第六章厌氧生物处理2013

1、第六章第六章 厌氧生物处理厌氧生物处理 第一节 厌氧生物处理的净化机理 第二节 厌氧微生物处理的影响因素 第三节 厌氧生物处理的特点 第四节 厌氧生物处理的分类 第五节 厌氧微生物的培养和驯化 第六节 厌氧生物处理的运行管理 福建省污废水处理设施运行管理培训福建省污废水处理设施运行管理培训 厌氧生物处理技术的发展 最早的厌氧生物处理技术的应用始于19世纪下半叶，至 今已有一百多年的历史，刚开始主要用于处理人类粪便。 化粪池(单室) Imhoff池 （双层沉淀池） 第一节第一节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理 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（包括兼氧微生物）

2、的生物化学作用，将废水中的各种 复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称 为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为 受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。 OH deds bcnNOHC cban2 420 9 2 NOHC ds CO deds CnCH de 27524 20858 34 2020 HCO ds CNH ds C 厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完成的复杂 的微生物学过程。将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段： 第一阶段为水解酸化阶段； 第二阶段为产氢产乙酸阶段； 第三阶段为产甲烷阶段。 4 76 20 24 52 28 72 水解产酸细

3、菌 产氢产乙酸细菌 产甲烷细菌 第一阶段 水解酸化阶段 复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水 解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生 挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂 肪酸。 水解产酸细菌是一个相当复杂而又庞大的细菌群，主要 包括纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂肪分 解菌、蛋白质分解菌、原生动物、真菌等。大多数为专性厌 氧菌，也有不少的兼性厌氧菌。 碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程 水解过程：不溶解大分子有机物经胞外水解酶的作用，在溶 液中分解为水溶性的小分子有机物，如氨基酸、脂肪酸、葡 萄糖

4、、和甘油等。水解过程是在细菌细胞表面或周围介质中 完成的。 酸化（发酵）过程：利用水解后的简单有机物在产酸细菌的 作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪 酸和醇类。这一过程是在细胞内进行的。 第二阶段 产氢产乙酸阶段 在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各 种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳数有 机酸时还形成CO2。 产氢产乙酸阶段就是进一步把有机物分解为可 以被甲烷菌直接利用的物质。 第三阶段 产甲烷阶段 产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此 过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化 碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前

5、者 约占总量的1/3，后者约占2/3。 344243 243 2422 22 )3/1(24 HCONHCHOHCOONHCH COCHCOOHCH OHCHCOH 产甲烷菌 产甲烷菌 产甲烷菌 占 上式可以看出有机物中的碳最终以甲烷、 二氧化碳等产物形式逸出。 二阶段理论 四菌群说 不产甲烷菌和产甲烷菌之间相互关系 1、不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需的基质； 2、不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的氧化还原电位条件； 3、不产甲烷菌为产甲烷菌消除了有毒物质，如苯酚等； 4、产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应解除反馈抑制； 5、产甲烷菌和不产甲烷菌共同维持环境中适宜的pH值。 水解产酸细菌 产

6、氢产乙酸细菌 产甲烷细菌 不产甲烷菌 甲烷细菌群甲烷细菌群 甲烷细菌对氧和其他氧化剂十分敏感，属于严格的专性厌氧菌，研 究表明，在氧浓度低于25ug/L的环境下才能良好生长。 根据甲烷细菌的形态可分为四类： 1.甲烷杆菌，杆状细胞，连成链或长丝状，或呈短而直的杆状； 2.甲烷球菌，球形细胞呈正圆或椭圆形，排列成对或成链； 3.甲烷螺旋菌，呈有规则的弯曲杆状和螺旋丝状； 4.甲烷八叠球菌，呈有规则的，大小一致的细胞堆积在一起。 其中甲烷八叠球菌甲烷化效率高。 迄今已得到确证的甲烷菌有43种，分属于3个目、6个科和13个属。 甲烷细菌除了能利用氢气/二氧化碳、乙酸、乙酸盐作为基质，还 有“三甲”甲

