污水处理厌氧系统培训资料

1、污水处理厌氧系统培训资料1 培培训训的的主主要要内内容容Technology improves environment, Innovation brings values 1234厌氧反应概述厌氧反应概述厌厌氧氧处理技术的优势和不足处理技术的优势和不足反应机理反应机理厌氧反应器类型厌氧反应器类型及主要设备及主要设备2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型一、一、厌氧反应概述：厌氧反应概述： 利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为

2、废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。上世纪这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。上世纪70年代以来，厌氧反应器在研究和应用方面取得了长足年代以来，厌氧反应器在研究和应用方面取得了长足进步。特别是水力停留时间（

3、进步。特别是水力停留时间（HRT）与生物固体停留时间（）与生物固体停留时间（SRT）的分离而导致高效反应器的研制和推）的分离而导致高效反应器的研制和推广，使污水厌氧处理技术成为污水生物处理两大技术之一。从已开发的反应器系统来看，升流式厌氧污广，使污水厌氧处理技术成为污水生物处理两大技术之一。从已开发的反应器系统来看，升流式厌氧污泥床（泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（）、膨胀颗粒污泥床（EGSB）、内循环（）、内循环（IC）反应器、厌氧折流板反应器（）反应器、厌氧折流板反应器（ABR）及其衍）及其衍生的其它系统应用最广。这些反应器内部能自然生成具有出色降解有机物能力的和优越沉降性能的厌氧生的其

4、它系统应用最广。这些反应器内部能自然生成具有出色降解有机物能力的和优越沉降性能的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥。 2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、厌氧二、厌氧反应机理：反应机理：两阶段理论两阶段理论20世纪世纪3060年代，被普遍接受的是年代，被普遍接受的是“两阶段理论两阶段理论”v第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和和H2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：等；主要参与反应

5、的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速）生长速率快，率快，2）对环境条件的适应性（温度、）对环境条件的适应性（温度、pH等）强。等）强。 v第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷）；产甲烷细菌的主要特点是：细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；）生长速率慢，世代时间长；2）对环

6、境条件（温度、）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。敏感，要求苛刻。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：两阶段理论两阶段理论2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：三三阶段理论阶段理论v 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质；能真实反映厌氧反应过程的本质；v厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（厌氧

7、微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；外的醇类；v 上世纪上世纪70年代，发现原来认为是一种被称为年代，发现原来认为

8、是一种被称为“奥氏产甲烷菌奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另一（一种产氢产乙酸细菌），另一种细菌则利用种细菌则利用H2和和CO2产生产生CH4（一种真正意义上的产甲烷细菌（一种真正意义上的产甲烷细菌嗜氢产甲烷细菌）嗜氢产甲烷细菌）；因而，提出了厌氧消化过程的；因而，提出了厌氧消化过程的“三阶段理论三阶段理论”：2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：三三阶段理论阶段理论2、污污水水预预处处理理段段基

9、基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：四四阶段理论（四菌群学说）阶段理论（四菌群学说）v 几乎提出几乎提出“三阶段理论三阶段理论”的同时，又有人提出了厌氧消化过程的的同时，又有人提出了厌氧消化过程的“四菌群学说四菌群学说”：v 实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌同型产乙酸菌，其主要同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸。但研究表明，实际上这一部分合成为乙酸。但研究表明，实际上这一部分由由H2/CO2合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总

10、乙酸量的合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。左右。v 总体来说，总体来说，“三阶段理论三阶段理论”、“四阶段理论四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。面和较准确的描述。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：厌氧消化过程中的主要微生物厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。1、发酵细菌（产酸细菌）：、发酵细菌（产酸细菌）：2、产氢产乙酸菌：产氢产乙酸菌：

11、v产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。v 注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉

12、。消耗掉。v3、产甲烷菌产甲烷菌v产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物乙酸和乙酸和H2/CO2转化为转化为CH4和和CO2，使厌氧消化过程得以顺，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，但营养型产甲烷菌，一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般

