆虫肠道、湿树木、厌氧反应器等。等。l产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在位在-150-150-400-400mvmv，氧和氧化剂对其有很强的，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；毒害作用；l产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达可达4 4 6 6天，因此，一般情况下产甲烷反应是天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。厌氧消化的限速步骤。第27页/共75页3 3 3 3 厌氧法的工艺和设备厌氧法的工艺和设备厌氧法的工艺和设备厌氧法的工艺和设备 按微生物生长状态分为按微生物生长状态分为厌氧活

21、性污泥法厌氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)anaerobic activated sludge)和和厌氧生物膜法厌氧生物膜法(anaerobic slime)anaerobic slime)；按投料、出料及运行方式分为按投料、出料及运行方式分为分批式分批式(batch)batch)、连续式连续式(continuous)continuous)和和半连续式半连续式(semi-continuous)semi-continuous)；根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又否在同一反应器中并在

22、同一工艺条件下完成，又可分为可分为一步厌氧消化一步厌氧消化(one stage digestion)one stage digestion)与与两两步厌氧消化步厌氧消化(two stage digestion)two stage digestion)等等 厌氧活性污泥法包括厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。等。第28页/共75页3 31 1普通厌氧消化池普通厌氧消化池 普通消化池又称传统或常规消化池普通消化池又称传统或常规消化池(conventional digester)conventional digest

23、er)conventional digester)conventional digester)消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的1/21/21/21/2，池底呈圆锥形，池底呈圆锥形，以利排泥。以利排泥。为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用搅拌方式有三种：为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用

24、搅拌方式有三种：(a)a)a)a)池内机械搅拌；池内机械搅拌；(b)b)b)b)沼气搅拌；沼气搅拌；(c)c)c)c)循环消化液搅拌。循环消化液搅拌。第29页/共75页螺旋桨(机械)搅拌的消化池第30页/共75页第31页/共75页第32页/共75页化粪池 化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊泛用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的别墅式建筑。区的别墅式建筑。第33页/共75页3 32 2厌氧滤池厌氧滤池 厌氧滤池（厌氧滤池（anaerobic filteranaerobic filter又称又称厌厌氧固定膜氧固

25、定膜反应器，是反应器，是6060年代末开发的新型高年代末开发的新型高效厌氧处理装置。效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。放填料，池底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。沼气，沼气从池顶部排出。第34页/共75页第35页/共75页第36页/共75页第37页/共75页（b b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快

26、废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快（c c）微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；（d d）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。（e e）处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。清洗也还没有简单有效的方法。第38页/共75页主要缺点：滤料费用较贵 滤料容易堵塞主要优点：处理能力较高 滤池内可以保持很高的微生物浓度

27、 不需另设泥水分离设备、出水SS较 低 设备简单、操作方便第39页/共75页3 33 3 厌氧接触法厌氧接触法 在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了化池，形成了厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process)。第40页/共75页 厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。粒成

28、为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。械方法，也可以用泵循环池水。第41页/共75页第42页/共75页第43页/共75页3 34 4上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器UASBUASB3.4.1 3.4.1 概述概述3.4.2 3.4.2 基本特点（优点、缺点）基本特点（优点、缺点）3.4.3 UASB3.4.3 UASB的构造和组成的构造和组成3.4.4 3.4.4 颗粒污泥颗粒污泥3.4.5 UASB3.4.5 UASB的设

29、计的设计 （1 1）容积）容积 （2 2）配水）配水 （3 3）排泥的设计）排泥的设计 （4 4）结构设计的要求）结构设计的要求 （5 5）三相分离器设计）三相分离器设计3.4.6 UASB3.4.6 UASB的启动的启动第44页/共75页45 东西湖啤酒厂东西湖啤酒厂UASBl上图为上图为UASBUASB和氧化沟和氧化沟 l右图为三相分离器右图为三相分离器第45页/共75页vv上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称UASB反应器，是由荷兰的G.Lettnga等人在70年代初研制开发的。vv污泥床反应器内没有人工载体，反应

30、器内微生物以自身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，因而能达到高生物量和高效高负荷。3.4.13.4.1概述概述第46页/共75页第47页/共75页第48页/共75页第49页/共75页第50页/共75页第51页/共75页3.4.2上流式厌氧污泥床反应器的上流式厌氧污泥床反应器的基本特特点点 优点：优点：优点：优点：有机负荷居第二代反应器之首有机负荷居第二代反应器之首有机负荷居第二代反应器之首有机负荷居第二代反应器之首,水力负荷满足水力负荷满足水力负荷满足水力负荷满足要求要求要求要求;污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增污泥