7、酸、甲醇和甲胺。 限制步骤 限制步骤是指当一个过程由一系列相互联系的生化反应组 成时，某一阶段的生化反应速率常常比其他阶段更慢，这一系 列反应最慢的阶段即为控制反应速率、决定反应速率或限制反 应速率的步骤。 厌氧消化三个阶段的反应速度由废水的性质而异，也就是 说对于不同的废水厌氧消化的限制步骤是不一样的。 a.对于含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的 废水，水解易成为反应速度的限制步骤； b.对于含简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般蛋白质等污染 物为主的废水，产甲烷易成为反应速度的限制步骤。 第二节第二节 厌氧微生物处理的影响因素厌氧微生物处理的影响因素 一般情况下，甲烷化阶段是厌氧消化反

8、应的控制阶段 （限制步骤），因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌 的影响因素为准。 温度 pH 有毒物质 营养物质的配比 搅拌 氧化还原电位 有机负荷 厌氧活性污泥 掌 握 了 解 温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。温 度适宜。细菌发育正常，有机物分解完全，产气量高。各类微生物 适宜的温度范围是不同的，一般可分为低温、中温、高温三个区。 低温消化温度：1030 中温消化温度：3035 高温消化温度：5056 一、温度一、温度 一般认为，产甲烷菌的温度 范围为560，在35和51 上下可以分别获得较高的消化效 率，温度为4045时，厌氧消 化效率较低。温度的急剧变化和 上下波

9、动不利于厌氧消化作用。 短时间内温度升降5，沼气产 量明显下降，波动的幅度过大时， 甚至停止产气。温度的波动，不 仅影响沼气产量，还影响沼气中 的甲烷含量，尤其高温消化对温 度变化更为敏感。因此，在消化 过程中要保持一个相对稳定的消 化温度。 温度对消化的影响 二、二、pHpH值值 甲烷细菌生长适宜的pH范围在6.87.2之间，而产酸细菌生长适宜的 pH范围在4.58之间，范围较甲烷菌广。 pH值条件失常首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制，使产酸过 程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解，从而使整个消化过程的各阶段 间的协调平衡丧失。若pH值降到5以下，对产甲烷菌生长抑制较大，同时 产酸作用

10、本身也受抑制，整个厌氧消化过程即停滞。即使pH值恢复到7.0 左右，厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高pH值时，只要恢复中性， 产甲烷菌能较快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态 下运行。最适pH值为7.07.2，pH6.87.2较为适宜。 三、有毒物质三、有毒物质 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质，都可 称为有毒物质。主要是一些存在工业废水中的重金属、 有机物和某些阳离子。 （见书上258页，表6-1污泥消化有害物质最大容许浓度） 四、营养物质的配比四、营养物质的配比 一般认为，厌氧法中碳:氮:磷控制为20O300:5:1为宜。 此比值大于好氧法中100:5:1，这与

11、厌氧微生物对碳素养分的 利用率较好氧微生物低有关。在碳、氮、磷比例中，碳氮比 例对厌氧消化的影响更为重要。 在厌氧处理时提供氮源，除满足合成菌体所需之外，还 有利于提高反应器的缓冲能力。若氮源不足，不仅厌氧菌增 殖缓慢，而且消化液缓冲能力降低。相反，若氮源过剩，氮 不能被充分利用，将导致系统中氨的过分积累，抑制产甲烷 菌的生长繁殖，使消化效率降低。 五、搅拌混合五、搅拌混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的 厌氧消化池，池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除池内 梯度（温度、底物、甲烷细菌），增加食料与微生物之间的 接触，避免产生分层，促进沼气分离。在连续投料的消化池 中，还使进

12、料迅速与池中原有料液相混匀。 搅拌的方法有:（1）机械搅拌器搅拌法；（2）消化液 循环搅拌法；（3）沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌， 还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用，提高 甲烷的产量。 六、氧化还原电位六、氧化还原电位 ORPORP或或EhEh （低电位可以被高电位氧化）（低电位可以被高电位氧化） 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之 一，甲烷菌细胞内具有许多低氧化还原电位的酶系，产甲 烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条 件是氧化还原电位不能高于-330mV。 在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下 完成，氧化还原电位为+0.1-0.1

