处理废水生物处理.pptx

14.1 工业废水的可生化性工业废水的可生化性（一）工业废水可生化性的评价方法（一）工业废水可生化性的评价方法：v水质标准法（水质标准法（BOD/CODBOD/COD）v微生物耗氧速率法微生物耗氧速率法v脱氢酶活性法脱氢酶活性法v有机化合物分子结构评价法有机化合物分子结构评价法（二）可生化性评价实验应注意的问题（二）可生化性评价实验应注意的问题：v生物处理方法；生物处理方法；v微生物来源及浓度；微生物来源及浓度；v有机物浓度、营养物质、有机物浓度、营养物质、pHpH值、水温、值、水温、共存物质。共存物质。14.2 工业废水的好氧生物处理工业废水的好氧生物处理（一）活性污泥法（一）活性污泥法(Activated Sludge Process)v传统活性污泥法传统活性污泥法(Traditional Activated Sludge Process)v氧化沟氧化沟(Oxidation Ditch)vSBR(Sequencing Batched Reactor)（二）生物膜法（二）生物膜法(Bio-film Process)v接触氧化法接触氧化法(Contact Oxidation Process)v生物转盘生物转盘(Biological Rotating Contactor)v生物滤池生物滤池(Biological Filter)14.3 工业废水的生物处理工业废水的生物处理l废水厌氧生物处理是环境工程与能源废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术工程中的一项重要技术l可用于处理有机污泥和高浓度有机废可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水水，也用于处理中、低浓度有机废水（一）厌氧生物处理（一）厌氧生物处理原理原理废水的厌氧生物处理废水的厌氧生物处理：指在无氧条件下，借助厌氧：指在无氧条件下，借助厌氧微生物的新陈代谢作用分解废水中的有机物质，微生物的新陈代谢作用分解废水中的有机物质，并使之转变为小分子的无机物质的处理过程。并使之转变为小分子的无机物质的处理过程。1979年出现了厌氧消化的三阶段理论年出现了厌氧消化的三阶段理论，主要包括：，主要包括：第一阶段第一阶段水解发酵阶段水解发酵阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物；这些简单的有机物用下，首先被分解成简单的有机物；这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸和丁酸等脂肪酸和醇类等。酸和丁酸等脂肪酸和醇类等。第二阶段第二阶段产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，把第，在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙一阶段的产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙酸等物质。酸等物质。第三阶段第三阶段产甲烷阶段产甲烷阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段产生的乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。产生的乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。（二）厌氧生物处理的特点（二）厌氧生物处理的特点与好氧生物处理法相比的优点：与好氧生物处理法相比的优点：应用范围广：应用范围广：适于处理中、高浓度废水适于处理中、高浓度废水；几；几百到上万吨规模；百到上万吨规模；能耗低，是好氧处理的能耗低，是好氧处理的1015%；且能够且能够产生大量能源产生大量能源；负荷高（负荷高（510kgBOD/m3.d，是好氧的，是好氧的10倍）倍），占地少，占地少；剩余污泥量少（剩余污泥量少（是好氧的是好氧的1/20），且其浓缩），且其浓缩性和脱水性能良好。性和脱水性能良好。对对氮、磷氮、磷营养物的需求量少营养物的需求量少（BOD:N:P=200400:5:1）厌氧处理过程有一定的杀菌作用；厌氧处理过程有一定的杀菌作用；厌氧活性污泥可以长期贮存（厌氧活性污泥可以长期贮存（可保留可保留一年以上），可间断或季节性运行一年以上），可间断或季节性运行。与好氧生物处理法相比的与好氧生物处理法相比的缺缺点：点：v处理后出水水质较差，难以直接达标，一般需要处理后出水水质较差，难以直接达标，一般需要进行后处理（一般在厌氧处理后串联好氧处理）。进行后处理（一般在厌氧处理后串联好氧处理）。v由于厌氧细菌增殖缓慢，厌氧反应器初次启动过由于厌氧细菌增殖缓慢，厌氧反应器初次启动过程需时较长，一般需要程需时较长，一般需要812周时间才能完成。周时间才能完成。