31、颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增强强强强;在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的在一定的水力负荷下，可以靠反应器内产生的气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。气体来实现污泥与基质的充分接触。（a a a a）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为为为为30-4030-4030-4030-40g/Lg/Lg/Lg/L，其中底部污泥床其中底部污泥床其中

32、底部污泥床其中底部污泥床(sludge bed)sludge bed)sludge bed)sludge bed)污泥浓污泥浓污泥浓污泥浓度度度度60-8060-8060-8060-80g/Lg/Lg/Lg/L，污泥悬浮层污泥悬浮层污泥悬浮层污泥悬浮层(sludge blanket)sludge blanket)sludge blanket)sludge blanket)污泥浓污泥浓污泥浓污泥浓度度度度5-75-75-75-7g/Lg/Lg/Lg/L；第52页/共75页 污泥床中的污泥由活性生物量占污泥床中的污泥由活性生物量占70-8070-80的高的高度发展的度发展的颗粒污泥颗粒污泥(slu

33、dge granules)sludge granules)组成，颗粒的组成，颗粒的直径一般在直径一般在0.5-5.00.5-5.0mmmm之间，颗粒污泥是之间，颗粒污泥是UASBUASB反应反应器的一个重要特征。器的一个重要特征。（b b）有机负荷高，有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，水力停留时间短，中温消化，CODCOD容积负荷在小试验和中型试验中可高达容积负荷在小试验和中型试验中可高达20-20-40kg COD/40kg COD/（mm3 3dd）在大型生产装置中可达到在大型生产装置中可达到 6-6-8kg COD/8kg COD/（mm3 3dd）。（c c）反应器内设三相分离器反

34、应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；简化简化了工艺，节约了投资和运行费用。了工艺，节约了投资和运行费用。（d d）无混合搅拌设备。无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；产生的沼气和进水来搅动；第53页/共75页（e e e e）污泥床内不填载体，污泥床内不填载体，污泥床内不填载体，污泥床内不填载体，提高了容积利用率，提高了容积利用率，节省造价节省造价节省造价节省造价及避免堵塞问题。及避免堵塞问题。及避免堵塞问题。及避免堵塞问题。缺点：缺点：缺点

35、：缺点：（a a a a）大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）（b b b b）进水进水进水进水SSSSSSSS要求要求要求要求200mg/L200mg/L200mg/L200mg/L，以免对污泥颗粒化不利或，以免对污泥颗粒化不利或，以免对污泥颗粒化不利或，以免对污泥颗粒化不利或减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞（c c c c）在没有颗粒污泥接种

36、的情况下，启动时间长）在没有颗粒污泥接种的情况下，启动时间长）在没有颗粒污泥接种的情况下，启动时间长）在没有颗粒污泥接种的情况下，启动时间长（d d d d）对水质和负荷突然变化比较对水质和负荷突然变化比较对水质和负荷突然变化比较对水质和负荷突然变化比较敏感敏感敏感敏感（e e e e）要求水温高些，最好）要求水温高些，最好）要求水温高些，最好）要求水温高些，最好35353535左右。左右。左右。左右。第54页/共75页 由图可见，由图可见，UASBUASB工工作时，废水从反应器底部进作时，废水从反应器底部进入，与污泥床层的高浓度颗入，与污泥床层的高浓度颗粒污泥接触，污染物被分解粒污泥接触，污

37、染物被分解产生沼气。污水、污泥和沼产生沼气。污水、污泥和沼气一起向上流动，进入反应气一起向上流动，进入反应器的上部的三相分离器，完器的上部的三相分离器，完成气、液、固三相的分离。成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。区流出。3.4.3 UASB的构造和组成第55页/共75页第56页/共75页UASB反应器的组成(1)(1)进水配水系统进水配水系统 将废水尽可能均匀地分配到整个反应器，并有水力搅拌功能。将废水尽可能均匀地分配到整个反应器，并有水力搅拌功能。

38、(2)(2)反应区反应区 其中包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌所分其中包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌所分解。解。(3)(3)三相分离器三相分离器 由沉淀区、回流缝组成，其功能是把沼气、污泥和液体分开。由沉淀区、回流缝组成，其功能是把沼气、污泥和液体分开。第57页/共75页(4)(4)出水系统出水系统 其作用是把沉淀区表层处理过的水均匀地其作用是把沉淀区表层处理过的水均匀地 加以收集，排出反应器。加以收集，排出反应器。(5)(5)气室气室 也称集气罩，其作用是收集沼气。也称集气罩，其作用是收集沼气。(6)(6)浮渣清除系统浮渣清除系统 其功能是清除沉淀区

