污水厌氧生物处理概述 厌氧接触法 厌氧生物滤池升流式厌氧污泥床厌氧流化床厌氧折流板反应器

工业废水的厌氧生物处理工业废水的厌氧生物处理

污水的厌氧生物处理概述污水的厌氧生物处理概述 一、厌氧消化概念

厌氧消化又称厌氧生物处理过程，即在厌氧条件下由多种微生物共同作用使有机物分解成 CH4

和 CO2 的过程。厌氧消化一般按三阶段划分。

有机物质

CH4

水解

发酵细菌

乙酸H2

CO2

产氢、产乙酸

产氢、产乙酸细菌

产甲烷

产甲烷细菌

较高级的有机

酸

二、厌氧生物处理与好氧生物处理比较项目 厌氧处理 好氧处理

有机物负荷 高 低

污泥产量 低 高

能耗 低 高

应用范围 广 处理低浓度废水

水温要求 低温、中温、高温 20 ～ 30℃

营养比 200~300:5:1 100:5:1

启动时间 长， 8 ～ 12 周 短

出水水质 差 达标排放

厌氧接触法厌氧接触法 一、工艺流程

1. 通过污泥回流，保持较高污泥浓度，耐冲击能力强；

厌氧接触法特点

2. 消化池容积负荷提高，水力停留时间缩短；

3. 可以直接处理悬浮固体含量高或颗粒较大的料液，无堵塞问题；

4. 混合液经沉淀后，出水水质较好，但需要增加必要设备，且固液难以分离。

1. 真空脱气

二、提高沉淀池中固液分离效果的办法

2. 热交换器急冷法

3. 絮凝沉淀：投加絮凝剂

4. 用超滤器代替沉淀池，改善固液分离效果。

设计时，沉淀池内表面负荷比一般废水沉淀池表面负荷小，一般不大于 1m/h 。

厌氧生物滤池厌氧生物滤池

滤料要求：比表面积大，孔隙率高，表面粗糙，生物膜易于附着。化学及生物学的稳定性强，机械强度高等。

1. 出水回流

防止堵塞现象的措施

2. 部分充填载体

3. 采用平流式生物滤池

4. 采用软性填料

稀释作用、提高冲刷作用

使滤料层生物膜均匀分布

升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（ UASBUASB ）） Upflow Anaerobic Sludge BedUpflow Anaerobic Sludge Bed

一、基本构造

污泥床

悬浮污泥层

沉淀区

三相分离器

1. 污泥床

污泥床内具有很高的污泥生物量，其污泥浓度(MLSS) 一般为 40000—80000mg ／ L 。颗粒污泥性能：

大小： 0.5 ～ 5mm

良好的沉降性能

SVI 值 10 ～ 20mL/g

污泥床的容积一般占整个 UASB 反应器容积的 30％左右

2. 污泥悬浮层

污泥浓度 (MLSS) 一般为 15000—30000mg ／L 。污泥性能：

非颗粒状高度絮凝

SVI 值 30 ～ 40mL/g

3. 沉淀区

作用： 1 ）沉淀作用； 2 ）可以通过合理调整沉淀区的水位高度 来保证整个反应器的集气室的有效空间高度 而防止集气空间的破坏。

4. 三相分离器作用是将气体 ( 反应过程中产生的沼气 ) 、固体( 反应器中的污泥 )和液体 (被处理的废水 ) 等三相加以分离。

组成：气体收集器和折流挡板

二、反应器的特点1 ）反应器中高浓度的以颗粒 状形式存在的高活性污泥；2 ）反应器内具有集泥、水和气分离于一体的三相分离器；3 ）反应器中无需安装任何搅拌装置，反应器的搅拌是通过产气的上升迁移作用而实现的；4 ）有短流现象，进水悬浮物不宜高，启动时间长。

三、颗粒污泥的培养、类型及主要性能

1. 颗粒污泥的形成过程

第一阶段为启动与污泥活性提高阶段。在 此阶段内，反应器的有机负荷一般控制在 2.0 kgCOD/(m3·d) 以下，运行时间约需 1 ～ 1.5个月。第二阶段为颗粒污泥形成阶段。在此阶段内，有机负荷一般控制在 2.0 ～ 5. 0 kgCOD/(m3·d) 。此阶段也需 1 ～ 1.5个月。第三阶段为污泥床形成阶段。

2. 影响颗粒污泥形成的因素

1) 接种污泥的影响厌氧消化污泥、河底淤泥、牲畜粪便、化粪池污泥及好氧活性污泥等均可作为污泥种而培养颗粒污泥。Letting认为接种污泥本身的浓度较高 , 有利于颗粒污泥的形成，而稀薄种污泥对污泥颗粒化不利；清华大学试验表明在常温下采用稀薄型污泥接种是可行的。

2) 负荷的影响

3) 碱度的影响

在厌氧生物处理中，产甲烷菌的最佳 pH 值是 6.8 ～ 7.2, 但由于厌氧过程的复杂性 , 难以准确测定反应器内真实的 pH 值 ,所以靠碱度来维持和缓冲。750 ～ 1000mg/L之间