v厌氧微生物对有毒物质和环境条件较为敏感，操厌氧微生物对有毒物质和环境条件较为敏感，操作控制因素比较复杂，操作不当可能导致反应器作控制因素比较复杂，操作不当可能导致反应器运行条件的恶化（产生臭味和腐蚀性的气体）。运行条件的恶化（产生臭味和腐蚀性的气体）。（三）厌氧生物处理的主要影响因素（三）厌氧生物处理的主要影响因素温度温度：产甲烷菌的温度范围是：产甲烷菌的温度范围是560，在，在35和和53上下可以分别获得较高的消化效率，温度上下可以分别获得较高的消化效率，温度为为4045时，厌氧消化效率较低。各种产甲时，厌氧消化效率较低。各种产甲烷菌的适宜范围不一致，且最适的温度范围较小烷菌的适宜范围不一致，且最适的温度范围较小pH值值：产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，产酸：产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，产酸细菌适宜的细菌适宜的pH值值4.58.0；产甲烷菌最适的；产甲烷菌最适的pH值值7.07.2，适宜的，适宜的pH值值6.67.4有机负荷有机负荷：在一定范围内，随着有机负荷的提高，：在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的容积产气量则增产气率趋向下降，而消化器的容积产气量则增多。有机负荷过高，会使消化系统中污泥的流多。有机负荷过高，会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率；有机负失速率大于增长速率而降低消化效率；有机负荷过低，物料产气率虽然可以提高，但容积产荷过低，物料产气率虽然可以提高，但容积产生率降低，反应器容积将增大，使消化设备的生率降低，反应器容积将增大，使消化设备的利用效率降低，而增加投资和运行费用。利用效率降低，而增加投资和运行费用。厌氧活性污泥厌氧活性污泥：厌氧活性污泥的浓度和性状与消化：厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。在一定的范围内，活性的效能有密切的关系。在一定的范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高，但到污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高，但到了一定程度后，效率的提高不再明显。了一定程度后，效率的提高不再明显。有毒物质有毒物质：厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对：厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对过程产生抑制作用，通常包括有毒有机物、重过程产生抑制作用，通常包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等金属离子和一些阴离子等氧化还原电位氧化还原电位：产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧：产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于化还原电位不能高于-0.3V。在厌氧消化全过。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为化还原电位为0.1-0.1V，而在产甲烷阶段，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为氧化还原电位须控制为-0.3-0.35V（中温消（中温消化）与化）与-0.56-0.6V（高温消化）（高温消化）搅拌和混合搅拌和混合：搅拌可消除池内的梯度，增加食料与：搅拌可消除池内的梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离，显著地提高消化的效率分离，显著地提高消化的效率第一代厌氧反应工艺第一代厌氧反应工艺：1880s1950s开发的，开发的，HRT长，效率低。长，效率低。第二代厌氧反应工艺第二代厌氧反应工艺：1960s开始，以提高厌氧开始，以提高厌氧微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目标。为目标。第三代厌氧反应工艺第三代厌氧反应工艺：1990s后，微生物以颗粒后，微生物以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单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，能承受更高的水力负位容积的生物量更高，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。荷，并具有较高的有机污染物净化效能。