第18章-厌氧生物处理

1、第 18 章 厌氧生物处理厌氧生物处理的开展第一代厌氧生物反响器化粪池、双层沉淀池，厌氧消化池等，特点： 水力停留时间HRT很长， 虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果不理想； 具有浓臭的气味，第二代厌氧生物反响器主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池 AF、上流式厌氧污泥床UASB反响器、厌氧流 化床AFB、AAFEB厌氧生物转盘ARBC和挡板式厌氧反响器等。主要特点： HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高； HRT与SRT别离，SRT相对很长，HRT那么可以较短，反响器内生物量很高。第三代厌氧生物反响器进UASE反响器的广泛应用，在其根底上以颗粒污泥为主要特征的颗粒污泥膨胀

2、床EGSB反响器和厌氧内循环IC丨反响器。厌氧生物处理的主要特征主要优点1能耗大大降低，而且还可以回收生物能沼气。2污泥产量很低。3 厌氧微生物可以对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或局部降解。主要缺点1厌氧生物处理过程中所涉及的生化反响过程较为复杂，因此在厌氧反响器运行过程中对 技术要求很高；2厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH 等环境因素非常敏感，也使得厌氧反响器的运行和应用受到很多限制和困难；3虽然厌氧生物处理工艺在处理高浓度的工业废水时常常可以到达很高的处理效率，但其 出水水质通常较差，一般需要利用好氧工艺进一步处理；4厌氧生物处理的气味较大；5对氨氮的去除效果不好，一

3、般认为在厌氧条件下氨氮不会降低，而且还可能由于原废水 中含有的有机氮在厌氧条件下的转化作用导致氨氮浓度的上升。18.3 厌氧生物处理根本原理Bryant 认为消化经历四个阶段：1. 水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解；2. 酸化；3. 乙酸化阶段 , 指进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化4. 第四阶段是甲烷化阶段。根据厌氧消化的两大类菌群， 厌氧消化过程又可分为两个阶段， 即： 酸性发酵阶段和碱 性发酵阶段，如 图 19-1 所示。两阶段理论将液化阶段和产酸阶段合称为酸性发酵阶段。 在酸性发酵阶段， 高分子有机 物首先在兼性厌氧菌胞外酶的作用下水解和液化， 然后渗入细胞体内，

4、在胞内酶的作用下转 化为醋酸等挥发性有机酸和硫化物。 pH 值下降。氢的产生，是消化第一阶段的特征，所以第一阶段也称作“氢发酵。兼性厌氧菌在分解有机物的过程中产生的能量几乎全部消耗作为有机物发酵所需的能 源，只有少局部合成新细胞。因此酸性消化时，细胞的增殖很少。 产酸菌在低 pH 值时也能 生存，具有适应温度、 pH 值迅速变化的能力。专性厌氧菌将消化过程第一阶段产生的中间产物和代谢产物均被甲烷菌利用分解成二 氧化碳、甲烷和氨，pH值上升。由于消化过程第二阶段的特征是产生大量的甲烷气体，所 以第二阶段称为“甲烷发酵。由于甲烷菌的生长条件特别严格，即使在适宜的条件下其增殖速度也非常小，因此甲烷化

5、过程控制污水或者污泥的厌氧消化进 程。厌氧消化两阶段示意图废水处理工艺中的厌氧微生物在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌non-menthanogens 和产甲烷细菌 menthanogens 。厌氧消化过程的非产甲烷菌和产甲烷菌的生理特性有较大的差异，对环境条件的要求迥异。产酸菌和产甲烷菌的特性参数参数产甲烷菌产酸菌对pH的敏感性7.27.0氧化复原电位Eh< -350mv 中温，< -560mv 高温< -150 200mv对温度的敏感性最正确温度： 3038 C, 5055 C最正确温度： 2035 C非产甲烷菌又称为产酸菌acidoge ns，它们能将有机