4) 废水性质

含碳水化合物高的废水 和 C/N 比较高的废水易 形成颗粒污泥。 颗粒污泥的形成离不开Mg 、 K 、 S 、 Ni 、 Fe 、 Zn 、 Co 等微量元素。 5) 温度影响

3. 3. 颗粒污泥的类型颗粒污泥的类型

存在形式存在形式絮凝状污泥无载体的颗粒污泥

以载体为核心的颗粒污泥

颗粒污泥类型颗粒污泥类型球形颗粒污泥

松散球形颗粒污泥

紧密球状颗粒污泥

杆状菌组成丝状菌组成

甲烷八叠球菌组成，颗粒较小

4. 颗粒污泥的性质

球形或椭球形，灰黑色或褐黑色，表面有灰白色的生物膜。颗粒比重 1.01 ～ 1.05左右，粒径 0.5 ～ 5mm ， SVI 在 10 ～20mL/gSS之间，沉降速度 5 ～ 10mm/s 。

四、反应器运行控制要点

1. 进水营养比的控制C:N:P ＝（ 200 ～ 300 ） : 5 : 12. 进水中悬浮固体浓度控制

SS 过高，不 利于颗粒污泥与进水中的有机物充分接触，影响产气量；另一方面容易造成堵塞

对于高浓度有机废水 而言， SS/COD<0.5

四、反应器运行控制要点

3. 有毒有害物质的控制氨氮浓度控制在 1000mg/L 以下

4. 碱度和挥发酸浓度控制碱度控制在 2000mg/L~4000mg/L

挥发酸浓度控制在 2000mg/L 以内

硫酸盐离子浓度不应大于 5000mg/L

五、 UASB 反应器的工艺设计UASB 反应器工艺系统组成：

( 一 ) 、工艺设计的一般原则

小规模的反应器多采用径深比比较小的 圆柱形形式，而处理规模较大时 则多采用矩形或方形的构造。

UASB 反应器的高度 —般在 3.5 ～ 6.5m之间，最高可达 10m左右。有机负荷和水力负荷是 UASB 反应器设计的两个重要的设计参数。一般而言，水力负荷越高， 则反应器的高度应相应的加大。

( 二 ) 、进水系统的设计

1. 布水点的设置

每个喷嘴的服务面积高负荷采用 2 ～ 5m2/个，低负荷可采用 0.5 ～ 2m2/个。

2. 进水的方式

间隙式进水、脉冲式进水、连续均匀进水、连续进水与间隙回流相结合的进水方式。

( 三 ) 、三相分离器的设计

三相分离器设计中必须考虑的问题：(1) 在泥和水进人沉淀室之前，必须有效地将气泡 分开；(2) 为避免在沉淀室中产气，污泥在沉淀室中的停留时间必须是比较短的；(3) 沉淀室中浓缩的悬浮固体能借助于反应器内固体和液体之间的密度差产生循环液流，使浓缩的悬浮固体不断地返回到反应器内。

1. 沉淀室的设计 沉淀室斜板的安装角度，一般为 50—60º ，不小于 45º 。 沉淀室中表面水力负荷的选取，对主要含有溶解性有机物的废水，负荷采用 3m3/(m2.h) 以下；对含悬浮物较多的有机废水，负荷可采用 1 ～ 1.5 m3/(m2.h) 以下。

2. 气液分离器的设计 回流缝隙的宽度一般按水流通过缝隙的水流平均流速保持在 2.0m/h 以下来确定。

UASB 反应器改进— IC 反应器

IC( internal circulation) 反应器结构示意图

IC 反应器由两个 UASB 反应器上下叠加串联构成 , 高度可达 16ｍ～ 25ｍ , 高径比一般为 4-8, 由 5个基本部分组成 : 混合区、颗粒污泥膨胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是ＩＣ工艺的核心部分 , 由一级三相分离器、 沼气提升管、气液分离器和泥水下降管等组成。

UASB 反应器改进— EGSB 反应器

膨胀颗粒污泥床 (Expanded Granular Sludge Bed,简称ＥＧＳＢ ) 反应器中三相分离器的改进方法：

1 ）增加一个可以旋转的叶片 , 在三相分离器底部产生一股向下水流 , 有利于污泥的回流 ;

2 ）采用筛鼓或细格栅 , 可以截留细小颗粒污泥 ;

3 ）在反应器内设置搅拌器 , 使气泡与颗粒污泥分离 ;

