废水厌氧生物处理

1、环环 境境 生生 物物 技技 术术第一节第一节 概述概述 第二节第二节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理第三节第三节 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法第四节第四节 厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用厌氧处理厌氧处理好氧处理好氧处理中、高浓度中、高浓度低浓度低浓度7-45kg BOD/m3.d0.4-1.0 kg BOD/m3.d高质燃料高质燃料剩余污泥剩余污泥低低高出高出10倍倍200400:5:1100:5:15-20天天3-10小时小时废水浓度废水浓度有机容积负荷有机容积负荷主要副产物主要副产物能耗能耗BOD:N:P水力停留时间水力停留时间第一节第一节

2、 概述概述1. 定义 厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵法。是在无氧条件下，通过厌氧微生物（anaerobic microbes）(兼性菌和厌氧菌)的代谢作用降解污泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼气(CH4 和CO2)。2. 发展历程（1）早期发展 18811950年厌氧生物处理法始于19世纪末。 1881年法国人Louis Mouras 将简易的沉淀池改进为污水处理构筑物，降解生活污水中的悬浮物1895年出现的化粪池处理粪便污泥1904年出现的双层沉淀池1950年出现高效的、可加温和搅拌的厌氧消化反应池，加快了厌氧技术的发展。以上，属于传统的厌氧反应器。（2）第二代厌氧反应器19

3、55年开发了厌氧接触法新工艺，标志着现代厌氧反应器的开端。进一步推动了厌氧技术的应用和发展。上世纪60年代末，McCarty等开发了厌氧生物滤池(AF) 1974年荷兰的Lettinga开发了上流式厌氧污泥床反应器（UASB）厌氧生物转盘、 UASB+ AF 。（3）第三代厌氧反应器 1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着膜膨胀床反应器（AAFEB）, 还有厌氧流化床（AFB）； 上世纪90年代后，出现了厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）。自上世纪30年代，厌氧消化过程被认为由不产甲烷的发酵性细菌和产甲烷的细菌共同进行的两阶段过程。

4、酸性发酵阶段：发酵性细菌把复杂有机物进行水解发酵，形成脂肪酸、醇类、CO2和H2； 甲烷发酵阶段：由产甲烷菌将第一阶段的发酵产物转化为CH4和CO2。1.1.两阶段理论：两阶段理论：参数参数产甲烷菌产甲烷菌产酸菌产酸菌对pH的敏感性敏感，最佳pH为6.8-7.2不太敏感，最佳pH为5.5-7.0氧化还原电位Eh -350mv（中温），-560mv（高温）0.40/COD0.40时为易生物降解； BODBOD5 5/COD0.30/COD0.30时为可生物降解； BODBOD5 5/COD0.30/COD0.30时为较难生物降解； BODBOD5 5/COD0.20/COD0.20时为不宜生物降

5、解。 按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法； 按投料、出料及运行方式分为分批式、连续式和半连续式； 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，又可分为一步厌氧消化与两步厌氧消化等； 厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式污泥床反应器等。工作原理2级(平流沉淀+厌氧污泥消化)缺点：污泥量少、易被带出，静态消化 用于处理来自厕所的粪便废水，或为生活污水的预处理液固分离处理污泥处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。生活污水处理系统示意图生活污水处理系统示意图 房屋下水管道废水排入化粪池，

6、房屋下水管道废水排入化粪池，一些固体物质沉淀析出，并发生厌氧一些固体物质沉淀析出，并发生厌氧分解。分解。 污水在池内的停留时间一般为污水在池内的停留时间一般为1224h1224h，澄清后的水流到分配槽，澄清后的水流到分配槽，出出水不能直接排入水体水不能直接排入水体，常在绿地下设，常在绿地下设渗水系统或由排水管网输出、汇总进渗水系统或由排水管网输出、汇总进入下一步处理。化粪池入下一步处理。化粪池污泥要定时清污泥要定时清理。理。房屋下水管道房屋下水管道化粪池化粪池分配槽分配槽渗水系统渗水系统 厌氧滤池（anaerobic filter又称厌氧固定膜反应器，是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。滤

7、池呈圆柱形，池内装放填料，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。v废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池； v废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。 厌氧生物滤池的特点v在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的孔隙中； v废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，有机物去除速度快；v厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进水部位高。对厌氧生物滤池采取如下改进： l出水回流； l部分充填

8、载体； l采用软性填料。 厌氧生物滤池的特点v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； v当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象。 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（anaerobic contact process)。n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。n厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)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。n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。厌氧接触法的特点厌氧接