13、V，而在产甲烷阶段，氧 化还原电位须控制为-0.3-0.35V（中温消化）与-0.56 -0.6V（高温消化），常温消化与中温相近。产甲烷阶段氧 化还原电位的临界值为-0.2V。 七、有机负荷七、有机负荷 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 的容积产气量则增多，反之亦然。 若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发酸将累 积而使pH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产甲烷作用停顿， 系统失败，并难以调整复苏。此外，有机负荷过高，则过高的水力负荷 还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。若有 机负荷过低，物料产气率或有机物去除率虽可提高，

14、但容积产气率降低， 反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，投资和运行费用提高。 八、厌氧活性污泥八、厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有 机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效 能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保 证。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性 能，前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应性和 活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲 烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与污泥的凝聚 性有关、与好氧处理一样，厌氧活性污泥的沉淀性能也以 SVI衡量。（如颗粒化污泥和絮状污泥） 第三节 厌氧生物

15、处理的特点 厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点： （1）应用范围广：既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。 （2）能耗低：无需曝气或微曝气，厌氧法产生的沼气可作为能源。 （3）负荷高：厌氧法为210kgBOD/(m3d)。 （4）剩余污泥量少，约为好氧法的1/10，且其浓缩性、脱水性良好。 （5）氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为200300:5:1 （6）厌氧处理过程有一定的杀菌作用。 （7）厌氧活性污泥可以长期贮存。 厌氧生物处理法也存在下列缺点： （1）厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长。 （2）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理。 （3）厌氧处理系统操作控制因素较为复

16、杂（沼气安全问题）。 第四节 厌氧生物处理的分类 一、普通厌氧消化池一、普通厌氧消化池 废水定期或连续进入池中，经 消化的剩余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。 为了使进料和厌氧污泥充分接 触、使所产的沼气气泡及时逸出而 设有搅拌装置，常用搅拌方式有三 种：（1）池内机械搅拌；（2）沼 气搅拌；（3）循环消化液搅拌。 排泥 常用加热方式有三种：（1）废水在消化池外先经热交换 器预热到定温再进入消化池；（2）热蒸汽直接在消化器内加 热；（3）在消化池内部安装热交换管。 普通消化池一般的负荷，中温为23kgCOD/(m3d),高温 为56kgCOD/(m3d)。 普通消化

17、池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较高或 颗粒较大的料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实 现，结构较简单。但缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装 置，消化器中难以保持大量的微生物细胞；对无搅拌的消化 器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接 触，温度也不均匀，消化效率低等缺点。 二、厌氧接触法二、厌氧接触法( (掌握掌握) ) 为克服普通消化池不 能持留或补充厌氧活性污 泥的缺点，在消化池后设 沉淀池，将沉淀污泥回流 至消化池，形成了厌氧接 触法，其工艺流程如右图 所示。该系统既使污泥不 流失、出水水质稳定，又 可提高消化池内污泥浓度， 从而提高设备的有机负荷 和处理效率。 为

18、了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，改善污泥的 沉降性能，目前采用以下几种方法脱气：（1）真空脱气， 由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污泥絮体上的气泡 除去，改善污泥的沉淀性能；（2）热交换器急冷法，将从 消化池排出的混合液进行急速冷却，如中温消化液35冷到 1525，可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀； （3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝 聚成大颗粒，加速沉降；（4）用超滤器代替沉淀池，以改 善固液分高效果。 厌氧接触法的特点：（1）通过污泥回流，保持消化池 内污泥浓度较高，一般为1015g/L,耐冲击能力强；（2） 消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，

19、一般为 25kgCOD/(m3d)，水力停留时间比普通消化池大大缩短， 如常温下，普通消化池为1530天，而接触法小于10天； （3）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液， 不存在堵塞问题；（4）操作简单运行稳定，混合液经沉淀 后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。 厌氧接触法还存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺 点。 三、上流式厌氧污泥床反应器（三、上流式厌氧污泥床反应器（UASBUASB）（掌握）（掌握） 1.布水系统 2.污泥床 4.沉淀区 UASB反应器主要结构如下： 5.气液固三相分离器 3.污泥悬浮层 1.布水系统（进水配水系统） 布水系统兼有均匀配水

