废水生物处理新技术精品PPT课件

1、废水生物处理新技术马伟芳 副教授参考教材1、废水处理理论与设计,张自杰主编，中国建筑工业出版社2、水污染治理新技术新工艺、新概念、新理论,王宝贞主编，科学出版社3、废水生物处理新技术理论与应用，沈耀良 王宝贞编著，中国环境科学出版社4、废水处理与资源化新工艺,赵庆良主编，中国建筑工业出版社5、废水工程处理与回用，美梅特卡夫和艾迪公司第1部分 废水厌氧生物处理新工艺环保技术可行性的重要衡量尺度应能杜绝或明显减少污染物的产生不需要用清水对污染物稀释对环境污染的控制而言它们有较高效率应尽可能做到资源的回收和综合利用应当是低成本的技术，包括基建、设备动力、操作和维修等费用应较低操作和维修应当简单应能够

2、在较大规模和较小规模同样好地运行能够被当地的人们认识和接受选择废水处理方法的重要尺度 应当对各类污染物（BOD、SS、氨和有机氮、磷酸盐、致病菌）有较高的去除率 工艺系统应当对高峰负荷、电力供应的突然中断、供液的中断以及对毒性污染物等有较高的刚干扰能力或稳定性 工艺上具有灵活性，例如对效率的改进，规模的扩大等 工艺系统在操作、维修和控制上应当简单，应不需要工程技术人员进行连续的现场操作 占地应当少，特别在土地紧缺和地价较高的地区 工艺系统需要的不同操作单元应尽量少 工艺系统使用寿命长 这一系统在使用中没有严重的污泥处理难题 系统不应当有严重的臭气问题 系统应当有回收有用副产品的可能性 工艺的应

3、用有足够的经验以资借鉴项目好氧生物处理厌氧生物处理优点应用范围低浓度有机废水，易降解有机物高、低浓度有机废水，某些难降解有机物能量消耗高（需充氧曝气设备）低，是活性污泥法的1/10能量回收无有，理论上去除kgCOD产生0.35m3CH4容积负荷率低：24kgCOD/(m3d) 高：510kgCOD/(m3d) 剩余污泥处理多：0.40.6kg/kgCODcr，费用高少：为活性污泥的1/61/10，费用低营养需要量高：BOD:N:P=100:5:1 低：BOD:N:P=（300500）:5:1 耐冲击负荷能力弱强对水温适宜范围常温1030常温1030/中温3040/高温5060处理成本高低：约为

4、好氧法成本的1/3不足生化反应速度较快较慢水力停留时间较短较长系统启动需时短，一般需12周需时长，一般需812周处理后水质一般可达标排放需进一步好氧或物化处理才能达标排放（1） 厌氧生物处理的优点 废水处理成本低，仅为好氧法成本的1/3或更低 能源需求少，而且还能产生能源（甲烷） 厌氧废水处理设备负荷高，占地少 剩余污泥量比好氧法少，脱水性能好，浓缩时可不使用脱水剂 对营养物需求量少，BOD:N:P=300-500:5:1 可处理高浓度的有机废水 厌氧微生物在停止供养的情况下能较长时间的保持活性（2） 厌氧生物处理的缺点 进水负荷高，但出水水质比好氧差 厌氧微生物对环境要求高，对有毒物质较为敏

5、感 厌氧反应器的启动较为缓慢，8-12周左右1 基本原理水解阶段：高分子有机物不能为细菌直接利用，在细菌胞外酶作用下，分解为小分子，能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用 酸化（或发酵）阶段：小分子化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氨等。1 基本原理产氢产乙酸阶段：发酵阶段的产物进一步转化为乙酸、氢气以及新的细胞物质 产甲烷阶段：乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳以及新的细胞物质液晶废水常规水质pHCODCr（mg/L)BOD5(mg/L）氨氮（mg/L）石油类（mg/L)）21115000450

6、01200100pHCODCr(mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）石油类(mg/L）6910020155进水水质出水水质方案一报价：470万方案二报价：470万方案三报价：400万方案四报价：559万如何选择？1、报价最低原则？2、综合考虑企业实力、运行维护能力？3、结合企业的各种资质，设计、土建施工、运营？4、商业谈判？化粪池 化粪池是最早的厌氧生物处理构筑物。用于处理来自厕所的粪便污水。化粪池分为两格，污水先进入第一室，水中悬浮固体或沉于池底，或浮于池面。水从中间流入第二格，而底泥和浮渣被截留于第一格，达到初步净化目的。污水在池内停留时间一般为12-24h，污泥在池内进行厌氧反