（五）厌氧生物反应器（五）厌氧生物反应器第一代厌氧反应工艺第一代厌氧反应工艺：1950s以前开发的，典型代表：以前开发的，典型代表：城市污水：城市污水：1881年法国年法国Mouras的自动净化器：的自动净化器：1891年英国年英国Moncriff的装有填料的升流式反的装有填料的升流式反应器：应器：1895年，英国设计的化粪池（年，英国设计的化粪池（Septic Tank）；）；1905年，德国的年，德国的Imhoff池（双层沉池（双层沉淀池）；淀池）；剩余污泥：各种厌氧消化池等。剩余污泥：各种厌氧消化池等。特点：特点：处理废水的同时，也处理沉淀下来的污泥处理废水的同时，也处理沉淀下来的污泥HRT长长（污泥处理时（污泥处理时:长达长达90天，目前天，目前WWTP污泥污泥处理处理2030天）；天）；处理效率低，处理效果不好处理效率低，处理效果不好；（由于废水与污；（由于废水与污泥不分隔而影响出水水质；双层沉淀池则有了很大泥不分隔而影响出水水质；双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下层消化池）改进，有上层沉淀池和下层消化池）具有浓臭的气味（具有浓臭的气味（原污泥中含有的有机氮或硫酸原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢）盐等在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢）第二代厌氧反应工艺第二代厌氧反应工艺：1960s开始，以提高厌氧微开始，以提高厌氧微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目标，标，SRT与与HRT分离。分离。典型代表：厌氧接触池、厌氧滤池（典型代表：厌氧接触池、厌氧滤池（AF）、升流）、升流式厌氧污泥床（式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（）、厌氧流化床（AFB）、）、厌氧附着膜膨胀床（厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）等。）等。与第一代厌氧工艺相比，第二代工艺更加注重对系与第一代厌氧工艺相比，第二代工艺更加注重对系统环境条件的控制，反应器中通常增加了温控统环境条件的控制，反应器中通常增加了温控设施和搅拌装置，通过不同的运行方式在反应设施和搅拌装置，通过不同的运行方式在反应器内保持很高浓度的生物量。器内保持很高浓度的生物量。特点特点：SRT长，厌氧微生物浓度高；长，厌氧微生物浓度高；SRT与与HRT分离，分离，HRT短；短；效率高。效率高。第三代厌氧反应工艺第三代厌氧反应工艺：1990s后，微生物以后，微生物以颗粒污泥颗粒污泥固固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物量更高，能承受更高的水力负荷，并具有较高的有量更高，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，具有较大的高径比，占地面积机污染物净化效能，具有较大的高径比，占地面积小等。小等。典型工艺有：厌氧膨胀颗粒污泥床（典型工艺有：厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧内）、厌氧内循环反应器循环反应器(IC)、升流式厌氧污泥床过滤器等。、升流式厌氧污泥床过滤器等。EGSB反应器：利用外加的出水循环使反应器内部形成反应器：利用外加的出水循环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；机废水，如城市废水等；IC反应器：主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌反应器：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充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术厌氧接触法厌氧接触法(Anaerobic Contact Process)厌氧生物滤池厌氧生物滤池(Anaerobic Filter,AF)升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)厌氧膨胀床厌氧膨胀床（Anaerobic Expanded Bed,AEB）和和 厌氧流化床厌氧流化床（Anaerobic Fluidized Bed,AFB)厌氧生物转盘厌氧生物转盘（Anaerobic Rotating Biological Contactor）厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Blanket,EGSB)厌氧内循环反应器厌氧内循环反应器（Internal Circulation,IC）两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺(Anaerobic Digester)1.