13、来说有70%左右的甲烷是来左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解；自乙酸的氧化分解；2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反应机理：反应机理：厌氧生物处理的影响因素厌氧生物处理的影响因素产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素；主要影响因素有：温度、要讨论影响产甲烷菌的各项因素；主要影响因素有：温度、pH值、氧化还原电位、营养物质、值、氧化还原电位、营养物质、F/M比、比、有毒物质等。有毒物质等。 。1、温度：、温

14、度：温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；相应地，厌氧消化分为：高温消化（相应地，厌氧消化分为：高温消化（55 C左右）和中温消化（左右）和中温消化（35 C左右）；高温消化的反应速率约为中温消左右）；高温消化的反应速率约为中温消化的化的1.51.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好；随

15、着新型厌氧反应器的开发研究时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好；随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物量很大），因此可以在常温条件下和应用，温度对厌氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物量很大），因此可以在常温条件下（2025 C）进行，以节省能量和运行费用。）进行，以节省能量和运行费用。2、pH值和碱度：值和碱度：vpH值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素；重要原因：产甲烷菌对值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素；重要原因：产甲烷菌对pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范

16、值范围为围为6.87.2，在，在8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化；厌氧体系中的时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化；厌氧体系中的pH值值受多种因素的影响：进水受多种因素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等；厌氧体系是一个的溶解平衡等；厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；一般来说：系统中脂肪酸含量的增加（累值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；一般来说：系统中脂肪酸含量的增加（累积

17、），将消耗积），将消耗 ，使，使pH下降；但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生下降；但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生 ，使系统的，使系统的pH值回升值回升。v碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素，但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力，碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素，但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力，维持合适的维持合适的pH值；厌氧体系一旦发生酸化，则需要很长的时间才能恢复。值；厌氧体系一旦发生酸化，则需要很长的时间才能恢复。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型二、二、反

18、应机理：反应机理：厌氧生物处理的影响因素厌氧生物处理的影响因素产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素；主要影响因素有：温度、因素；主要影响因素有：温度、pH值、氧化还原电位、营养物质、值、氧化还原电位、营养物质、F/M比、有毒物质等。比、有毒物质等。 。3、氧化还原电位：、氧化还原电位：严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件；非产甲烷菌可以在氧化还原电位为严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条

19、件；非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100 -100mv的环境正常生长和活动；产甲烷菌的最适氧化还原电位为的环境正常生长和活动；产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150 -400mv，在培养产甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高，在培养产甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于于-330mv；4、营养要求：、营养要求：5、F/M比：比：v厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高，一般可达厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高，一般可达510kgCOD/m3.d，甚至可达，甚至可达5080 kgCOD/m3.d；无传氧的限制；可以积聚更高的生物量。无传氧的限制；可以积聚更高的生物量。v产酸阶段的反应速率

20、远高于产甲烷阶段，因此必须十分谨慎地选择有机负荷；产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段，因此必须十分谨慎地选择有机负荷；v高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷；高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷；v高的有机容积负荷可以缩短高的有机容积负荷可以缩短HRT，减少反应器容积。，减少反应器容积。v6、有毒物质：、有毒物质：v常见的抑制性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物；常见的抑制性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物；v 氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂；但浓度过高，则会对厌氧消化过程产生毒害作用；抑制浓度为氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂；

21、但浓度过高，则会对厌氧消化过程产生毒害作用；抑制浓度为50200mg/l，但驯化后，适应能力会得到加强。，但驯化后，适应能力会得到加强。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型三、三、厌气处理技术的优势和不足：厌气处理技术的优势和不足： 优势：优势：v可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。v耗能少耗能少,运行费低运行费低,对中等以上对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.v回收能源回收能源,理

22、论上讲理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷可产生纯甲烷0.35m3,燃值燃值(3.9310-1J/m3)，高于天然气，高于天然气(3.9310-1J/m3)。以日排。以日排10t COD工厂为例工厂为例,按按COD去除去除80%,甲烷为理论值甲烷为理论值80%计算，日计算，日产沼气产沼气2240m3,相当于相当于2500m3天然气或天然气或3.85t煤煤,可发电可发电5400Kwh.v设备负荷高、占地少。设备负荷高、占地少。v剩余污泥少剩余污泥少,仅相当于好氧工艺仅相当于好氧工艺1/61/10.v对对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求等营养物需求低，好氧工艺要求C：N:P=100:5:1,厌氧工艺