9、触法的特点: :u通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为10-15g/L，耐冲击能力强； u消 化 池 的 容 积 负 荷 较 普 通 消 化 池 高 ， 中 温 消 化 时 ， 一 般 为 2 -l0kgCOD/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15-30天，而接触法小于10天；厌氧接触法的特点厌氧接触法的特点: :u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； u混合液经沉降后，出水水质好， u但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备 u厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点脱气沉降的方法脱气沉降的方法: :l真空脱气，由消

10、化池排出的混合液经真空脱气器(真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能； l热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却。 l絮凝沉降，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； l用超滤器代替沉淀池，以改善固液分离效果。（1 1）概述）概述u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。u污泥床反应器内没有人工载体，反应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。（2)

11、2)工作原理工作原理由图可见，UASB工作时，废水从反应器底部进入，与污泥床层的高浓度颗粒污泥接触，污染物被分解产生沼气。污水、污泥和沼气一起向上流动，进入反应器的上部的三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。（3） UASB反应器的构造和组成（3） UASB反应器的构造和组成进水配水系统 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。 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解。三相分离器 由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是把沼气、污泥和液体分开。 UASB反应器的构造和组成

12、出水系统 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。气室 也称集气罩，其作用是收集沼气。浮渣清除系统 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。排泥系统 其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥。 （4 4）特点）特点优点：有机负荷居第二代反应器之首,水力负荷满足要求;污泥颗粒化后 使反应器对不利条件的抗性增强;反应器内污泥浓度高有机负荷高，水力停留时间短，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；无混合搅拌设备污泥床内不填载体，提高了容积利用率，节省造价及避免堵塞问题。缺点：大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）进水SS要

13、求200mg/L，以免对污泥颗粒化不利或减少反 应区的有效容积，甚至引起堵塞在没有颗粒污泥接种的情况下，启动时间长对水质和负荷突然变化比较敏感要求水温高些，最好35左右。（5 5）颗粒污泥）颗粒污泥定义：颗粒污泥（Granular Sludge)是由菌体多样的自身固定化机制形成的高生物活性的一种生物聚体。厌氧污泥的主要聚集形式包括颗粒(granules)、 团体(pellets)、絮体（flocs)、絮状污泥(nocculent sludge)等。团体和颗粒是结构紧密的聚集体，这些聚集体沉降后呈现固定的形态。絮体和絮状污泥则是具有蓬松结构的聚集体，这些聚集体沉降后无固定形态。三种类型的颗粒污泥

14、： 杆菌颗粒 丝菌颗粒 球菌颗粒颗粒污泥的形成原理：细菌很容易在惰性材料表面上附着并结团污泥中存在大量的丝状菌，具有较强的附着能力消化可将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内分阶段进行。 第一段的功能是： 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 截留难降解的固态物质第二段的功能是： 保持严格的厌氧条件和pH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 截留悬浮固体，以改善出水水质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。在两相厌氧工艺中，最本质的特征是实现相

15、的分离，方法主要有： 化学法：投加抑制剂或调整氧化还原电位，抑制产甲烷菌在产酸相中的生长； 物理法：采用选择性的半透明膜使进入两个反应器的基质有显著的差别，以实现相的分离。 动力学控制法：利用产酸菌和产甲烷菌在生长速率上的差异，控制两个反应器的水力停留时间，使产甲烷菌无法在产酸相中生长。 目前应用的最多的相分离的方法，是最后一种，即动力学控制法。但实际上，很难做到相的完全分离。厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 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EGSB IC UBF第四节第四节 厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用 好氧生物处理与厌氧生物处理是由不同

16、的微生物种群起作用的，它们的生理特性不同，要求的环境条件不同，对污染物降解能力不同。因此，把好氧生物处理与厌氧生物处理合理组合，联合运用，实现高效治理废水的目的。v实际工业废水中有机物的浓度较高，COD 可以达到几万甚至几十万。 v高浓度有机废水用一种方法很难处理到要求的水平。 v所以需要用厌氧和好氧处理方法联合应用才能达到好的效果。此处仅举一例： 某制药厂废水的处理：废废水水 初次初次 沉 淀沉 淀池池换换热热器器上流上流 式厌式厌 氧污氧污 泥床泥床生 物生 物接 触接 触氧 化氧 化池池二次 沉淀池出水污泥回流污泥回流沼气沼气净化净化沼气沼气 利用利用沉渣利用沉渣利用某制药厂废水处理工艺流程某制药厂废水处理工艺流程车间排水，车间排水， COD 1000