厌氧接触法厌氧接触法 l机械、水力或压缩沼气的搅拌：完全混合状态机械、水力或压缩沼气的搅拌：完全混合状态l真空脱气装置：脱气，提高沉淀池中混合液的真空脱气装置：脱气，提高沉淀池中混合液的固液分离效果固液分离效果l沉淀池、沉淀污泥回流至消化池：沉淀池、沉淀污泥回流至消化池：SRT与与HRT的分离，保持污泥浓度，降低的分离，保持污泥浓度，降低HRT1.厌氧接触法厌氧接触法 厌氧细菌生长缓慢，基本可以作到不从系统中排厌氧细菌生长缓慢，基本可以作到不从系统中排放剩余污泥，则放剩余污泥，则Qw=0：1.厌氧接触法厌氧接触法 普通厌氧消化池：因普通厌氧消化池：因Xe=X，故，故 c=HRT。中温条件下，为满足产甲烷菌的生长繁殖，中温条件下，为满足产甲烷菌的生长繁殖，SRT要求要求2030d，因此厌氧消化池的，因此厌氧消化池的HRT为为2030d。厌氧接触法：由厌氧接触法：由X Xe，故，故HRTSRT；而且而且X越大，越大，Xe越小，则越小，则HRT可以越短。可以越短。1.厌氧接触法厌氧接触法 厌氧接触法具有如下特点：厌氧接触法具有如下特点：耐冲击能力强耐冲击能力强（污泥浓度（污泥浓度510gMLVSS/L）消化池的容积负荷较普通消化池大大提高消化池的容积负荷较普通消化池大大提高 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液；料液；出水的水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和出水的水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气设备；脱气设备；混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中脱气不彻底，沉淀池中存在厌氧生化反应脱气不彻底，沉淀池中存在厌氧生化反应 1.厌氧接触法厌氧接触法 n存在问题：厌氧污泥上附着小的气泡，影存在问题：厌氧污泥上附着小的气泡，影响污泥的沉淀；且污泥在二沉池中还具有响污泥的沉淀；且污泥在二沉池中还具有活性，还会继续产生沼气，有可能导致已活性，还会继续产生沼气，有可能导致已下沉的污泥上浮。下沉的污泥上浮。n改进措施：改进措施：真空脱气设备（真空度为真空脱气设备（真空度为500mmH2O）；）；增加热交换器，使污增加热交换器，使污泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥的活性。泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥的活性。2.厌氧生物滤池厌氧生物滤池 l厌厌氧氧生生物物滤滤池池的的构构造造类类似似于于一一般般的的生生物物滤滤池池，但但池池顶顶密密封封，产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。l处理水所挟带的生物膜，在滤后沉淀池分离。处理水所挟带的生物膜，在滤后沉淀池分离。l按按水水流流方方向向，厌厌氧氧生生物物滤滤池池可可分分为为：升升流流式式、降降流流式式和和升升流式混合型。流式混合型。2.厌氧滤池厌氧滤池 l厌氧滤池（厌氧滤池（Anaerobic Filter，简称，简称AF）是世界上）是世界上最早使用的污水生物处理构筑物之一。最早使用的污水生物处理构筑物之一。l1891年，年，Scott-Moncrieff在英格兰建成了第一座在英格兰建成了第一座使用石质载体的池子，池子上部是滤层，污水自下使用石质载体的池子，池子上部是滤层，污水自下而上通过滤层，使污水得到净化。虽然这座池子只而上通过滤层，使污水得到净化。虽然这座池子只供处理供处理10人生活污水，也未冠以厌氧生物滤池之名，人生活污水，也未冠以厌氧生物滤池之名，但实质上可以称作厌氧生物滤池的首次应用实例。但实质上可以称作厌氧生物滤池的首次应用实例。l到到20世纪世纪60年代，美国的年代，美国的McCarty等人将厌氧生等人将厌氧生物滤池发展成为第一个高速厌氧反应器，容积负荷物滤池发展成为第一个高速厌氧反应器，容积负荷可达可达10-15kgCOD/m3.d。2.厌氧滤池厌氧滤池 厌氧生物滤池的主要优点是：厌氧生物滤池的主要优点是：l微微生生物物浓浓度度较较高高，能能承承受受较较高高的的有有机机负负荷荷及冲击负荷；及冲击负荷；l泥龄长，泥龄长，HRT较短，反应器的体积小；较短，反应器的体积小；l启动时间短，短时间停运后再启动容易；启动时间短，短时间停运后再启动容易；l不不需需搅搅拌拌和和回回流流污污泥泥，设设备备简简单单，操操作作方方便，能耗低。便，能耗低。2.厌氧滤池厌氧滤池 AF工艺计算与设计的主要内容：工艺计算与设计的主要内容：滤料的选择；滤料的选择；滤料体积的计算；滤料体积的计算；布水系统的设计；布水系统的设计；沼气系统的设计。沼气系统的设计。但目前尚无定型的设计计算程序。但目前尚无定型的设计计算程序。厌氧生物滤池的设计厌氧生物滤池的设计2.