7、应。废水厌氧处理工艺厌氧悬浮生长工艺附着生长厌氧工艺厌氧污泥层工艺其他厌氧处理工艺完全混合悬浮生长厌氧消化池(1)厌氧悬浮生长工艺完全混合的厌氧消化池，为了保证运转和工艺稳定性有足够的安全系数，反应器的水力停留时间范围为1530d，无污泥回流的完全混合消化池更适合于有机物浓度极高的废水。(1)厌氧悬浮生长工艺厌氧接触工艺厌氧接触工艺克服了无污泥回流完全混合工艺的缺点。生物污泥被分离并回流到完全混合或接触反应器，工艺的污泥停留时间比水力停留时间长，厌氧反应器的容积可以减小。(1)厌氧悬浮生长工艺厌氧序批式反应器（ASBR）厌氧序批式反应器可认作是兼反应、固-液分离于同一容器的悬浮生长工艺，该容器

8、与好氧序批式反应器SBR很相像。该工艺的成功取决于形成沉淀性能良好的粒状污泥。(2)附着生长厌氧工艺（1）厌氧升流式填充床反应器（2）厌氧膨胀床反应器（3）厌氧流化床反应器（4）厌氧生物转盘在厌氧反应器中利用载体上生长的厌氧微生物处理废水的过程。由于附着生长厌氧生物处理法的微生物在填料表面附着生长，故有可能在很短的水力停留时间下，获得长达100d的污泥停留时间，加之厌氧处理中不存在氧传质的限制，因此该方法具有十分广泛的应用和发展前景。厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料。微生物附着生长在填料上，平均停留时间可长达100d左右。滤料采用碎石、卵石等，粒径在40mm左右，也可用塑料填料。根据试验

9、结果，厌氧生物滤池的容积负荷约在3-10kgCOD/(m3d)之间。厌氧生物滤池优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。厌氧污泥层（床）工艺（1）原型的UASB工艺和原型设计的改型 厌氧内循环反应器（IC） 膨胀颗粒污泥床（EGSB）（2）厌氧隔板反应器（ABR）（3）厌氧移动床反应器（AMBR）其他厌氧处理工艺（1）加盖厌氧塘工艺浮动膜架进水优点：有能力处理的废水特性范围宽，包括固体和油以及油脂；构筑物简单且比较

10、经济；容积大可供均衡负荷；采用的负荷低；出水水质优良。缺点：需要的土地面积大，有可能进水配水效果差，以及地膜盖的维护保养等。（2）膜分离厌氧处理工艺其他厌氧处理工艺优点：1）在厌氧反应器中采用较高的生物污泥浓度，以便进一步减小反应器的容积和提高COD的容积负荷；2）容许厌氧反应器的SRT值更高，由于几乎截留了全部固体，这样可达到最大限度地出去VFAs和可降解的可溶性COD物质，得到优良的出水水质；3）最大限度地截留出水中的悬浮固体，从而大大地改善厌氧处理的出水水质。后两项优点，使厌氧反应器产生的出水水质与好氧二级处理工艺的出水水质相等。废水厌氧生物处理新工艺一、升流式厌氧污泥床（UASB）二、

11、厌氧内循环反应器（IC）三、厌氧挡板反应器（ABR）四、膨胀颗粒污泥床（EGSB）五、厌氧生物转盘（AnRBC）六、厌氧流化床（AFBR）和厌氧膨胀床（AEBR）七、复合厌氧法一、升流式厌氧污泥床（ UASB ）升流式厌氧污泥床是于20世纪70年代中期由荷兰农业大学Lettinga教授首创的，由于该反应器具有床内生物量大平均约为2040gVSS/L承受容积负荷高一般可达10kg/(m3d)，甚至高达1540kg/(m3d)、废水在反应器内停留时间短、处理能力大且效果好及构造简单等优点，在世界各地均获得了广泛的研究并投诸实际应用。主要内容 UASB的构造UASB中颗粒污泥的形成与特征UASB的工

12、艺设计UASB的启动与运行UASB的工程应用1.UASB的构造带中间填料的UASB反应器，中间填料放置在污泥层之上，用于固定膜的附着生长原型UASB工艺带沉淀池和污泥回流的UASB反应器UASB工艺和几种改型的示意图UASB反应器在构造上主要由进水配水系统、反应区、三相分离器、气室和处理水排出装置等组成。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区UASB外观 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区反应区是UASB内有机污染物被微生物分解氧化的主要部位，其内存留有大量厌氧污泥，这些具有良好的絮凝和沉淀性能的污泥在底部形成颗粒污泥层，而颗粒污泥层的上面则是

13、由于沼气在上升过程中搅动而形成的污泥浓度较小的悬浮污泥层。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区沉淀区位于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下滑经三相分离器而重新回到反应区内，并同时实现均匀集水。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区三相分离器的主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气）、固体（反应器中的污泥）和液体（被处理废水）等三相加以分离，将沼气引入集气室，将处理出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。三相分离器的合理设计是保证U