23、为厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。v可直接处理高浓有机废水可直接处理高浓有机废水,不需稀释。不需稀释。v厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。适合间断和季节性运行。v系统灵活系统灵活,设备简单设备简单,易于制作管理，规模可大可小。易于制作管理，规模可大可小。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型三、三、厌气处理技术的优势和不足：厌气处理技术的优势和不足： 不足不足：v对温度、对温度、pH等环境因素较敏感；等环境因素较敏感；v处理出水水质较差，需进一步利用

24、好氧法进行处理；处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；v气味较大；气味较大；v对氨氮的去除效果不好；等等对氨氮的去除效果不好；等等2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史：简史：v实际上，厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在实际上，厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881年由法国的年由法国的Louis Mouras所发明的所发明的“自动净化器自动净化器”开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水

25、（如化粪池、双层沉淀池等）开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在通称为和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器第一代厌氧生物反应器”，它们的共同特点是：，它们的共同特点是： 水水力停留时间（力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRT会长达会长达90天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的化池的HRT也还长达也还长达2030

26、天；天； 虽然虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好； 具有浓臭的气味，因为在具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城。以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城市污水

27、已经十分成功。市污水已经十分成功。 v但是，当进入上世纪但是，当进入上世纪50、60年代，特别是年代，特别是70年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生

28、物处理工艺又被统一正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为称为“第二代厌氧生物反应器第二代厌氧生物反应器”，它们的主要特点有：，它们的主要特点有： HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高； 主要包括：厌氧主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（）反应器、厌氧流化床（AFB）、厌氧生物转盘（）、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反）和挡板式厌氧反应器等；应器等； HRT

29、与与SRT分离，分离，SRT相对很长，相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。以上这些特点彻底改变了原来人们对厌则可以较短，反应器内生物量很高。以上这些特点彻底改变了原来人们对厌氧生物过程的认识，因此其实际应用也越来越广泛。氧生物过程的认识，因此其实际应用也越来越广泛。 v进入进入20世纪世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（）反应器和厌氧内循环（IC）

30、反应器。其中）反应器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器利用外加的出水循环可以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；而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机废水，如城市废水等；而IC反应器则主反应器则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充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。这些反应器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充分循环与混

31、合，可以达到更高的有机负荷。这些反应器又被统一称为又被统一称为“第三代厌氧生物反应器第三代厌氧生物反应器”。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史简史-厌氧反应器类型：厌氧反应器类型：v普通厌氧反应池普通厌氧反应池v 厌氧接触工艺厌氧接触工艺v 升流厌氧污泥库升流厌氧污泥库(UASB)反应器反应器v厌氧颗粒污泥膨胀库厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)v 厌氧滤料厌氧滤料(AF)v厌氧流化厌氧流化床床反应器反应器v 厌氧折流反应器厌氧折流反应器(ABR)v 厌氧生物转盘厌氧生物转盘v 厌氧混台反应器等厌氧混台反应器等.2、污污水水预预处处理理

32、段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史：简史：第一代第一代2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史：简史：第二代第二代2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史：简史：第三代第三代2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器发展发展简史：简史：第三代第三代2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：目前应用于乳业项目的工艺主

33、要是，目前应用于乳业项目的工艺主要是，UASB、ABR、AF（B），），有应用前景的还有第三代反应器（有应用前景的还有第三代反应器（IC、EGSB）下面主要对以下工艺进行介绍。下面主要对以下工艺进行介绍。1、厌氧滤池、厌氧滤池2、厌氧折流反应器厌氧折流反应器（ABR）工艺工艺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；有人认为，厌氧挡板式反应器相当于多个UASB反应器的串联；当废水浓度过高时，可将处理后的出水回流。与厌氧生物转盘相比，可省去转动装置；与UASB相比，可不设三相分离器而截流污泥；反应器启动运行时间较短，远行较稳定；不需设置混合搅拌装