6、底物通过发酵作用产生挥发性有机酸VFA丨和醇类物质，使处理系统中液体的pH值降低。非产甲烷菌包括：1 水解发酵细菌群水解发酵细菌 hydrolytic-fermentative bacteria 主要参与复杂有机物的水解， 并通过乳酸发酵、乙醇发酵、丙酸发酵、丁酸发酵和混合酸发酵等将水解产物转化为乙酸、 丙酸、丁酸、戊酸等有机酸及乙醇。水解发酵细菌群具体包括：纤维素分解菌、碳水化合物 分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌。2 产氢产乙酸菌群产氢产乙酸菌群 H2 -producing acetogens有专性厌氧菌和兼性厌氧菌，它们将水解发酵菌群产生的挥发性有机酸和醇转化为乙酸、CO2 和 H2 。

7、3 同型产乙酸菌群同型产乙酸菌群 homo-acetogens 可将 CO2 或 CO3 2- 和 H 2 转化为乙酸。正 是由于同型产乙酸菌可利用 H2 ，因而可以保持系统中较低的氢分压，有利于厌氧发酵过程 的正常进行。x 10-56 mol/L 时才能生存。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷或一氧化碳和氢气合成甲烷； 另一组是将乙酸脱羧生 成甲烷和二氧化碳。迄今为止， 已经别离鉴定的产甲烷菌有 70 多种，分属于 3 个目， 7 个科， 19 个属。 常见的有，产甲烷丝菌属 Methanothrix 、产甲烷球菌属 Methanococcus 、产甲 烷杆菌属 Methanobacterium

8、 、产甲烷螺菌属 Methanospirillum 和产甲烷八叠球 菌属 Methanosarcina 等。厌氧消化机理和厌氧处理技术厌氧消化机理如 以下图 所示。产甲烷的串联代谢McCarty和Smith,198618.4厌氧消化的影响因素与控制要求甲烷发酵阶段是厌氧消化反响的控制阶段，因此厌氧反响的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。18.4.1 影响因素1.温度因素温度与有机物负荷、产气量关系见图：rpmD&1化温度与有机物负荷、产气量关系图消化温度与消化时间的关系见 图：温度与消化时间关系曲线2.0 C,当有3 C的变化时，就会抑制消化速率，有 5 C的急剧变化时，就会突然

9、停止 产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化。根据采用消化温度的上下，可以分为常温消化、中温消化35 C左右和高温消化54 C左右。1常温消化的温度为 1030 C，其优点是消化池不需升温设备和外加能源，建设费用低，原料用量少。但分解缓慢，产气少。2中温消化的产气量比常温消化高出许多倍。3高温消化温度的特点是原料分解快，产气量高，固体停留时间短和反响器容积小，但甲烷含量略低于中温和常温消化，并需消耗大量热能。 目前，利用太阳能来提高沼气池温度，增加产气率是新能源综合利用的方向之一。目前，废物的厌氧消化大多是在中温下进行的，但随着废物处理排放卫生指标的提高，高温厌氧消化越来越引起关注。高温条件对于

10、有机废物的降解和病原菌的杀灭是更有效的，尤其对于厌氧消化剩余物须用于土地处理的情况，高温处理更是必要的。几种常见病菌与寄生虫的死亡温度名称死亡温度名称死亡温度沙门氏伤寒二46 C以上不生长；5560 C ,30min鞭虫卵45 C ,60d 死亡 H菌内死亡血吸虫卵53 C ,1d 死亡56 C ,1h 内死亡;60 C ,15 20min死亡蝇蛆5156 C ,1d 死亡沙门氏菌数55 C ,1h 内死亡霍乱产弧菌65 C ,30d 死亡志贺氏杆菌绝大局部55 C ,1h死炭疽杆菌5055 C ,60d 死亡大肠杆菌亡;60 C ,1520min死亡布氏杆菌55 C ,60d 死亡阿米巴属5

11、0 C ,3 天死亡;71 C ,50min 内死亡猪丹毒杆菌50 C ,15d 死亡美洲钩虫45 C ,50min 内死亡猪瘟病毒5060 C ,30d 死亡流产布鲁土菌61 C ,3min 内死亡口蹄疫病毒60 C ,30d 死亡酿脓链球菌54 C ,10min 内死亡小麦黑穗病菌54 C ,10d 死亡化脓性细菌50 C ,10min 内死亡稻热病菌5152 C ,10d 死亡纟吉核分枝杆66 C ,1520min内死亡麦蛾卵60 C ,5d 死亡菌55 C ,45min 内死亡二化螟卵55 C ,3d 死亡牛结核杆菌5045 C ,510d死亡小豆象虫60 C ,4d 死亡蛔虫卵50