14、ASB反应器正常有效运行的一个重要内容，应保证其避免沼气气泡随水流上升至沉淀区而影响出水水质。UASB反应器三相分离器单体的不同构造形式 UASB反应器的正常运行应具备3个重要前提：（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使污泥能够保留在反应器内。2.UASB中颗粒污泥的形成与特征污泥颗粒化的意义污泥颗粒的形成机理污泥颗粒形成的影响因素污泥颗粒的特征 （1）污泥颗粒化的意义在厌氧反应器内颗粒污泥的形成过程称之为颗粒化。由于颗粒污泥具有极好的沉降性能，能在很高产气量和上向流速下保留在反应器内，因而污泥颗

15、粒化可以使UASB内保留高浓度的厌氧污泥，并可以使UASB能够承受更高的有机物容积负荷和水力负荷。污泥颗粒化还具有如下优点：细菌形成的污泥颗粒状聚集体是一个微生态系统，其中不同类型的种群形成了共生或互生体系，有利于形成细菌生长的生理生化条件；颗粒污泥的形成利用其中的细菌对营养的吸收，有利于有机物的降解；颗粒污泥使诸如产乙酸菌和利用氢的细菌等发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短；在诸如pH和毒性物质浓度等改变时，颗粒污泥能维持一个相对稳定的微环境而使代谢过程继续进行。（2）污泥颗粒的形成机理晶核假说：颗粒污泥的形成过程类似于结晶过程，晶核来源于接种污泥或运行过程中产生的诸如CaCO3等颗粒物质的无

16、机盐，在晶核的基础上不断发育形成成熟的颗粒污泥。此假说已为一些实验所证实，如测得一些成熟颗粒污泥中确有CaCO3颗粒存在，还有在颗粒污泥的培养过程中投加颗粒污泥能促进颗粒污泥形成等。电中和作用假说：在厌氧污泥颗粒化过程中，Ca2+能中和细菌细胞表面的负电荷，能削弱细胞间的电荷斥力作用，并通过盐桥作用而促进细胞的凝聚反应。胞外多聚物架桥作用假说：颗粒污泥是由于细菌分泌的胞外多糖将细菌粘结起来而形成的，有的甲烷菌就能分泌胞外多糖，胞外多糖是颗粒污泥形成的关键。细胞质子转移-脱水理论：在细胞自固定和聚合过程中，大量研究表明细胞表面憎水性是主要的亲和力。细胞质子转移-脱水理论认为颗粒污泥形成的第一步是

17、细胞质子转移引起细胞表面脱水，强化了细胞表面的憎水性，进而诱导细胞间的聚合。聚合的微生物再经过熟化，成长为具有一定粒径的颗粒化污泥。（3）污泥颗粒形成的影响因素 废水性质：有机污染物本身的热力学及生物降解性质，直接影响到颗粒化污泥的形成速度。 有机负荷：启动到正常运行，阶梯增加的方式；高有机负荷能缩短UASB的启动周期。 接种污泥：可以用絮状的消化污泥或活性污泥作为接种，如有条件使用颗粒污泥更佳，可缩短颗粒污泥的培养时间。 碱度：进水碱度应保持在7501000mg/L之间。 温度：以中温或高温操作为宜。 水力剪切力：一般认为，水力剪切力较低的环境有利于颗粒污泥的形成，近期研究认为较高的水力剪切

18、力对于微生物具有筛选作用。 毒性物质：大量毒性或抑制性物质将影响颗粒污泥的形成。（4）污泥颗粒的特征物理特征化学特征生物学特征 (a)有载体生物膜颗粒 (b)好氧颗粒污泥 (c)厌氧颗粒污泥物理特性颗粒污泥特征有关特征描述备注形状相对规则的球形或椭圆形边界清晰颜色黑色或深浅不同的黑灰色有时也发现呈白色大小多在0.55.0mm之间可能大于5mm，但大于7mm少见密度约在10251080kg/m3之间处理工业废水沉降性能SVI多在1020mL/g之间，沉降速度在20.998.9m/h之间有的也低至10%或高达95%强度(0.822.50)105Pa孔隙率40%80%化学特性颗粒污泥特征有关特征描述

19、备注有机物（细胞）量多数情况下VSS/TSS可在7090%灰分含量也可能在865%之间CaCO3等沉淀物可能含有其量随废水中Ca2+等浓度升高而上升Fe,Ni,Co等金属硫化物如FeS颗粒污泥的黑色源生物学特性颗粒污泥特征有关特征描述备注细菌构成类似产甲烷丝菌属占相当大比例，微小菌落主要由产甲烷丝菌和产甲烷杆菌为主的互生菌组成，同一菌落中产酸菌和产甲烷菌错落地呈格子状分布也有报道在稀麦芽汁和啤酒废水中培养的颗粒污泥以甲烷八叠球菌为主，同时存在产甲烷丝菌产甲烷活性未酸化底物达到1.0kgCOD/(kgVSSd)酸化底物达到2.5kgCOD/(kgVSSd)蔗糖为底物1.32.6kgCOD/(kg