34、置；不存在污泥堵塞问题，通常需要设填料，负荷较低，出水水质较差。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器 UASB反应器的工作原理可用下图表示：反应器的工作原理可用下图表示： 从上图中可以看出，从上图中可以看出，UASB反应器具有如下的主要工艺特征：反应器具有如下的主要工艺特征： 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，所谓的

35、颗粒污泥的特点是：直径为反应器内的污泥能形成颗粒污泥，所谓的颗粒污泥的特点是：直径为0.10.5cm，湿比重为，湿比重为1.041.08；具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性；具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。 上述工艺特征使得上述工艺特征使得UASB反应器与厌氧接触法以及厌氧生物滤池相比，具有如下的主要特点：反应器与厌氧接触法以及厌氧生物滤池相比，具有如下的主要特点： 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，污泥龄一般为以上，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

36、荷；反应器具有很高的容积负荷； 不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污水；不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污水； UASB反应器集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；反应器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升气流起到搅拌的作用；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； 构造简单，操作运行方便。构造简单，操作运行方便。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设

37、备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器UASB反应器反应器组成组成： UASB反应器的主要组成部分包括：进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室、浮渣收集系统、排泥系统等，下面反应器的主要组成部分包括：进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室、浮渣收集系统、排泥系统等，下面将分别叙述：将分别叙述： 1) 进水配水系统：进水配水系统：其功能主要有两个方面：其功能主要有两个方面： 将废水均匀地分配到整个反应器的底部；将废水均匀地分配到整个反应器的底部； 水力搅拌；一个有效的进水配水系统是保证水力搅拌；一

38、个有效的进水配水系统是保证UASB反应器高效运行的关反应器高效运行的关键之一。键之一。 2) 反应区：反应区：反应区是反应区是UASB反应器中生化反应发生的主要场所，又分为污泥床区和污泥悬浮区，其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗反应器中生化反应发生的主要场所，又分为污泥床区和污泥悬浮区，其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗粒污泥，是有机物的主要降解场所；而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。粒污泥，是有机物的主要降解场所；而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。 3) 三相分离器：三相分离器：三相分离器由沉淀区、回流缝和气封等组成；其主要功能有：三相分离器由沉淀区、回流缝和气封等组成；其主

39、要功能有： 将气体将气体(沼气沼气)、固体、固体(污泥污泥)、和液体、和液体(出水出水)分开；分开； 保证出水水质；保证出水水质； 保证反应保证反应器内污泥量；器内污泥量； 有利于污泥颗粒化。有利于污泥颗粒化。 4) 出水系统：出水系统：出水系统的主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集，并排出反应器。出水系统的主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集，并排出反应器。 5) 气室：气室：气室也称集气罩，其主要作用是收集沼气。气室也称集气罩，其主要作用是收集沼气。 6) 浮渣收集系统：浮渣收集系统：浮渣收集系统的主要功能是清除沉淀区液面和气室液面的浮渣。浮渣收集系统的主要功能是清除沉淀区液面和气室液

40、面的浮渣。 7) 排泥系统：排泥系统：排泥系统的主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。排泥系统的主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器 1) 进水配水系统：进水配水系统：2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式

41、厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器 1) 进水配水系统：进水配水系统：2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器 1) 进水配水系统：进水配水系统：2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选

42、型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处

43、理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、升流式厌氧污泥层升流式厌氧污泥层(床床)(UASB)反应器反应器 2) 三相分离器三相分离器：2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础

44、知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：4、其它厌氧生物处理工艺其它厌氧生物处理工艺v厌氧膨胀颗粒污泥床（厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器）反应器v虽然虽然以以UASB为代表的为代表的第二代厌氧生物反应器在应用中取得了很大的成功，但在第二代厌氧生物反