厌氧滤池厌氧滤池 1)滤料体积的计算：滤料体积的计算：V=Q（Si Se）/LvCOD2)常用设计参数：常用设计参数：n有机容积去除负荷可达有机容积去除负荷可达0.512 kgCOD/m3.d；n有机物去除率可达有机物去除率可达6095%；n滤料层的高度为滤料层的高度为25m；n相邻进水孔口距离相邻进水孔口距离12m（不大于（不大于2m）；）；n污泥排放口距离不大于污泥排放口距离不大于3m。厌氧生物滤池的设计厌氧生物滤池的设计2.厌氧滤池厌氧滤池 3)出水水质出水水质Se：取决于：取决于n对处理后出水的水质要求；对处理后出水的水质要求；n有机物去除率；有机物去除率；n所采用的有机负荷的高低。所采用的有机负荷的高低。4)有机容积负荷的影响因素：有机容积负荷的影响因素：n废水水质，包括有机物的种类和浓度；废水水质，包括有机物的种类和浓度；n滤料性质；滤料性质；n温度；温度；n其它，如：其它，如：pH值、营养物、有毒物质浓度等。值、营养物、有毒物质浓度等。（无可靠资料可借鉴时，小试或中试试验确定）（无可靠资料可借鉴时，小试或中试试验确定）3.3.升流式厌氧污泥反应器升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）vUpflow Anaerobic Sludge BlanketUpflow Anaerobic Sludge Blanket，简称，简称UASB:UASB:是荷兰农业大学是荷兰农业大学1974197419781978年间研制年间研制出来的一种高效厌氧生物反应器。据出来的一种高效厌氧生物反应器。据19931993年年的报道，国外至少已有的报道，国外至少已有300300多座生产规模处多座生产规模处理装置在运行，其中设备最大容积达理装置在运行，其中设备最大容积达15600m15600m3 3。2#3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）主要工艺特征：主要工艺特征：在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器；在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器；在反应器底部设置了均匀布水系统；在反应器底部设置了均匀布水系统；反应器内的污泥能形成颗粒污泥（直径反应器内的污泥能形成颗粒污泥（直径0.54mm，湿比重，湿比重1.041.08）；具有良好的沉降性能和很高）；具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性的产甲烷活性。3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）与厌氧接触法及厌氧生物滤池相比，与厌氧接触法及厌氧生物滤池相比，UASB的主要特点：的主要特点：污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度50gVSS/L以上，以上，污泥龄一般为污泥龄一般为30天以上；天以上；反应器的水力停留时间相应较短；反应器的水力停留时间相应较短；反应器具有很高的容积负荷；反应器具有很高的容积负荷；不仅适于处理高、中浓度的有机工业废水，也适于处不仅适于处理高、中浓度的有机工业废水，也适于处理低浓度的城市污水；理低浓度的城市污水；集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；无需设置填料，节省了费用，提高了容积利用率；无需设置填料，节省了费用，提高了容积利用率；一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌的作用；升气流起到搅拌的作用；构造简单，操作运行方便。构造简单，操作运行方便。UASBUASB反应器的组成反应器的组成n进水配水系统进水配水系统n反应区反应区n三相分离器三相分离器n出水系统出水系统n气室气室n浮渣收集系统浮渣收集系统n排泥系统等排泥系统等3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）UASBUASB反应器的型式反应器的型式1)开敞式开敞式UASB反应器：顶部不加密封，反应器：顶部不加密封，或仅加一层不太密封的盖板；多用于或仅加一层不太密封的盖板；多用于处理中、低浓度的有机废水；其构造处理中、低浓度的有机废水；其构造较简单，易于施工安装和维修。较简单，易于施工安装和维修。2)封闭式封闭式UASB反应器：顶部加盖密封，反应器：顶部加盖密封，液面与池顶之间形成气室；主要适用液面与池顶之间形成气室；主要适用于高浓度有机废水的处理；与传统的于高浓度有机废水的处理；与传统的厌氧消化池有一定的类似，其池顶也厌氧消化池有一定的类似，其池顶也可以做成浮动盖式。可以做成浮动盖式。