20、VSSd)乙酸和丁酸混合液达到7.5kgCOD/(kgVSSd)乙酸和丙酸为底物小于2.5kgCOD/(kgVSSd）303055383. 升流式厌氧污泥床的工艺设计根据容积负荷率NV确定污泥床的容积。在中温发酵条件下，容积负荷率NV一般取1020kgCOD/(m3d)左右，而在高温发酵条件下，容积负荷率NV一般则可取2030kgCOD/(m3d)左右，相应床内污泥浓度为2030kgVSS/m3。在选定容积负荷率NV后，即可按下式计算出污泥床反应区的容积：V UASB反应区的容积，m3；Q 废水设计流量，m3/d；S0原废水中有机物COD的浓度，kg/m3；NV容积负荷率，kgCOD/(m3d

21、)。三相分离器设计要求（1）混合液进入沉淀区前必须将其中的气泡予以脱出，为此需在沉淀区外另设集气区；（2）沉淀区的表面水力负荷率应小于0.7m3/(m2h)，水流进入沉淀区前通过沉淀槽底缝隙的流速不超过2m/h；（3）沉淀槽斜底与水平面的交角不应小于50，以防止污泥在沉淀下来后积聚、产气，使之尽快落入反应区内。池形设计 UASB的池形一般采用圆形或方形和矩形，直径或边长为530m，污泥床高度为38m。 圆形反应器常用钢板制造，而方形和矩形反应器多采用钢筋混凝土建造。 当废水中有机物浓度比较高时，需要的沉淀区面积小，反应区可采用与沉淀区相同的面积和池形； 当废水中有机物浓度低时，需要的沉淀面积大

22、，为保证反应区的一定高度而使反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部面积的池形。4.升流式厌氧污泥床的启动与运行对于一个新建的UASB系统来讲，采用诸如消化污泥等非颗粒污泥进行接种从而使反应器开始运行的过程，一般称之为初次启动。当有可能采用足够数量的颗粒污泥来启动一个UASB反应器时，常称之为二次启动。二次启动是UASB的理想启动方式，使用颗粒污泥可大大缩短反应器的启动时间，还可很快适应不同性质的废水。尽管UASB的启动所需时间较长，而一旦启动完成后，反应器便可以达到设计的有机负荷和相应的去除效率，进入正常运行状态。在反应器停止运行后的再次启动也可以迅速

23、完成。 初次启动实质上是对菌种驯化、选择和增殖的过程，应考虑种泥、废水水质、负荷和环境条件等因素。 关于种泥，应用最多的是废水处理厂的消化污泥，也可使用牛粪、各类粪肥和下水道污泥等，一些废水沟的污泥和沉淀物或富含微生物的河泥也可采用。接种污泥浓度至少不低于10gVSS/m3，填充量不超过反应器容积的60%。一般来说，较稠的消化污泥对污泥颗粒化有利。启动中必须充分冲刷出种泥中较轻的污泥且不再返回反应器，以促进颗粒污泥的形成。 （1）UASB的初次启动 关于废水水质，应尽量少含阻碍污泥颗粒化进行的悬浮物。富含溶解性碳水化合物的废水颗粒化进程较快，若含有蛋白质时应使其预先降解。较高的Ca2+和Mg2

24、+等离子浓度会形成CaCO3、CaHPO4和MgNH4PO4等沉淀，由此导致颗粒污泥中的灰分可能太高。低有机物浓度有利于污泥的颗粒化，但为维持细菌的良好生长，COD的浓度应不小于1000mg/L，超过5000mg/L时可采用出水循环或稀释进水的办法。 关于负荷，启动阶段负荷较低，一般控制在0.51.5kgCOD/(m3d)或0.050.1kgCOD/(kgVSSd)。当负荷上升至25kgCOD/(m3d)时，由于水的上流速度和产气增加使絮状污泥的冲刷流失量增大，在留下的污泥中开始产生颗粒污泥。当负荷超过5kgCOD/(m3d)时，颗粒污泥加速形成，而絮状污泥迅速减少直到反应器内不再存在。当反应

25、器大部分为颗粒污泥所充满时，其最大负荷可以达到50kgCOD/(m3d)。应当说明，有机负荷的逐步增加，一般应在各负荷阶段使可降解COD能被去除80%后再进行。 关于环境条件，在中温操作范围内的最佳温度为3038，反应器内的pH值应保持在6.87.5之间；氮、磷与硫等营养物质和Fe，Ni与Co等微量元素应满足微生物生长的需要；控制毒性物质低于其对微生物的抑制浓度或给予污泥以足够的驯化时间，如保持乙酸浓度始终低于1000mg/L等。完成初次启动的时间一般为416周二次启动以颗粒污泥为种泥，可大大缩短启动时间，启动时间的长短具体取决于颗粒污泥的来源。在选择种泥启动新的反应器时，尽量使拟处理废水和种