12、C ,3d 死亡晓虫卵50 C ,1d 死亡钩虫卵2.生物固体停留时间污泥龄与负荷1-0容积负荷和水力停留时间关系曲线3.搅拌和混合有机物的厌氧消化过程是微生物的代谢活动，因此需要微生物与物料之间始终保持良好的接触，使微生物不断接触到新的食料和进行高效的消化，搅拌是实现此目的的一种简单的有效方法。搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触时机，并使消化产物及时别离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加 快消化速度，提高产气量。消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法

13、包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些；泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以到达搅拌的目的；气体搅拌,将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，到达搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。4 .营养与C/N比除了矿物油和木质素外，自然界中的有机物质一般都能被微生物利用产生沼气，但不同的有机物产气量和产气速度不同，一般气体发生量是由消化物的组成所决定的。垃圾中几种物质厌氧消化产气量物质纤维素脂肪蛋白质沼气mL/g8301250704CH 4 5068

14、71CO 2 503229厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质， 又是厌氧消化微生物赖以 生长、 繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质， 在厌氧菌生命 活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。实验说明，碳氮比C/N丨在1216:1时厌氧菌最活泼，单位质量的有机物 产气量也最多。原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。假设C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，那么容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。各种废物的碳氮比C/N原料碳氮比原料碳氮比大便6 10:1厨房垃圾25:1小

15、便0.8:1混合垃圾34:1牛厩肥18:1初沉池污泥5:1鲜马粪24:1二沉池污泥10:1鲜羊粪29:1鲜猪粪13:15. 氨氮厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系统中的由于细胞的增殖很少故只有很少的氮转化为细胞，大局部可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。实验研究说明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH等形式存在于消化液中，NH对产甲烷菌的活性有比NH+更强的抑制能力。6. 有毒物质这类物质被称为抑制剂。抑有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动, 例如，消化系统中的微量的氧存在就会对产甲烷菌形成抑

16、制。制剂的种类也很多，包括局部气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。另外，厌氧消化过程中由于甲烷菌的生长受到了抑制， 挥发性脂肪酸和氢气的积累， 往往也 会导致消化系统崩溃。此外，还有一些抑制物质。 当其浓度超过限制值时， 也会对厌氧微生 物产生不同程度的抑制作用。对厌氧消化具有抑制作用的物质抑制物质浓度 /(mg/L)抑制物质浓度 /(mg/L)挥发性脂肪酸>2000Na3500 5500氨氮1500 3000Fe1710溶解性硫化物>200Cr 6+3Ca2500 4500Cr 3+500Mg1000 1500Cd150K2500 45007. 酸碱度、pH值

17、和消化液的缓冲作用厌氧微生物的生命活动、 物质代谢与pH有密切的关系，pH值的变化直接影响着消化 过程和消化产物，不同的微生物要求不同的 pH值，过高或过低的 pH对微生物是不利的, 表现在：1由于pH的变化引起微生物体外表的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收；2pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而 对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；3pH强烈地影响酶的活性， 酶只有在最适宜的 pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。厌氧消化体系中的产甲烷菌对pH的变化非常敏

18、感，大多数产甲烷菌适合的 pH范围在6.177.14之间，pH在6.87.2时产甲烷菌的活性最高。pH低于6.2时产甲烷效率明显下降是由于此时甲烷的形成速率低于有机酸的形成速率，此时，产甲烷菌的生长那么被明显抑制，而产酸菌的活性仍很旺盛，常导致pH降至4.55.0 ,这种酸化状态对甲烷菌是有毒害作用的。pH高于7.5时产甲烷效率的明显下降是由于NH+转变成了对产甲烷菌有毒的、非离子化的 NH。在实际运行中根据实际情况要投加碳酸氢钠、碳酸钠等缓冲物质。如果酸性过大，可在发酵液中加人适量的石灰；如碱性过大那么应及时投加新鲜的消化基质和水并排除局部消化 物。厌氧消化过程中沼气产量的估算用下式进行估算