20、和水力搅拌作用，使进水与污泥充分 接触，最大限度地利用反应器内的厌氧污泥，防止进水在通过污 泥层时出现沟流和死角。布水系统设计包括了进水方式的选择和 布水点的布置，其合理设计对于反应器的良好运行至关重要。 树枝管式配水系统穿孔管式配水系统多点多管配水系统 污泥床和污泥悬浮层组成UASB的反应区，是UASB反应器的核 心组成部分，是培养和富集厌氧微生物的区域，因而是有机污染 物被降解去除的主要场所。 2.污泥床 污泥床位于整个UASB反应器的底部，污泥床内具有很高的污 泥浓度，一般为4080g/L，最高可达150g/L，主要由高度发展的 颗粒污泥组成，具有优良的沉降性能，其沉降速度一般为1.2-

21、 1.4cm/s。污泥层对有机物降解量可达7090。 3.污泥悬浮层 污泥悬浮层位于污泥床上部，污泥浓度相对较小，通常为 1530g/L，主要由高度絮凝的污泥组成，而非颗粒污泥，沉速明 显小于颗粒污泥。悬浮污泥层承担1030的有机物降解量。 5.气液固三相分离器 是完成气、液、固体三相的分离，即将附着于颗粒污泥上的气 体分离，并收集反应区产生的沼气，通过集气室排出反应器；使分 离区的悬浮物沉淀下来，回落到反应区，有效防止厌氧污泥流失， 保证反应器中足够的生物量，降低出水中悬浮物的含量。三相分离 器同时具有传统废水生物处理工艺中的二沉池、污泥回流及气体收 集的功能。因此，三相分离器分离效果好坏直

22、接影响到整个反应器 的处理效果。 4.沉淀区 沉淀区位于UASB反应器的顶部，其作用是使由于水流的夹带作 用而随之上升至出水区的固体颗粒（主要是污泥悬浮层中的絮凝性 污泥）在沉淀区沉淀分离，并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到 反应区内，保持反应区稳定的生物量，同时实现均匀集水。 废水从污泥床底部进入，与污泥床中的 污泥进行混合接触，微生物分解废水中的有 机物产生沼气，微小沼气泡在上升过程中， 不断合并逐渐形成较大的气泡。由于气泡上 升产生较强烈的搅动，在污泥床上部形成悬 浮污泥层。气、水、泥的混合液上升至三相 分离器内，沼气气泡碰到分离器下部的反射 板时，折向气室而被有效地分离排出；污泥 和水

23、则经孔道进入三相分离器的沉淀区，在 重力作用下，水和泥分离，上清液从沉淀区 上部排出，沉淀区下部的污泥沿着斜壁返回 到反应区内。 上流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为3040g/L，高的可达60 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为1020kgCOD/(m3d)；（3）反应器内设 三相分离器，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；（4）无混合搅拌设备。投产运行正常 后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；（5）污泥床内不 填载体，节省造价及避免堵塞问题。 但反应器内有短流现象，影响处理能力；

24、进水中的悬浮 物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜 太高；运行启动时间长，对水质变化比较敏感。 UASB应用于高浓度有机废水处理时的允许容积负荷 UASB 反应器完全混合型 EGSB反应器厌氧滤池 厌氧塘流化床-复合床 工业上应用的UASB装置 四、厌氧生物滤池四、厌氧生物滤池（掌握）（掌握） 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。滤池中的生物膜不断地 进行新陈代谢，脱落的生物膜 随出水流出池外。 处理水 原废水 处理水 沼气 沼气 滤 料 原废水 滤 料 图19-10 厌氧

25、生物滤池 废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水 从池上部进入，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。 厌氧生物滤池的特点是：（1）由于填料为微生物附着生 长提供较大的表面积，滤池中的微生物量较高，生物膜停留 时间长，平均停留时间长达100天左右，因而可承受的有机容 积负荷高，COD容积负荷为216kgCOD/m3d，且耐冲击负荷能 力强；（2）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；（3）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；（4）启动或停止运行后 再启动比前述厌氧工艺法时间短。 但该工艺也存在一些问题：处理含悬浮物浓度高的有机 废水，