26、泥的原处理废水种类一致，使新启动反应器的温度与pH等操作条件与原种泥所处的条件相一致。在难以得到同种废水、同种条件培养的颗粒污泥时，尽管启动时间会略有延长，但二次启动也会很快完成。二次启动的初始负荷可以较高，如为3kgCOD/(m3d)，负荷与浓度的增加模式亦与初次启动相当，但相对容易。在二次启动中，应注意经常监测产气、出水VFA、COD去除率和pH等重要指标。 （2）UASB的二次启动经常监测的指标： 流量 进出水COD浓度 进水、出水与反应器内的pH值 产气量及其组成 出水的VFA浓度与组成 反应器内的温度 （3）UASB启动后的运行出水的VFA浓度与组成VFA分析迅速、灵敏，可尽快反映出

27、反应器内的微小变化，VFA的去除程度可以直接反映出反应器的运行状况，负荷的突然加大、温度的突然降低或升高、pH值的波动、毒性物质弄浓度的增加等，都会由出水中VFA的升高反映出来。因此，监测出水中VFA的浓度，将有利于操作过程的及时调节。当VFA的浓度超过800mgCOD/L时，反应器即面临酸化危险，应立即降低负荷或停止进水，并检查其他操作条件有无变化。正常运行中应保持出水VFA浓度在400mgCOD/L以下，以在200mgCOD/L以下为最佳，出水中VFA的组成应以乙酸为主，占VFA总量的90%以上。产气量及其组成产气量是UASB运行中需要监测的另一重要参数，这是因为产气量能够迅速反映出反应器

28、运行状态且又容易测量。当产气量突然减少而负荷未变时，表明可能存在温度的降低、pH值的波动、毒性物质浓度的增加等不正常运行情况致使产甲酸菌活性降低。废水组成变化，也会导致产气量的变化。在正常运行时，不仅产气量相对稳定，气体组成中CH4一般也在60%80%之间，具体比例取决于废水的成分。5.升流式厌氧污泥床的工程应用UASB是目前应用最广泛的高效厌氧反应器，几乎可用来处理所有以有机物为主的废水，又几乎分布在世界各主要国家都有。在全球范围内已经有900个以上的生产UASB在运行。目前UASB反应器的应用仍呈迅速增加趋势，以UASB为基础的高效厌氧反应器（如厌氧内循环反应器、UASB+厌氧滤池）也在研

29、究、开发与应用中。 UASB在处理不同种类废水中的应用二、厌氧内循环反应器（IC）厌氧内循环反应器（IC）是由荷兰Paques公司1985年在UASB反应器基础上推出的第三代高效厌氧反应器，1988年第一座生产性规模的IC反应器投入运行。IC反应器以其处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等优点而深受瞩目，并已成功地应用于啤酒生产、造纸及食品加工等行业的工业废水处理中。IC的构造IC的工艺特征IC的工程应用主要内容 1.IC反应器的构造5个基本组成部分：混合区，进水与回流污泥混合；颗粒污泥膨胀床区，第一反应室；精处理区，第二反应室；内循环系统，工艺的核心构造，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分

30、离器和泥水下降管组成；二级三相分离区，包括集气管和沉淀区。沼气 处理水集气管二级三相分离器气封进水回流管一级三相分离器气液分离器第二反应室第一反应室沼气提升管沉淀区混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。沼气 处理水集气管二级三相分离器气封进水回流管一级三相分离器气液分离器第二反应室第一反应室沼气提

31、升管沉淀区气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。沼气 处理水集气管二级三相分离器气封进水回流管一级三相分离器气液分离器第二反应室第一反应室沼气提升管沉淀区沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清

32、液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。 从IC反应器工作原理中可见，反应器通过2层三相分离器来实现SRTHRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。沼气 处理水集气管二级三相分离器气封进水回流管一级三相分离器气液分离器第二反应室第一反应室沼气提升管沉淀区2. 厌氧内循环反应器的工艺特征优点实现自发的内循环污泥回流。在较高的COD容积负荷条件下，利用产甲烷细菌产生的沼气形成气提，在无需外加能源的条件下实现了内循环污泥回流，从而进一步加大生物量，延长污泥龄。引入分级处理，并赋予其新的功能。通过膨胀床去除大部分进水中的COD，通过精处理区

33、降解剩余COD及一些难降解物质，从而提高了出水水质。更重要的是，由于污泥内循环，精处理区的水流上升速度远低于膨胀床区的上升流速，且该区只产生少量的沼气，创造了颗粒污泥沉降的良好环境，解决了在高COD容积负荷下污泥被冲出系统的问题，保证运行的稳定性。泥水充分接触，提高传质速率。由于采用了高的COD负荷，所以第一反应室的沼气产量高，加之内循环液的作用，使污泥处于膨胀流化状态，既达到了泥水充分接触的目的，又强化了传质效果。从构造上看，IC反应器内部结构比普通厌氧反应器复杂，设计施工要求高。反应器高径比大，一方面增加了进水泵的动力消耗，提高了运行费用；另一方面加快了水流上升速度，使出水中细微颗粒物比U