19、：CnHaOba n _b H2Onab CO2nab CH42 22842284理论上认为，IgCOD厌氧条件下完全降解可以生成0.25 gCH4，相当于标准状态下的甲烷气体体积为；沼气中CO2和CH4的百分含量不仅与有机物的化学组成有关，还与其各自的溶解度有关；由于一局部沼气主要是其中的CO2会溶解在出水中而被带走，同时，一小局部有机物还会被用于微生物细胞的合成，所以实际的产气量要比理论产气量小。厌氧消化动力学在厌氧消化条件下，BOD5去除属于一级反响，其动力学公式如下:底物去除速率：ds SX kdt Ks S细菌增殖速率：dXdtbX细菌净比增殖速率卩(d-1):1 dX YkS bX

20、 dt Ks S细菌增殖速率与生物固体平均停留时间Bc的关系：11 dX YkS ,bc X dt Ks S由上式得S=Ks(1+bB c)/ 0 c(Yk -b)-1式中k单位质量细菌对底物的最大利用速率：质量/细菌质量S可降解的底物量：质量/体积X细菌浓度：质量/体积；dx/dt 细菌增殖速率：质量 /体积时间 Ks半速度常数：质量/底物体积；Y细菌产率：细菌质量/底物质量-ds/dt 底物去除速率：质量 /体积时间 b细菌衰亡速率系数：d-1底物降解速率E:E=(Sa- Se)/Sa x 100%式中Sa 原污泥可生物降解底物浓度mg/LSe剩余的可生物降解底物浓度mg/L18.5两级厌

21、氧与两相厌氧处理两级厌氧生物处理两级消化：根据沼气产生的规律设计。04812 1G 20242B 3090807060504030204(迸厨fK消优时间(d)消化时间与产气率关系曲线1. 目的：节省能量节省污泥加温与搅拌的局部能量2. 特点：第一级：加热3335C、搅拌。第二级：不加热2026C、不搅拌可视为污泥浓缩池用。3. 池两相厌氧生物处理两相厌氧消化：根据消化机理设计。1. 目的：改善厌氧消化条件，从而减少池容与能耗。2. 特点：第一相：n=100% t 停=1d处于水解与发酵、产氢产乙酸阶段即消化的第一、二阶段。 需加热、搅拌。第二相：n= 1517%'1 ;处于产甲烷阶段

22、即消化的第三阶段需加热、搅拌。3333. 产气量：1.0 1.3m /m 或 0.9 1.1m/kgB0B4. 优点：1总容积小2加热耗热量少，搅拌能耗少3运行管理方便18.6厌氧生物处理工艺与反响器早期的厌氧生物反响器早期的厌氧生物反响器的共同特点是：1处理废水的同时，也处理从废水中沉淀下来的污泥;2停留时间很长，出水水质也较差；进水出水b- Imhoff jfea.化粪池早期的厌氧生物反响器厌氧消化池1. 池形消化池的根本池形有圆柱形和蛋形两种。2. 构造消化池的构造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备、搅拌设备及加温设备等。1投配、排泥与溢流系统1污泥投配：生污泥

23、需先排入消化池的污泥投配池，然后用污泥泵抽送至消化池。2排泥：消化池的排泥管设在池底，依靠消化池内的静水压力将熟污泥排至污泥 的后续处理装置。3溢流装置：用以保持沼气室压力恒定。溢流装置必须绝对防止集气罩与大气相 通。溢流装置常用形式有倒虹管式、大气压式及水封式等3种。如以下图：大嵬in興需顶10.0(c)2沼气的收集与贮存设备由于产气量与用气量常常不平衡，所以必须设贮气柜进行调节。沼气从集气罩通 过沼气管输送倒贮气柜。贮气柜有低压浮盖式与高压球形罐两种：2i进岀气管3搅拌设备搅拌的目的是使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层， 缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。当消化池内各处污

24、泥浓度相差不超过10%时，被认为混合均匀。消化池的搅拌方法有沼气搅拌，泵加水射器搅拌及联合搅拌等3种可用连续搅拌；也可用间歇搅拌，在 510h内将全池污泥搅拌一次。1泵加水射器搅拌2联合搅拌法联合搅拌法的特点是把生污泥加温、沼气搅拌联合在一个装置内完成。3沼气搅拌沼气搅拌的优点是搅拌比拟充分，可促进厌氧分解，缩短消化时间。4加温消化池加温目的在于：维持消化池的消化温度中温或高温，使消化能有效地进行。 加温方法有两种：1用热水或蒸汽直接通入消化池或通入设在消化池内的盘管进行间接加热；缺点：使污泥的含水率增加，局部污泥受热过高及在盘管外壁结壳等。2池外间接加温，即把生污泥加温到足以到达消化温度、补