45、应器在应用中取得了很大的成功，但在进一步扩大其处理范围时，仍然遇到了不少问题，迫使人们在其基础上继续进行研进一步扩大其处理范围时，仍然遇到了不少问题，迫使人们在其基础上继续进行研究和开发，究和开发，EGSB反应器就是在反应器就是在UASB反应器的基础上发展起来的新一代更高反应器的基础上发展起来的新一代更高效的厌氧反应器。效的厌氧反应器。vEGSB反应器的产生背景反应器的产生背景v由于由于第二代反应器第二代反应器污水与污泥未得到足够的混合，相互间不能充分接触，因而影响了反应污水与污泥未得到足够的混合，相互间不能充分接触，因而影响了反应速率，最终导致反应器的处理效率很低。速率，最终导致反应器的处理

46、效率很低。v在利用在利用UASB反应器处理生活污水时，为了增加污水与污泥间的接触，更有效地利用反应器处理生活污水时，为了增加污水与污泥间的接触，更有效地利用反应器的容积，必须对反应器的容积，必须对UASB反应器进行改进。改进的办法有两种：反应器进行改进。改进的办法有两种： 采用更采用更为有效的布水系统，即可通过增加每平方米的布水点数或采用更先进的布水为有效的布水系统，即可通过增加每平方米的布水点数或采用更先进的布水设施来实现；设施来实现； 提高液体的上升流速（提高液体的上升流速（vup）。但是当处理低温低浓度的生活）。但是当处理低温低浓度的生活污水时，改进布水系统的结果仍不理想，因此基于上述第

47、二种办法，通过设计较大污水时，改进布水系统的结果仍不理想，因此基于上述第二种办法，通过设计较大高径比的反应器，同时采用出水循环，来提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污高径比的反应器，同时采用出水循环，来提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，这样就可以保证污泥与污水充分混合，减少反应器内的死角，同泥床层充分膨胀，这样就可以保证污泥与污水充分混合，减少反应器内的死角，同时也可以使颗粒污泥床中的絮状剩余污泥的积累减少，由此便产生了第三代高效厌时也可以使颗粒污泥床中的絮状剩余污泥的积累减少，由此便产生了第三代高效厌氧反应器氧反应器膨胀颗粒污泥床（膨胀颗粒污泥床（Expanded Gran

48、ular Sludge Bed，简称简称EGSB）反应器。）反应器。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：4、其它厌氧生物处理工艺其它厌氧生物处理工艺v厌氧膨胀颗粒污泥床（厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器）反应器vEGSB反应器的工艺特征与工作原理反应器的工艺特征与工作原理vEGSB反应器是对反应器是对UASB反应器的改进，与反应器的改进，与UASB反应器相比，它们最大的反应器相比，它们最大的区别是在于反应器内液体上升流速的不同。在区别是在于反应器内液体上升流速的不同。在UASB反应器中，水力上反应器中，水力上升流速升流速Vu

49、p一般小于一般小于1m/h，污泥床更象一个静止床，而，污泥床更象一个静止床，而EGSB反应器反应器通过采用出水循环，其通过采用出水循环，其Vup一般可超过一般可超过510m/h，所以整个颗粒污泥床是膨胀的，所以整个颗粒污泥床是膨胀的。EGSB反应器这种独有的特征使它可以进一步向着空间化方向发展，反应器的高反应器这种独有的特征使它可以进一步向着空间化方向发展，反应器的高径比可高达径比可高达20或更高。因此对于相同容积的反应器而言，或更高。因此对于相同容积的反应器而言，EGSB反应器的占地面积大为反应器的占地面积大为减少，同时出水循环的采用也使反应器所能承受的容积负荷大大增加，最终可减少减少，同时

50、出水循环的采用也使反应器所能承受的容积负荷大大增加，最终可减少反应器的体积。反应器的体积。v进水分配系统的主要作用是将进水均匀地分配到整个反应器底部，并产生一个均匀进水分配系统的主要作用是将进水均匀地分配到整个反应器底部，并产生一个均匀的上升流速。与的上升流速。与UASB反应器相比，反应器相比，EGSB反应器由于高径比更大，其所需反应器由于高径比更大，其所需要的配水面积会较小；同时又采用了出水循环，其配水孔口的流速会更大，要的配水面积会较小；同时又采用了出水循环，其配水孔口的流速会更大，因此其配水系统更容易保证配水均匀。因此其配水系统更容易保证配水均匀。v水循环部分是水循环部分是EGSB反应器