34、ASB多，加重了后续处理的负担。另外内循环中泥水混合液的上升还易产生堵塞现象，使内循环瘫痪，处理效果变差。发酵细菌通过胞外酶作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，该类细菌水解过程相当缓慢。IC反应器较短的水力停留时间势必影响不溶性有机物的去除效果。在厌氧反应中，有机负荷、产气量和处理程度三者之间存在着密切的联系和平衡关系。一般较高的有机负荷可获得较大的产气量，但处理程度会降低。因此，IC反应器的总体去除效率相比UASB反应器来讲要低些。缺乏在IC反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术。目前国内引进的IC反应器均采用荷兰进口的颗粒污

35、泥接种，增加了工程造价。 缺点3.厌氧内循环反应器的工程应用IC处理技术从问世以来已成功应用于土豆加工、菊苣加工、啤酒、柠檬酸和造纸等废水处理中。1985年荷兰首次应用IC反应器处理土豆加工废水，容积负荷（以COD计）高达3550kg/(m3d)，停留时间46 h；而处理同类废水的UASB反应器容积负荷仅有1015 kg/(m3d)，停留时间长达十几到几十个小时。在啤酒废水处理工艺中，IC技术应用得较多，目前我国已有3家啤酒厂引进了此工艺。从运行结果看，IC工艺容积负荷（以COD计）可达1530kg/(m3d)，停留时间24.2h，COD去除率75%；而UASB反应器容积负荷仅有47 kg/(

36、m3d)，停留时间近10h。对于处理高浓度和高盐度的有机废水，IC反应器也有成功的经验。位于荷兰Roosendaal的一家菊苣加工厂的废水，COD约7900mg/L，SO42-为250mg/L，Cl-为4200mg/L。采用22m高、1100m3容积的IC反应器，容积负荷（以COD计）达31 kg/(m3d)， COD去除率80%，平均停留时间仅6.1 h。我国无锡罗氏中亚柠檬有限公司的IC厌氧处理系统自1998年12月运行以来一直都很稳定，进水COD一般在8000mg/L以上，pH5.0左右，容积负荷（以COD计）可达30 kg/(m3d)，出水COD基本在2000mg/L以下，且每千克CO

37、D产沼气0.42m3。1996年IC反应器首次应用于纸浆造纸行业，并迅速获得客户欢迎，至今全世界造纸行业已建造IC反应器23个。表中列出了IC反应器和UASB反应器处理典型废水的对照结果，从表中数据可以看出，IC反应器在很大程度上解决了UASB的不足，大大提高了反应器单位容积的处理容量。随着生产的发展，经济高效、节能省地的厌氧反应器越来越受到水处理工作者的青睐。IC反应器的一系列技术优点及其工程成功实践，是现代厌氧反应器的一个突破，值得进一步研究开发。而且由于反应器容积小，生产、运输、安装和维修都十分方便，产业化前景也很乐观。IC反应器与UASB反应器处理相同废水的对比结果三、 厌氧折流板反应

38、器（ABR）厌氧折流板反应器工艺首先由美国斯坦佛大学的McCarty等在总结了各种第二代厌氧反应器处理工艺特点的基础上开发和研制的一种高效新型厌氧污水生物技术。1985年，Bachmanna等通过研究，表明了该工艺在处理低、中浓度有机工业废水方面的可行性及运行的可靠性。1987年，Tilch和Yang等通过研究观察到ABR反应器中能生成良好的微生物颗粒污泥；此外，Yang和Moengangonge还成功地对ABR工艺进行了改进并成功地将其应用于经稀释后的屠宰废水的处理；1988年，Boopathy 等成功地将该工艺应用于制酒废水的处理，并表明了此工艺在处理高浓度有机废水方面的高效能。近几年来，

39、ABR处理工艺已不断在酒精废水及高浓度糖浆废水等方面得到越来越多的研究和应用。（1）ABR工艺的基本构造1.ABR工艺的构造及其改进最初的设计，反应器中的上向流室和下向流室是等宽的，折流板的加入增强了污泥的停留，提高了处理效率；多格室结构使反应器成为推流式，给不同种群产甲烷菌提供了更适宜的基质。 （2）ABR工艺的改进反应器内垂直于水流方向设置多块挡板，保持反应器内较高的污泥浓度。挡板将反应器分为若干个上向流室和下向流室，其中上向流室比较宽，便于污泥聚集；下向流室比较窄，在下部边缘处设置60的导流板，将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合。当废水COD浓度较高时，为避免出现有机酸浓度过高，减少