25、偿消化池壳体及管道的热 损失。优点：壳有效地杀灭生污泥中的寄生虫卵。如 图19-9所示:* =套管式热交换器池外间接加温用套管式泥一一水热交换器或热交换器兼混合器完成。1-污泥入口； 2-污泥岀口； 3-热媒进口； 4-热媒岀口3. 消化池的设计计算1消化池的池体设计p 污泥投配率。一般当采用高速消化池处理来自城市生活污水处理厂的剩余污泥时，在消化温度为3035 C时，投配率p可取618%在实际工程中，一般要求消化池不少于2个，以便轮流检修。2消化池的结构尺寸在确定了所需的消化池的有效容积后，就可计算消化池各部位的结构尺寸，其一般要求如下:1圆柱形池体的直径一般为 635m；2柱体高径之比为

26、1： 2； 3池总高与直径之比为 0.81.0 ；4池底坡度一般为 0.08 ；5池顶部的集气罩，高度和直径相同，一般为；6池顶至少设两个直径为的人孔。3消化池的工艺管道在消化池中还需要设置多种工艺管道，其中主要包括：污泥管：进泥管、出泥管、循环搅拌管； 上清液排放管； 溢流管； 沼气管； 取样管；等。4. 沼气的收集与利用1污泥消化过程中沼气产量的估算当污泥来自城市污水处理厂，生污泥含水率为 96%时：中温消化，投配率为 68%，产气率可 达1012 m3沼气/m3生污泥；高温消化，投配率为 68%产气率可达2226 m3沼气/m3生 污泥；投配率为1315%产气率可达1315 m3沼气/m

27、3生污泥。2沼气的收集在沼气管道沿程上应设置凝结水罐和阻火器等， 为防止在冬季结冰引起堵塞， 有时在沼气管 上还应采取保温措施。3沼气的贮存与利用一般需要采用沼气柜来调节产气量与用气量之间的平衡；调节容积一般为日平均产气量的 2540%，即 610 h 的产气量；沼气柜需要注意防腐和防火。18. 厌氧接触工艺厌氧接触法是在普通污泥消化池的根底上， 并受活性污泥系统的启示而开发的。 其流程 如下所示：厌氧生物接触法主要特征：在厌氧反响器后设沉淀池，污泥进行回流，结果使厌氧反响器内能维持较高的污泥浓度，可大大降低水力停留时间。根据生物固体平均停留时间，可得下式：弹十2兀式中二一一生物固体平均停留时

28、间，d;' 反响器中微生物浓度，g/m3；卩反响器容积，m ；上-一一出水微生物浓度，g/m3；° 处理废水流量，m3/d ；厂3-剩余污泥微生物浓度，g/m3；剩余污泥排放量，m*/d。假设系统的剩余污泥很少，甚至可做到不从系统排放剩余污泥，那么 改写为:vx _ tx式中，为水力停留时间，do18.6.4厌氧生物滤池1. 厌氧生物滤池的构造厌氧生物滤池是装填滤料的厌氧反响器。厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料外表，废水淹没地通过滤料， 在生物膜的吸附作用和微生物的代谢作用以及滤料的截留作用下，废水中有机污染物被去除。产生的沼气那么聚集于池顶部罩内，并从顶部引出。处理水那么

29、由旁侧流出。为了别离处理水挟出的生物膜，一般在滤池后需设沉淀池。2. 厌氧生物滤池的形式根据水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式和降流式两种形式。如以下图所示：原废水b升流式厌氧生物滤池3. 厌氧生物滤池的特点1由于填料为生物附着生长提供了较大的外表积，滤池中的微生物量较高，又由于生物膜停留时间长，平均停留时间长达100d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，因而不需污泥回流和搅拌设备;4启动或停止运行后再启动时间较短。但该工艺也存在一些问题