3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）lUASB产生的剩余颗粒污泥在常温下可保存很长时产生的剩余颗粒污泥在常温下可保存很长时间而不损失活性，因此间而不损失活性，因此UASB采用剩余污泥接种，采用剩余污泥接种，可使反应器启动时间缩短到几天之内。可使反应器启动时间缩短到几天之内。l产气的搅拌作用使污泥床不断运动而与废水良好混产气的搅拌作用使污泥床不断运动而与废水良好混合，合，因此因此UASB一般不易形成沟流。一般不易形成沟流。l由于没有填料，由于没有填料，UASB有更大的空间容纳污泥，容有更大的空间容纳污泥，容积负荷比其它厌氧处理工艺更高。积负荷比其它厌氧处理工艺更高。l由于没有填料，由于没有填料，UASB在投资和运行成本上更节省，在投资和运行成本上更节省，能耗低，操作维护相对简易。能耗低，操作维护相对简易。升流式厌氧污泥反应器的特点升流式厌氧污泥反应器的特点3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）优点：优点：反应器内污泥浓度高；反应器内污泥浓度高；有机负荷高，水力停留时间短，中温消化；有机负荷高，水力停留时间短，中温消化；反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备；反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备；无混合搅拌设备；无混合搅拌设备；污泥床内不填载体，节省造价。污泥床内不填载体，节省造价。缺点：缺点：反应器内有短流的现象，影响处理能力反应器内有短流的现象，影响处理能力 运行启动时间长，对水质和负荷突变比较敏感运行启动时间长，对水质和负荷突变比较敏感3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）设计计算的主要内容：设计计算的主要内容：池型选择、有效容积以及各主要池型选择、有效容积以及各主要部位尺寸的确定；部位尺寸的确定；进水配水系统、出水系统、三相进水配水系统、出水系统、三相分离器等主要设备的设计计算；分离器等主要设备的设计计算；其它设备和管道如排泥和排渣系其它设备和管道如排泥和排渣系统等的设计计算。统等的设计计算。UASB反应器的设计计算反应器的设计计算组成：组成：进水配水系统进水配水系统反应区反应区三相分离器三相分离器出水系统出水系统气室气室浮渣收集系统浮渣收集系统排泥系统等排泥系统等 颗粒污泥的外观：颗粒污泥的外观：卵形、球形、丝形等；卵形、球形、丝形等；其平均直径为其平均直径为1 mm，一般为，一般为0.12 mm，最大可，最大可达达35 mm；反应区底部的颗粒污泥多以无机粒子作为核心，反应区底部的颗粒污泥多以无机粒子作为核心，外包生物膜；颗粒的核心多为黑色，生物膜的表外包生物膜；颗粒的核心多为黑色，生物膜的表层则呈灰白色、淡黄色或暗绿色等；层则呈灰白色、淡黄色或暗绿色等；反应区上部的颗粒污泥的挥发性相对较高；颗粒反应区上部的颗粒污泥的挥发性相对较高；颗粒污泥质软，有一定的韧性和粘性。污泥质软，有一定的韧性和粘性。UASB反应器中的颗粒污泥反应器中的颗粒污泥（了解）（了解）颗粒污泥的组成颗粒污泥的组成各各类类微微生生物物、无无机机矿矿物物以以及及有有机机的的胞胞外外多多聚聚物物等等，VSS/SS一般为一般为7090%；颗颗粒粒污污泥泥的的主主体体是是各各类类微微生生物物，包包括括水水解解发发酵酵菌菌、产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌、产产甲甲烷烷菌菌，有有时时还还会会有有硫硫酸酸盐盐还还原原菌等，细菌总数为菌等，细菌总数为141012个个/gVSS；颗颗粒粒污污泥泥中中C、H、N的的比比例例为为C约约为为4050%、H约约为为7%、N约约为为10%；灰灰分分含含量量因因接接种种污污泥泥的的来来源源、处处理理水水质质等等的的不不同同而而有有较较大大差差距距，一一般般灰灰分分含含量量可可达达8.855%。胞胞外外多多聚聚物物：在在颗颗粒粒污污泥泥的的表表面面和和内内部部，透透明明发发亮亮的的粘粘液液状状物物质质，主主要要是是多多聚聚糖糖、蛋蛋白白质质和和糖糖醛醛酸酸等；其存在有利于保持颗粒污泥的稳定性。等；其存在有利于保持颗粒污泥的稳定性。3)颗粒污泥的生物活性颗粒污泥的生物活性颗颗粒粒污污泥泥中中的的细细菌菌是是成成层层分分布布的的，即即外外层层中中占占优优势势的的细细菌菌是是水水解解发发酵酵菌菌，而而内内层层则是产甲烷菌；则是产甲烷菌；颗颗粒粒污污泥泥实实际际上上是是一一种种生生物物与与环环境境条条件件相相互互依依存存和和优优化化的的生生态态系系统统，各各种种细细菌菌形形成成了了一一条条很很完完整整的的食食物物链链，有有利利于于种种间间氢氢和种间乙酸的传递，因此其活性很高。和种间乙酸的传递，因此其活性很高。3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）4)颗粒污泥的培养条件颗粒污泥的培养条件培养出高浓度、高活性的颗粒污泥一般需要培养出高浓度、高活性的颗粒污泥一般需要13个月；个月；可以分为可以分为三个阶段三个阶段：启动期、颗粒污泥形成期、颗粒污：启动期、颗粒污泥形成期、颗粒污泥成熟期。