4 ）在出水堰处设置挡板 , 以截留颗粒污泥。

厌氧流化床厌氧流化床

床体内充填细小的固体颗粒填料，填料粒径一般为 0.2 ～ 1mm ，废水从床底部流入，使填料层呈流化状态。

1. 载体颗粒细，比表面积大，微生物浓度高，有机物容积负荷大；

流化床特点：

2. 载体处于流化状态，无堵塞现象； 3. 废水与微生物接触面积大，强化传质过程； 4. 污泥停留时间长，剩余污泥量少； 5. 结构紧凑、占地少以及基建投资省；

6. 耗能较大， 技术要求高。采用间歇性工艺

采用轻质、粒细填料

一、概述一、概述 1. 厌氧处理技术目前存在的问题 AF ：填料的选取问题

UASB ：

三相分离器的设计 颗粒污泥的培养

SS对运行的影响 2. ABR研制

结构简单、无须填料、截留能量强、稳定性高

厌氧折流板反应器厌氧折流板反应器 (ABR)(ABR) ((Anaerobic Baffled Reactor)Anaerobic Baffled Reactor)

二、 工作原理及不同型式的反应器

1. 基本原理

1. 基本原理反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。 流态：复杂混合型水力流态

垂直折流板的作用：

1)使 ABR 的物理结构具有了搅拌功能 ( 多次的上下折流 ), 加强了厌氧活性污泥与基质的接触 ;

2) 在容积不变的条件下增大了废水的流程 , 使基质与污泥的接触机会和接触时间增多 , 提高了反应器的处理效率 ;

3) 可在不同格室中驯化培养出与流经该格室的污水水质及环境条件相适应的微生物群落 , 使反应器的运行更为稳定、灵活而有效。

4) 在反应器内实现一体化的两相或多相处理过程。

2. 反应器的改进

2. 反应器的改进

三、 三、 ABR 工艺的主要性能

1. 良好的水力条件

强化了污水与污泥的接触，从而提高了反应器的容积利用率；

2. 稳定的生物固体截留能力

表现在它对进水中高浓度的悬浮固体 (SS) 具有很强的适应性和处理效能。

3. 良好的颗粒污泥形成及微生物种群的分布

4. 良好而稳定的处理效果

四、 ABR 的部分最新研究及发展趋势

1. ABR 处理城市污水的研究ABR 反应器对生活污水中的 COD 有很好的去除效果 ,单独使用即可使生活污水中的 COD 出水指标达到 GB8978-1996 的二级水质标 准 , 较理 想的操作可使其达到或接近一级水质标 准 .

ABR 应用在生活污水处理系统中 ,须与其他处理单元联用 , 以使进一步保证 COD 稳定地达到一级排放标准 ,并同时去除氨氮和磷酸盐 , 使出水水质氮磷达标 .

2. ABR 工艺预处理木薯酒糟废水的工程应用

ABR 池在预处理中的作用

1 ）去除废水悬浮物；

2 ）调节废水 pH 值；

3 ）去除 COD 及提高废水可生化性

3、运行影响因素分析

1 ）挥发性脂肪酸 (VFA)

2 ）容积负荷与 COD去除率

3 ）水力停留时间 (HRT)

高浓度有机废水的水力停留时间约为 1ｄ ; 中浓度有机废水的水力停留时间约为 10ｈ ; 低浓度有机废水的水力停留时间约为 6ｈ。

4 ）温度 可以处理低于 20℃ 的污水，但是环境温度过低 (8℃以下 )会对处理效果带来不良影响 .若将 ABR 应用于埋地式处理系统中 , 稳定的地下温度条件将对 ABR 的运行将十分适宜 .

5 ） pH 值 ABR 内水解菌与产酸菌对 pH 值有较大范围的适应性 ,所以 , 用它来处理水质水波动大的工业废水非常有利。

4. 发展趋势——研究方向营养物的需求 ;有毒废水的处理 (例如 , 多氯脂肪族化合物 , 含氮有机物 , 表面活性剂等 );ABR 反应器中颗粒污泥的形成条件和机理 ;对控制微生物生态的因素的进一步理解 ;与其它工艺联用处理特种废水 ;大规模应用中工艺参数的确定；如何创造条件 , 强化第二隔室、第三隔室的去除作用；ABR隔室数量应设计为几个最为适宜 ,也待进一步深化研究 .

几种厌氧处理法的比较反应器 特点 优点 缺点

传统消化法

在一个池内进行酸化、甲烷化和固液分离 设备简单 反应时间长、池容大，

污泥易随水流走

厌氧生物滤池

微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物低的废水

设备简单。能承受较高的负荷。出水悬浮物低，能耗小

底部易发生堵塞。填料费用较贵。

厌氧接触法

污泥回流、消化池内完全混合。能适应高有机物浓度和高 SS 的废水

能承受较高负荷。有一定抗冲击负荷能力，

出水 SS 低

负荷高时污泥回流 失。设备较多， 操作上要求较高

UASB消化和固液分离在一个

池内，微生物量特高负荷率高。 总容积小，能耗低，不需要搅拌

如设计不善，污泥会大量流失。池的构造复杂

两相厌氧处理

酸化和甲烷化在两个反应器内进行。两个反应

器可以采用不同温度能承受较高负荷，耐冲击。运行稳定。

设备较多， 运行操作较复杂

平流式厌氧滤池结构示意平流式厌氧滤池结构示意