40、缓冲溶液的投加量，需要对处理后的水进行回流以使进水COD浓度控制在500010000mg/L。当原废水COD浓度较低时，一般无需回流。ABR反应器具有启动周期短、勿需搅拌和载体等优点。 沼气进水出水挡板回流下向流室变窄，上向流室加宽，有利于厌氧污泥停留在上向流室，使反应器成为上流式污泥床系统，水流方向与产气上升方向一致，加强了对污泥床的搅拌作用，有利于微生物与基质的充分接触；折板边缘折起将进水引向反应室中心促进混合，有助于实现布水的均匀性。 W进水B产气E出水统一集气等间距折流板厌氧反应器，较早开发的形式。W进水B产气E出水等间距折流板W进水B产气E出水单独设置集气室各室气体单独收集有利于通过

41、保护共生菌而加强反应器的稳定性。新型ABR反应器，用于处理养猪场废水研究，发现可以有效实现固液两相分离并且占地面积小，操作简单，成本低，适合处理养猪场废水这类悬浮固体浓度高的有机废水。混合折板流W进水B产气E出水S污泥最后一格反应室后增加了一个沉降室，流出反应器的污泥可以沉积于此，再被循环利用；在每格反应室顶部加入复合填料，防止污泥的流失，并在其表面上形成厌氧生物膜；气体被分格单独收集，便于分别研究每格反应室的工作情况，同时也保证产酸阶段所产生的氢气不会影响甲烷菌的活性。W进水B产气E出水设置填料和沉淀区的复合型等间距敞开式W进水B产气E出水等间距敞口式折流板厌氧反应器，降低费用。 W进水B产

42、气E出水两格的ABR反应器，用于处理养猪废水，第一格的体积是第二格的两倍，第一格体积的增大，不仅可以减少水流的上升流速，而且还可以使进水中的悬浮物尽可能多的沉积于此，增加了悬浮物的停留时间。扩大第一隔室在各隔室不同部位设置填料，延长污泥停留时间；防止污泥流失。ABR反应器的两种不同平面布置矩形平面布置圆形平面布置在不同区域增设填料W进水B产气E出水2.ABR工艺的理论基础分阶段多相厌氧反应器工艺技术（SMPA）基本点为：1）在各级分隔的空间中培养适宜的厌氧微生物种群，以适应相应的底物组分及环境因子（如PH、H2分压等）；2）防止在各个单独空间中独立发展形成的污泥相互混合；3）各个单独空间所产生

43、的气体相互隔开；4）各个单独空间的流态趋于完全混合而工艺流程更接近于推流（即具有复合流态），使系统具有更高的处理效果，提高出水水质。 ABR工艺的思路要点：（1）由于反应器内设置折流板而形成数个相对独立运行的隔室，利用各隔室生长与该室环境条件相适应的微生物种群，实现相的多级分离而提高处理效果和运行稳定性。（2）多隔室的构造利于各隔室产气单独排出而削弱H2分压对后续隔室运行的影响，利于产乙酸阶段产乙酸菌在H2分压较低的环境中利用丙酸和丁酸顺利的产乙酸，从而可避免它们的积累对产甲烷菌的不利影响。（3）ABR工艺中单隔室的完全混合及整体上推流的复合流态，不仅利于污泥降解作用的充分发挥，也使运行更为稳

44、定，具有更强耐冲击负荷能力。 厌氧处理过程中有机物的转化途径（1）工艺构造设计简单；（2）不需要特殊考虑的气固液三相分离器；（3）反应器内水流的多次上下折流作用，提高了污泥微生物体与被处理废水间的混合接触，稳定了处理效果，促进了颗粒污泥的形成和生长；（4）反应器内的微生物相有明显的种群配合和良好的沿程分布；（5）可长期运行而不需要排泥；（6）能在高负荷条件下有效地截留活性微生物固体。3.ABR工艺的主要性能特点ABR工艺的优点指标主要优点反应器结构结构简单、无运动部件、无需机械混合装置、造价低、容积利用率高、不宜堵塞、污泥床膨胀程度较低而可降低反应器的总高度、投资成本和运转费用低生物量特性对生

45、物体的沉降性能无特殊要求、污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄长、污泥无需在载体表面生长、不需后续沉淀池进行泥水分离工艺的运行水力停留时间短，可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强，对进水中的有毒有害物质具有良好的承受力、可长时间运行而无需排泥4.ABR反应器的设计在处理低浓度废水时，不必将反应器分隔成多隔室，而以34个隔室为宜；而在处理较高浓度废水时，宜将分隔数控制在68个，以保证在高负荷条件下，保证反应器具有复合流态特性。此外，反应器上流室沿水流前进方向的长宽比宜控制在1:11:2之间，上流室与下流室的长度之比宜控制在10:15:1之间。 （1）ABR反应器分隔数（n）和平面布置（2）A

46、BR反应器隔室的上升流速处理较高浓度废水时，其产气对促进泥水混合的作用占主导地位，因而对上升流速的控制范围较宽，且可在很低的流速下运行。一般而言，在进水COD质量浓度在3000mg/L以上时，可将流速控制在0.10.5m/h；在处理低浓度废水时，流速对泥水混合的促进作用就较为重要，宜将其控制在0.63.0m/h。 处理不同废水时ABR的设计运行方式及应注意的问题5.ABR工艺的应用ABR与其他型式反应器处理不同废水时效果的比较我国厌氧挡板反应器实验结果废水来源进水COD浓度 (mg/L)负荷率Nvkg/(m3d)COD去除率(%)温度()备注人工合成废水（肉汁+葡萄糖）730083003.51