泥成熟期。影响颗粒污泥形成的主要因素影响颗粒污泥形成的主要因素：接种污泥的选择；接种污泥的选择；维持稳定的环境条件，如温度、维持稳定的环境条件，如温度、pH值等；值等；初始污泥初始污泥负荷一般为负荷一般为0.050.1 kgCOD/kgSS.d，容积负荷一般应小，容积负荷一般应小于于0.5 kgCOD/m3.d；保持反应器中低的保持反应器中低的VFA浓度；浓度；表面水力负荷应大于表面水力负荷应大于0.3 m3/m2.d，以保持较大的水力分，以保持较大的水力分级作用，冲走轻质的絮体污泥；级作用，冲走轻质的絮体污泥；进水进水COD浓度不宜大浓度不宜大于于4000 mg/l，否则可采取水回流或稀疏等措施；，否则可采取水回流或稀疏等措施；进水进水中可适当提供无机微粒，特别可以补充钙和铁，同时应中可适当提供无机微粒，特别可以补充钙和铁，同时应补充微量元素补充微量元素(如如Ni、Co、Mo)。4.厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧膨胀床和厌氧流化床vAnaerobic Expanded/Fluidized Bed Reactor，简称，简称AEBR/AFBR：借鉴流态化技术的一种生物反应装：借鉴流态化技术的一种生物反应装置。置。v以小粒径载体（石英砂、活性炭、沸石、塑料颗粒以小粒径载体（石英砂、活性炭、沸石、塑料颗粒等，粒径多在等，粒径多在0.21mm）为流化粒料，污水作为）为流化粒料，污水作为流化介质，当污水以升流式通过粒料床体时，污水流化介质，当污水以升流式通过粒料床体时，污水上升流速使颗粒载体呈膨胀上升流速使颗粒载体呈膨胀/流化状态，污水与表流化状态，污水与表面生长厌氧生物膜的颗粒载体不断接触反应，达到面生长厌氧生物膜的颗粒载体不断接触反应，达到厌氧生物反应处理污水的目的。厌氧生物反应处理污水的目的。厌氧生物流化床厌氧生物流化床膨胀床：膨胀率膨胀床：膨胀率110120称称膨胀床，床体内膨胀床，床体内载体略有松动，载体略有松动，载体间空隙增加载体间空隙增加但仍保持互相接但仍保持互相接触。触。流化床：膨胀率流化床：膨胀率120170，上升流速增大到上升流速增大到可以使载体在床可以使载体在床体内自由运动而体内自由运动而互不接触。互不接触。出水回流：使载出水回流：使载体颗粒在反应器体颗粒在反应器内膨胀或形成流内膨胀或形成流化状态；化状态；4.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床v流态化能够最大程度使厌氧污泥与污水接触流态化能够最大程度使厌氧污泥与污水接触v颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小。此颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小。此外，颗粒表面生物膜厚度小，传质作用强。因此，外，颗粒表面生物膜厚度小，传质作用强。因此，生物化学过程进行较快，污水在反应器内的水力停生物化学过程进行较快，污水在反应器内的水力停留时间短，处理效率高。留时间短，处理效率高。v克服了厌氧生物滤池存在的堵塞和沟流问题。克服了厌氧生物滤池存在的堵塞和沟流问题。v高容积负荷使反应器体积减小，同时，由于其高度高容积负荷使反应器体积减小，同时，由于其高度与直径比例大于其它厌氧反应器，因此，厌氧生物与直径比例大于其它厌氧反应器，因此，厌氧生物流化床占地面积小。流化床占地面积小。厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床的主要特点流化床的主要特点厌氧流化床存在的主要问题厌氧流化床存在的主要问题v为了实现良好的流态化并使污泥与填料不致从反应为了实现良好的流态化并使污泥与填料不致从反应器流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小器流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这在工程上是难以实现的，因此，稳定和密度，但这在工程上是难以实现的，因此，稳定的流态化液难以保证。的流态化液难以保证。v为了获得高的水流速度以保证流态化，流化床需要为了获得高的水流速度以保证流态化，流化床需要大量的回流水，导致能耗增大，成本提高。大量的回流水，导致能耗增大，成本提高。v流化床设计中的一个重要问题是底部进水的均匀分流化床设计中的一个重要问题是底部进水的均匀分布，尽管出现了多种布水方式，但在生产规模的设布，尽管出现了多种布水方式，但在生产规模的设备中，均匀布水是非常困难的。备中，均匀布水是非常困难的。4.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床5.