39、液面和气室表面的浮渣，其功能是清除沉淀区液面和气室表面的浮渣，根据需要设置根据需要设置。(7)(7)排泥系统排泥系统 其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥。其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥。第58页/共75页59 3.4.5 UASB 的设计l尚无完整的工程设计计算方法；尚无完整的工程设计计算方法；l主要内容有：主要内容有：池型选择，有效容积的确定以及主要部位的尺寸；池型选择，有效容积的确定以及主要部位的尺寸；设计进水配水系统、出水系统、和三相分离器等；设计进水配水系统、出水系统、和三相分离器等；其它：排泥和排渣系统等。其它：排泥和排渣系统等。1 1、UASBUASB反应器容积及主要构造尺寸的

40、确定：反应器容积及主要构造尺寸的确定：lUASBUASB反应器的有效容积反应器的有效容积(包括沉淀区和反应区包括沉淀区和反应区)l多采用进水容积负荷法确定，即：多采用进水容积负荷法确定，即：V=QSV=QSi i/L/Lv v l 式中：式中：Q Q废水流量，废水流量，m m3 3/d/d；S Si i进水有机物浓进水有机物浓度，度，mgCOD/LmgCOD/L；L Lv v CODCOD容积负荷，容积负荷，kgCOD/mkgCOD/m3 3.d.d 第59页/共75页60 l容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是否形成容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是否形成颗粒污泥有关；颗粒污泥有关

41、；l对于食品工业废水或与之性质相近的废水，一般可以对于食品工业废水或与之性质相近的废水，一般可以形成颗粒污泥，在不同的反应温度下的进水容积负荷形成颗粒污泥，在不同的反应温度下的进水容积负荷如下：如下：第60页/共75页61 2 2、进水配水系统的设计：、进水配水系统的设计：l有脉冲式、连续式布水；有脉冲式、连续式布水；l底部有穿孔管、分枝管底部有穿孔管、分枝管 3 3、三相分离器的设计、三相分离器的设计 l三相分离器的基本构造三相分离器的基本构造 l三相分离器的布置形式三相分离器的布置形式 第61页/共75页第62页/共75页 实验开始采用间歇进水的运行方式，从第6d起开启进水泵连续进水，这样

42、做的目的是为了防止启动初期接种污泥随出水大量流失。本阶段控制进水COD浓度从5OOmg/L逐步提高到1000mg1L，反应器容积负荷为0.5-1 kgCOD/(m3 d)，根据COD去除效果，在进水流量相对稳定的前提下，采用增加进水COD浓度的方式来提高反应器的负荷。从图中可以看出启动初期反应器COD去除率较低，这一方面是由于接种的絮状污泥内夹带的溶解性杂质随出水流出，另一方面则是由于接种污泥对实验水质还没有完全适应。从第8d起，COD去除率开始上升，到第22d COD去除率达81.7%o第63页/共75页第64页/共75页第65页/共75页第66页/共75页颗粒污泥的扫描电镜照片产甲烷丝菌第

43、67页/共75页EGSB 反应器 EGSB反应器的结构及其工作原理 第68页/共75页69 IC反应器反应器第69页/共75页第70页/共75页第71页/共75页5 分段厌氧处理法 消化可将消化可将水解酸化水解酸化过程和过程和甲烷化过程甲烷化过程分开在分开在两个反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在两个反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖。各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是：第一段的功能是：水解和液化固态有机物为有机酸水解和液化固态有机物为有机酸缓冲和稀释负荷冲击与有害物质缓冲和稀释负荷冲击与有害物质 截留难降解的固态物质截留难降解的固态物质 第二段的功能是

44、：第二段的功能是：保持严格的厌氧条件和保持严格的厌氧条件和pHpH值，以利于甲烷菌的生长值，以利于甲烷菌的生长降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气截留悬浮固体，以改善出水水质截留悬浮固体，以改善出水水质第72页/共75页二段式厌氧处理法可以采用不同构筑物予以二段式厌氧处理法可以采用不同构筑物予以组合。例如对悬浮物高的工业废水，采用厌组合。例如对悬浮物高的工业废水，采用厌氧接触法与上流式厌氧污泥床反应器串联的氧接触法与上流式厌氧污泥床反应器串联的组合，其流程如下图。组合，其流程如下图。第73页/共75页二段式厌氧处理法的特点二段式厌氧处理法的特点优点：运行稳定可靠运行稳定可靠 能承受能承受pHpH值、毒物的冲击值、毒物的冲击 有机负荷率高有机负荷率高 消化气中甲烷含量高消化气中甲烷含量高缺点：使用设备较多使用设备较多 流程和操作复杂流程和操作复杂 不能对各种废水都提高负荷不能对各种废水都提高负荷第74页/共75页感谢您的观看！第75页/共75页