26、易发生堵塞，尤以进水部位更严重。其次滤料较贵。 滤池的清洗也还没有简单有效的方法。 主要用于处理含悬浮物较低的溶解性有机污染物废水。 五、厌氧流化床五、厌氧流化床 厌氧流化床工艺是借鉴流态化技术的一种生物反应装置， 它以小粒径载体为流化粒料，废水作为流化介质，当废水以升 流式通过床体时，与床中附着于载体上的厌氧微生物膜不断接 触反应，达到厌氧生物降解目的，产生沼气，于床顶部排出。 流化床操作的首要满足条件是： 上升流速即操作速度必须大于临界流 态化速度，而小于最大流态化速度。 上升流速应控制在1.21.5倍临界流 化速度。 厌氧流化床特点：（1）载体颗粒细，比表面积大，可 高达20003000

27、m2/m3左右，使床内具有很高的微生物浓度， 因此有机物容积负荷大，一般为1040kgCOD/m3d，水力停 留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；（2） 载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低浓度废 水均表现出较好的效能；（3）载体流化时，废水与微生物 之间接触面大，同时两者相对运动速度快，强化了传质过程， 从而具有较高的有机物净化速度；（4）床内生物膜停留时 间较长，剩余污泥量少；（5）结构紧凑、占地少以及基建 投资省等。但载体流化耗能较大，且对系统的管理技术要求 较高。 六、厌氧生物转盘和折流板反应器六、厌氧生物转盘和折流板反应器 厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似。不

28、同之处在于 盘片大部分(70以上)或全部浸没在废水中，为保证厌氧条件 和收集沼气，整个生物转盘设在一个密闭的容器内。厌氧生物 转盘由盘片、密封的反应槽、转轴与驱动装置等组成，其构造 如图所示。对废水的净化靠盘片 表面的生物膜和悬浮在反应槽中 的厌氧菌完成，产生的沼气从反 应器顶部排出。由于盘片的转动， 作用在生物膜上的剪力可将老化 的生物膜剥落，在水中呈悬浮状 态，随水流出槽外。 厌氧折流板反应器是从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘不转 动即变成厌氧折流板反应器。折流板反应器与生物转盘相比，可减少盘的 片数和省去转动装置。其工艺流程如下图所示。在反应器内垂直于水流方 向设多块挡板来维持较高

29、的污泥浓度。挡板把反应器分为若干上向流室和 下向流室，上向流室比下向流室宽，便于污泥的聚集。通往上向流的挡板 下部边缘处设有导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合。 因而无需混合搅拌装置，避免了厌氧滤池和厌氧流化床的堵塞问题和能耗 较大的缺点，启动期比上流式厌氧污泥床短。 七、水解（酸化）法七、水解（酸化）法（掌握）（掌握） 水解和酸化是无法截然分开的，这是由于水解细菌实际上是 一种由水解能力的发酵细菌。水解是耗能过程，发酵细菌付出能 量进行水解的目的是为了获取能进行发酵的水溶性底物，并通过 细胞内的生化反应取得能量，同时排出代谢产物（厌氧消化条件 下主要为各种有机酸）。 水解（酸

30、化）过程的影响因素（水解（酸化）过程的影响因素（P263P263） 1.pH值：最佳pH值范围5.56.5 2.水温：水解微生物对低温变化适应性强 3.底物的种类和形态：分子量、粒径等 4.污泥生物固体停留时间（SRT）：由排除剩余污泥来控制 5.水力停留时间（HRT）：应通过试验确定 八、两相厌氧法和复合厌氧法八、两相厌氧法和复合厌氧法 两相厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中 进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反 应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池 组成的复合厌氧法 。 第三代厌氧生物反应器 EGSB IC UBF 厌氧膨胀颗粒污泥床厌

31、氧膨胀颗粒污泥床 内循环反应器内循环反应器 升流式污泥床过滤器升流式污泥床过滤器 第三代厌氧生物反应器的共同特点 v微生物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； v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； v具有较大的高径比，一般在510以上； v占地面积小。 第三代厌氧生物反应器的主要技术性能 技术指标EGSBICUBF 反应器高度（m）121618241214 流速（包括回流） （m/h） 2.51261628 回流比20300203005100 微生物SS浓度 （g/L） 5010045924085 出水悬浮物SS浓 度（mg/L） 10602