厌氧生物转盘（厌氧生物转盘（ARBC）vAnaerobic Rotating Biological Contactor Process，是，是Pretorius等等人于人于1975年废水反硝化脱氮处理时年废水反硝化脱氮处理时提出的，提出的，1980年年Tati等人开展了等人开展了ARBC用于处理有机废水的试验研用于处理有机废水的试验研究工作。究工作。v厌氧生物转盘的构造厌氧生物转盘的构造同同“好好”相似，不同的是相似，不同的是ARBC反应器是加反应器是加盖密闭的，圆盘全部浸没于水中。盖密闭的，圆盘全部浸没于水中。v厌氧生物转盘的组成厌氧生物转盘的组成盘片盘片密封的反应槽密封的反应槽转轴转轴驱动装置驱动装置微生物浓度高，有机负荷高，微生物浓度高，有机负荷高，HRT短，耐冲击负荷能力短，耐冲击负荷能力强强转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜保持较高活性转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜保持较高活性废水沿水平方向流动，反应槽高度小，节省了提升高度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，节能且便于操作一般不需回流，节能且便于操作不会发生堵塞，可处理含较高不会发生堵塞，可处理含较高SS的有机废水的有机废水多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果更好更好运行管理方便运行管理方便（缺点）盘片成本较高，使装置造价较高（缺点）盘片成本较高，使装置造价较高厌氧生物转盘的特点厌氧生物转盘的特点目前还多处于小试阶段目前还多处于小试阶段国外：对多种废水如牛奶废水、奶牛粪、生国外：对多种废水如牛奶废水、奶牛粪、生活污水等的研究表明：活污水等的研究表明：在进水在进水TOC为为1106000mg/L的范围内，的范围内，TOC的去除率可达的去除率可达6080%，有机负荷可达，有机负荷可达20gTOC/m3.d国内：对玉米淀粉废水和酵母废水的研究表国内：对玉米淀粉废水和酵母废水的研究表明：其明：其COD去除率可达去除率可达7090%，有机容积，有机容积负荷可高达负荷可高达3070 gCOD/m3.d厌氧生物转盘的应用情况厌氧生物转盘的应用情况（了解）（了解）水力停留时间水力停留时间进水水质进水水质有机负荷率有机负荷率系统的分级系统的分级影响厌氧生物转盘运行性能的因素影响厌氧生物转盘运行性能的因素6.厌氧挡板式反应器（厌氧挡板式反应器（ABR）vAnaerobic Baffled Reactor（ABR）是美国）是美国Macarty于于1982年开发的一种新型厌氧活性污泥法。年开发的一种新型厌氧活性污泥法。vABRABR的开发：的开发：l与与UASBUASB（1974197419781978）同步）同步l由厌氧生物转盘（由厌氧生物转盘（19751980）发展而来：）发展而来：ARBCARBC的的转盘不动，全为固定盘转盘不动，全为固定盘ARBCv构造及工艺流程构造及工艺流程l在反应器中设置多个垂直挡板，将反应器分隔为数个在反应器中设置多个垂直挡板，将反应器分隔为数个上向流和下向流的小室，使废水循序流过这些小室；上向流和下向流的小室，使废水循序流过这些小室；l上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较窄，上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较窄，60O导导流板便于送水入上向流的中心，使泥水充分混合，保流板便于送水入上向流的中心，使泥水充分混合，保持较高的污泥浓度；持较高的污泥浓度；l相当于多个相当于多个UASB反应器的串联；当废水浓度过高时，反应器的串联；当废水浓度过高时，可将处理后的出水回流（保持进水可将处理后的出水回流（保持进水510g/L）。）。v系列系列UASBUASB串连，具备串连，具备UASBUASB的工艺特点；的工艺特点；v良好的生物固体截留能力，无需三相分离器；良好的生物固体截留能力，无需三相分离器；v推流串连，良好的生物分布；推流串连，良好的生物分布；v工艺简单，投资省，运行费用低；工艺简单，投资省，运行费用低；v耐冲击负荷能力强，适应范围广；耐冲击负荷能力强，适应范围广；v固液分离效果好，出水水质好；固液分离效果好，出水水质好；v运行稳定，维护操作简便；运行稳定，维护操作简便；ABR的主要特点的主要特点7.复合厌氧法复合厌氧法l一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的厌氧处理法一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的厌氧处理法l目前开发的多为目前开发的多为UASB+AF复合而成的升流式厌氧污复合而成的升流式厌氧污泥床过滤器（泥床过滤器（Upflow Blanket Filter,UBF），），已经工已经工程应用，效果良好。程应用，效果良好。l实际工程中，为减小占地，需要实际工程中，为减小占地，需要UASB向空