30、：处理含悬浮物浓度高 的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位最为严重。滤池的冲洗还没有简单有效的方法。厌氧生物转盘厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似，不同之处在于上部加盖密封，为收集沼气和防止液面上的空间有氧存在。厌氧生物转盘由盘片、密封的反响槽、转轴及驱动装置等组成。如下图19-12所示：園定盘片厌氧生物转盘构造图2.厌氧生物转盘的特点：1微生物浓度高，可承受高的有机物负荷；2废水在反响器内按水平方向流动，勿需提升废水，节能；3勿需处理水回流，与厌氧膨胀床和流化床相较既节能又便于操作；4处理含悬浮固体较高的废水，不存在堵塞问题；5由于转盘转动，不断使老化生物膜脱落，使生物膜经常保持较高的活性

31、;6有承受冲击负荷的能力，处理过程稳定性较强；7可采用多级串联，各级微生物处于最正确生存条件下；8便于运行管理。1866 UASB与厌氧膨胀颗粒污泥床反响器1.升流式厌氧污泥床的构造是一种结构紧凑的厌氧升流式厌氧污泥床在构造上的特点是集生物反响与沉淀于一体, 反响器。岀水堰 三相别离器颗粒污泯区升流式厌氧污泥床2.升流式厌氧污泥床的组成1进水配水系统2反响区3三相别离器三相别离器由沉淀区、回流缝和气封等组成；其主要功能有： 将气体沼气、固体污泥、 和液体出水分开； 保证出水水质； 保证反响器内污泥量；有利于污泥颗粒化。4出水系统5气室6浮渣收集系统7排泥系统3.升流式厌氧污泥床的特点:2容积负

32、荷率高，在中温发酵条件下，一般情况下可达10kgCOD/(ni d)左右甚至能够3高达1540 kgCOD/(m d),废水在反响器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。3设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需填充填料，也不需在反 应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。4. 升流式厌氧污泥床的类型1开敞式UASB反响器2封闭式UASB反响器5. 升流式厌氧污泥床的设计1有效容积及主要构造尺寸确实定UASE反响器的有效容积，一般将沉淀区和反响区的总容积作为反响器的有效容积进行考虑， 多采用进水容积负荷法确定，即：V Q S /Lv式中Q 废水流量，

33、m3/d ；Si 进水有机物浓度，mgCOD/l;Lv -COD容积负荷，kgCOD/m3.d。2三相别离器的设计三相别离器的设计要点： 沉淀区的设计：要求外表负荷应小于/m2.d ;集气罩斜面的坡度 应为5560 ;沉淀区的总水深应不小于，废水在沉淀区的停留时间应在1.52.0h之间；回流缝的设计； 气液别离效果的计算与校核；等。三相别离器单元几何尺寸关系见图18-12。v Ad bcg) d根本要求为：亡 丘；其中根据Stocks公式有：Vbbh3Vohi丄h3三相别离器单元几何尺寸关系厌氧膨胀床与厌氧流化床反响器1. 厌氧膨化床与厌氧流化床的工艺流程两相厌氧流化床工艺流程如以下图，床内充

34、填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.21mm废水从床底部流入，为使填料层膨胀,需将局部出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升速度。二相厌氧流化床流程图2. 厌氧膨化床与厌氧流化床的特点:1细颗粒的填料为微生物附着生长提供比拟大的比外表积，使床内具有很高的微生物3 浓度，一般为30gVSS/L左右，因此有机物容积负荷较高，一般为1040 kgCOD/(m d),水力停留时间短，耐冲击负荷能力强，运行稳定；2载体处于膨胀状态，能防止载体堵塞；3床内生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量少；4既可用于高浓度有机废水的厌氧处理，也可用于低浓度的城市污水

35、处理。厌氧流化床的主要缺点有：1载体流化能耗较大；2系统的设计要求高。厌氧折流板式反响器1.厌氧折流板式反响器的构造和工艺流程厌氧折流板式反响器及废水处理工艺流程如以下图。在反响器内垂直于水流方向设多块挡板来保持反响器内较高的污泥浓度以减少水力停留时间。挡板把反响器分为假设干个上向流室和下向流室。上向流室比拟宽，便于污泥聚集，下向流室比拟窄，通往上向流的导板下部边缘处加60°的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持较高的污泥 浓度，当废水CODt度高时，为防止出现挥发性有机酸浓度过高，减少缓冲剂的投加量和减少反响器前端形成的细菌胶质的生长，处理后的水进行回流，使进水C