51、不同于反应器不同于UASB反应器之处，其主要目的是提高反应器内反应器之处，其主要目的是提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，污水与微生物之间充分接触，加强传质效果，的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，污水与微生物之间充分接触，加强传质效果，还可以避免反应器内死角和短流的产生。还可以避免反应器内死角和短流的产生。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型五、五、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：4、其它厌氧生物处理工艺其它厌氧生物处理工艺v厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧膨胀床和厌氧流化床vAnaerobic (Attached Film) Expanded Bed

52、 & Anaerobic Fluidized Bed Reactors1) 基本原理：基本原理：v在厌氧反应器内添加固体颗粒载体，常用的有石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为在厌氧反应器内添加固体颗粒载体，常用的有石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为0.21mm。一般需要采用出水回流的方法使载体颗粒在反应器内膨胀或形成流化状态；一般将床体内载。一般需要采用出水回流的方法使载体颗粒在反应器内膨胀或形成流化状态；一般将床体内载体略有松动，载体间空隙增加但仍保持互相接触的反应器称为膨胀床反应器；将上升流速增大到可以使载体在体略有松动，载体间空隙增加但仍保持互相接触的反

53、应器称为膨胀床反应器；将上升流速增大到可以使载体在床体内自由运动而互不接触的反应器称为流化床反应器。床体内自由运动而互不接触的反应器称为流化床反应器。 2) 主要特点：主要特点：v细颗粒的载体为微生物的附着生长提供了较大的比表面积，使床内的微生物浓度很高（一般可达细颗粒的载体为微生物的附着生长提供了较大的比表面积，使床内的微生物浓度很高（一般可达30gVSS/l）；具有）；具有较高的有机容积负荷（较高的有机容积负荷（1040kgCOD/m3.d），水力停留时间较短；具有较好的耐冲击负荷的能力），水力停留时间较短；具有较好的耐冲击负荷的能力，运行较稳定；载体处于膨胀或流化状态，可防止载体堵塞；床

54、内生物固体停留时间较长，运行稳，运行较稳定；载体处于膨胀或流化状态，可防止载体堵塞；床内生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量较少；既可应用于高浓度有机废水的处理，也应用于低浓度城市废水的处理。定，剩余污泥量较少；既可应用于高浓度有机废水的处理，也应用于低浓度城市废水的处理。v膨胀床或流化床的主要缺点是：载体的流化耗能较大；系统设计运行的要求也较高。膨胀床或流化床的主要缺点是：载体的流化耗能较大；系统设计运行的要求也较高。2、污污水水预预处处理理段段基基础础知知识识和和设设备备选选型型四、四、厌氧反应器厌氧反应器工艺工艺：3、其它厌氧生物处理工艺其它厌氧生物处理工艺v厌氧内循环（厌氧内循环

55、（IC）反应器）反应器v在多年的研究与应用中，在多年的研究与应用中，UASB反应器已经成为应用最为广泛的一种厌氧生物反应器。但在反应器已经成为应用最为广泛的一种厌氧生物反应器。但在UASB反应器大量应用于处理多种工业废水的实际运行中，却发现，在反应器大量应用于处理多种工业废水的实际运行中，却发现，在UASB反应器处理中低浓度（反应器处理中低浓度（15002000mgCOD/L）废水时，为防止水力上升流速太大而使厌氧污泥大量流失，其容积负荷一般限）废水时，为防止水力上升流速太大而使厌氧污泥大量流失，其容积负荷一般限制在制在58kgCOD/m3.d之间；而在处理高浓度（之间；而在处理高浓度（50009000mgCOD/L）废水时，其容积负荷一般）废水时，其容积负荷一般限制在限制在1020kgCOD/m3.d之间，以避免由于过高的产气负荷导致厌氧污泥的流失。为此，之间，以避免由于过高的产气负荷导致厌氧污泥的流失。为此，1985年荷年荷兰兰Paques公司开发了一种称为内循环（公司开发了一种称为内循环（Internal Circulation）反