32、01001045 第五节第五节 厌氧微生物的培养与驯化厌氧微生物的培养与驯化 厌氧消化系统的启动就是完成厌氧活性污泥的培 养或甲烷菌的培养。 一、培菌前的准备工作（p275） 1.人员准备 2.设备准备 3.其他准备工作 二、培菌方法（污泥厌氧消化） 1.接种培养法 2.逐步培养法 接种污泥培养法是指采用正在运行的厌氧处理装 置中的厌氧污泥作为种泥进行微生物培养的方法。对 于污泥厌氧消化，接种污泥培养法是向厌氧消化装置 中投入体积为总容积的1030厌氧菌种污泥，再 加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温 速度保持1/h，直到达到消化温度，并维持消化温度， 稳定一段时间（3-5d），使污

33、泥达到成熟。 逐步培养法是指向厌氧消化池内逐步投入生污泥， 使生泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。培养 时间较久，一般历时610个月左右，才能完成甲烷 菌的培养。 三、培菌的注意事项 加快培养启动过程 控制污泥投加量 无须加入营养物质 沼气安全问题 针 对 污 泥 的 厌 氧 消 化 厌氧消化菌繁殖速度较慢，为加快培 养启动过程，除投入接种污泥外，还 应做好厌氧消化污泥的加热。 厌氧消化污泥培养，初期生污泥投加 量与接种污泥的数量及培养时间有关, 早期可按设计污泥量的3050投 加，到60d左右，可逐渐增加投泥量。 由于活性污泥中C、N、P等营养是均 衡的，能够满足厌氧微生物生长繁殖 的需要

34、。 污泥厌氧消化系统产生沼气时间早， 气量大，为防止爆炸，投泥前先用N2 将输气管路系统中的空气置换出去。 四、菌群的驯化(p276) 驯化的目的是选择适应实际污废水水质情况的微 生物，淘汰无用的微生物，对于厌氧生物处理工艺， 是通过驯化使厌氧菌成为优势菌群。 驯化的具体做法首先是保持工艺的正常运转，然 后严格控制工艺控制参数，DO控制在0.1mg/L以下， 外回流比50%100%，内回流比200%300%，并且每 天排除日产泥量30%50%的剩余污泥。在这过程中每 天监测进出水水质指标，直到达到设计要求。 第六节第六节 厌氧生物处理的运行管理（厌氧生物处理的运行管理（UASB） UASB反应

35、器良好运行的三个重要前提是： 1）反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥； 2）由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作 用； 3）设计合理的三相分离器，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。 一、水质分析项目与运行控制指标(p277) 三个方面内容 水质分析的项目 水质监测的频次 运行控制指标 1、水质分析的项目 反应处理效果的 项目 反应污泥情况的 项目 反应污泥营养和 环境条件的项目 进出水总的可溶解性的BOD、COD、 进出水总的和挥发性的SS、进出水 的有毒物质（对应工业废水） 污泥沉降比（SV）、MLSS、 MLVSS、SVI、溶解氧、微生物观 察等 氮、磷、pH、

36、水温等 2、水质监测的频次 一般SV和溶解氧最好每24h测定一次，至少每班一 次；微生物观察最好每班一次；除氮、磷、MLSS、 MLVSS、SVI可定期测定外，其他各项应每天测一次。 水样除溶解氧外，均取混合水样。 每天还需记录进水量、回流污泥量、剩余污泥量、剩 余污泥的排放规律和浓度、电耗等。 3、运行控制指标 项目允许范围最佳范围分析方法/仪器 pH6.47.86.57.5pH计 氧化还原电位 ORP/(mV) -490-550-520-530ORP计 挥发性脂肪酸VFA （以乙酸计）/(mg/L) 50250050500比色法或气相 色谱法 碱度ALK（以 CaCO3计）/(mg/L)