36、OD稀释至大约510g/L，当废水COD度较低时，不需进行回流。V1T/号TT厌氧挡板反响器工艺流程图2.厌氧挡板式反响器的特点:(1 反响器启动期短。试验说明，接种一个月后，就有颗粒污泥形成，两个月就可以投 入稳定运行；(2) 防止了厌氧滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床的堵塞问题；(3 防止了升流式厌氧污泥床因污泥膨胀而发生污泥流失问题；(4 不需要混合搅拌装置；(5 不需载体。18 高温厌氧处理工艺一般认为，操作温度在50 C或者更高那么可称为高温， 嗜热菌在此条件下对废水中的有 机物进行消化，从而降解有机废物并通过产甲烷回收能量。高温厌氧生物处理技术主要有以下几个突出优点：1 .细菌生长速率

37、高，通常细菌在55 C时的生长速率是 30 C时的23倍，即其产甲烷活性较高；2 .病原菌的去除率较高，经高温厌氧消化的污泥和出水可用于灌溉和施肥；3 .剩余污泥产率低，虽然高温下细菌的生长速率高，但其衰亡速率也高，所以净污泥 产率低。高温厌氧消化的效果受到各种因素的影响，主要影响因素为：1 .温度和 pH 值：温度和 pH 值对高温厌氧消化工艺均有较大的影响。 在高温厌氧生 物反响器内微生物对温度的变化十分敏感， 温度的大幅度波动会对颗粒污泥的形成产生不利的影响，一般将温度变化控制在 12 C的范围内。厌氧处理体系中的pH值除了受进水 pH 值的影响外，还取决于代谢过程中建立的缓冲平衡。影响

38、缓冲平衡的参数有挥发性脂肪 酸、碱度和CO 2含量。高温厌氧颗粒的最适温度为 55 C,最适pH值为 6.5。2 .有机负荷：高负荷是高温厌氧的优势所在， 而事实上高负荷对于污泥颗粒的形成具 有重要作用， 可使底物更多地进入颗粒污泥内部， 从而允许大的颗粒污泥生长和存在。 而减 少反响器负荷那么会导致颗粒污泥强度降低， 负荷的波动会导致颗粒污泥的破碎。 要使反响器 可承受较高负荷，那么对反响器的设计有很高的要求。3 .挥发性脂肪酸：挥发性脂肪酸浓度也是控制高温厌氧反响器正确运行的重要指标。4 .微生物载体：在一些高温厌氧生物反响器中需要参加载体，加速颗粒污泥的形成， 例如厌氧滤床 (AF) 和

39、厌氧流化床 (AFB) ，在启动阶段投加惰性颗粒可以起到初期污泥精核 的作用， 利用颗粒的外表性质， 加快那些易于形成颗粒污泥的细菌在颗粒外表富集。 一般初 期加细小颗粒的体积不超过反响器体积的 2% 。5 上流式厌氧污泥床： UASB 具有负荷高， 能耗小， 无须填料和载体， 有效容积率高， 总运行本钱低等优点， 是目前应用最广泛的高速反响器之一。 UASB 用于高温厌氧条件下处 理有机废水的工艺在过去的十几年中已经得到了较多的研究。污泥颗粒化是大多数 UASB 反响器启动的目标和成功启动的标志。 影响颗粒污泥形成的因素 很多，废水类型、废水前处理、 pH 值、温度、有机负荷以及反响器的结构

40、等都会对其产生 一定的影响。有人利用 UASB 高温厌氧处理蔗糖 - 挥发性脂肪酸混合物，在相当长的时间 内反响器表现出了良好的稳定性。3个月内反响器的 COD负荷增加到1OOkg/( m3 d ), COD去除率增加到90%，生物产气率约为 50 m3/( m3 d )，没有出现明显的高温菌洗出现象。6 厌氧流化床： AFB 是在 UASB 根底上改良的反响器类型。在 AFB 中 , 由于反响 器中混合充分，且生物膜的分布比拟均一，所以 AFB 可以被看作连续流、全混流的均一微 生物体系。 AFB 依靠在惰性的填充微粒外表形成生物膜来保存厌氧污泥，而其中物质的传 递和混合那么依靠带有生物膜的微粒形成流化