37、1000500015003000滴定法 VFA/ALK0.10.50.10.3- 沼气中CH4体积含量5560气相色谱法 （TCD检测器） 沼气中CO2体积含量4035 二、UASB反应器的初次启动 UASB反应器初次启动通常指对一个新建的 UASB系统以未经驯化的非颗粒污泥接种，使反应 器达到设计负荷和有机物去除效率的过程。通常 这一过程伴随着污泥颗粒化的完成，因此也称为 污泥的颗粒化。 UASB反应器启动的目标和启动成功的标志是 颗粒污泥化。 UASB初次启动的过程 分三个阶段 启动的初期 启动的中期 启动的后期 划分依 据为反 应器负 荷大小 反应器负荷低于2kgCOD/(m3d) 反应

38、器负荷25kgCOD/(m3d) 反应器负荷大于5kgCOD/(m3d) 洗出的污泥仅限于种泥中非常细小的分散 污泥，洗出原因主要是水的上流数度和逐 渐产生的少量沼气。 洗出量增大，大多为絮状污泥，洗出原因 主要是产气和上流速度增加引起污泥床的 膨胀。颗粒污泥从反应器底部开始形成。 这阶段末期，污泥洗出由于颗粒污泥形成 而减少。 絮状污泥迅速减少，颗粒污泥加速形成使 得反应器大部分被颗粒污泥所充满，此时 反应器最大负荷可超过50kgCOD/(m3d)。 UASB初次启动的要点 启动的要点 对启动初期的 目标应明确 进液的浓度 启动前应了 解废水特征 不能追求反应器的处理效率、产气率的改进 和出

39、水的质量等，初期目标是是反应器逐渐 进入工作状态，即菌种的活化过程。 废水浓度低于5000mgCOD/L时，不用稀释直 接进液。 主要是针对工业废水，其种类非常多，成分 复杂。 负荷增加的 操作方法 以出水VFA浓度来确定负荷增加，出水VFA浓 度过高意味着甲烷菌活力不够或环境因素使 甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分；低于 3mmol/L认为反应器运行状态良好。 当负荷上升当负荷上升2kgCOD/(m2kgCOD/(m3 3d)d)后促进颗粒污泥形成的启动操作要点：后促进颗粒污泥形成的启动操作要点： 出水VFA一旦低于3mmol/L即增加反应器负荷。 使细小分散的污泥洗出，不回流。 使反应

40、器保持最佳的细菌生长条件。一般地，PH=6.87.5；温 度3038（中温范围）或5358 （高温范围）；保持 微生物生长所需的营养与微量元素。 为防止过负荷，在每次增加负荷时总是小于50。 以显微镜和放大镜作为污泥的镜检。启动大约6周后，在400 1000倍放大倍数下应当看到污泥中的丝状物。初期形成的污泥微 小粒子应当是相当坚固的，可用40 80倍的放大镜检查其外观。 使用污泥的比产甲烷活性作为参考，使反应器负荷不至于超过 污泥的最大降解能力。 当HRT达到大约5d时，开始降低稀释用水量；在HRT小于20h时， 对于COD浓度小于15g/L的废水，稀释不再是必需的了；如果废水 浓度大于15g

41、/L，则需要出水的循环。 三、UASB反应器的二次启动 UASB反应器的二次启动是指直接采用颗粒污泥 作为种泥来启动一个UASB反应器的过程。新启动的 反应器在选择种泥时应尽量使种泥的原处理废水种 类与拟处理的废水种类一致，废水种类与性质越接 近，驯化所需的时间就越少，从而大大缩短启动时 间。此外，不同温度范围的种泥也会延长启动时间。 二次启动进液浓度在开始时一般与初次启动相当， 但可以相对迅速的增大进液浓度，增大负荷。 颗粒污泥来源：原有的UASB反应器；购买 现成的颗粒污泥产品。 四、厌氧消化过程的控制参数 1、有机负荷 在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷， 即厌氧消化反应器单位有效容积每天接受的有机物 量kgCOD/(m3d)。 对于悬浮生长的工艺(如：UASB、传统消化池、 厌氧接触法等)，也有用污泥负荷表达的，反应器内 单位重量的污泥每天接纳的有机物量，称为污泥负 荷，即kgCOD/(kgMLSSd)。 四种表示方法 在污泥消化中，有机