47、0.6789135美国改良型养猪场废水119045802.58.58030美国平流式糖蜜釜馏蒸发器冷凝物5000100005.598*溶解性COD-意大利ABR工艺的部分应用实例废水类型水力停留时间/d进水COD/(mg/L)COD去除率/%容积负荷/kgCOD/(m3d)产气率/m3/(m3d)生活污水2492710.250.05屠宰废水1.1730890.670.72造纸废水10.65600425.30.81.0制酒废水0.333670085110-糖蜜废水2.6730005028.05养猪场废水2542121001620070785.36.71.92.5柠檬酸发酵废水11900087.7

48、19.08.4Tenjo镇污水处理厂ABR的生产运行数据四、膨胀颗粒污泥床（EGSB）膨胀颗粒污泥床是在UASB反应器的基础上于20世纪80年代后期在荷兰Wageningen农业大学环境系开始研究的新型厌氧反应器，它能在比UASB高几倍的有机负荷下处理诸如化工、生化和生物工程的工业废水。同时，EGSB反应器还适合处理低温和低浓度以及难降解的有毒害性的废水。目前国内外已建立了许多EGSB反应器，用来处理如食品、化工和制药等各种类型的废水。 EGSB的构造与工艺流程 EGSB的工艺特征 EGSB的有关研究与工程应用1.EGSB的构造与工艺流程 反应器主体 进水分配系统 三相分离器 出水循环部分（1

49、）反应器主体EGSB反应器主体是颗粒污泥与废水中污染物发生反应的部分，其内有大量的不同粒径的颗粒污泥存在。颗粒污泥是获得高处理效果的原因所在。一方面颗粒污泥具有良好的沉降性能，可以防止污泥随水流出；另一方面，颗粒污泥可以维持反应器内最大限度的滞留高活性污泥，因此这种厌氧反应器在较高的有机负荷下仍能有效去除废水中的有机物。三相分离器气体流量计处理水排放处理水回流原水水槽进水泵 （2）进水分配、出水循环系统进水分配系统的作用是将进水均匀地分配到整个反应器的底部，并产生一个均匀的上升流速。出水循环的目的是提高反应器内的上升流速，使颗粒污泥床充分膨胀，废水与微生物之间充分接触，加强传质效果，还可避免反

50、应器产生死角和短流。同时采用了出水循环，其配水孔口的流速会更大，因此系统更容易保证配水均匀。EGSB上升流速可达510m/h，远高于UASB一般要求的0.60.9m/h。高的上升流速，使其具有较大的高径比（35），其所需要的配水面积会较小，生产性装置可高达1520m 。三相分离器气体流量计处理水排放处理水回流原水水槽进水泵（ 3）三相分离器三相分离器的主要作用仍然是将出水、沼气、污泥三相进行有效分离，使污泥在反应器内有效持留。在较高的水力负荷和上升流水流速度的情况下，三相分离器对上升液流中SS的截留具有较高的要求，因而为防止污泥的流失，需要专门设计的三相分离器装置（如增设反射板构造）。三相分离

51、器气体流量计处理水排放处理水回流原水水槽进水泵EGSB采用处理出水回流，对于低温和低负荷有机废水，回流可增加反应器的水力负荷，保证了处理效果。对于超高浓度或含有有毒物质的废水，回流可以稀释进入反应器的基质浓度和有毒物质浓度，降低其对微生物的抑制和毒害，这是EGSB工艺区别于UASB工艺最为突出的特点和优点之一。EGSB可以采用塔形结构设计，具有较大的高径比，既能提高上升流速，也能进一步向着空间方向发展，减少占地面积，投资更省。EGSB能在高负荷下取得较高的处理效果，尤其是在低温条件下，对低浓度有机废水的处理效果也较好。反应器内颗粒污泥粒径较大，反应器抗冲击负荷能力强。高的水力负荷使表面上升流速

52、和搅拌程度加强，保证了颗粒污泥与废水的充分接触，强化了传质，有效解决了UASB出现的短流、堵塞问题。2. EGSB的工艺特征3. EGSB的有关研究与工程应用EGSB的有关研究结果处理生活污水 进水COD=127675mg/L HRT大于3.5h 容积负荷大于2.7kgCOD/(m3 d) 水温大于13 COD总去除率大于34%，可溶性COD去除率大于51%处理麦芽发酵废水 进水COD=2821436mg/L HRT等于24h 容积负荷4.48.8kgCOD/(m3.d) 水温等于16 COD去除率56%处理屠宰场废水 进水COD=14404200mg/L HRT等于5h 容积负荷15kgCOD/(m3.d) 水温等于35 COD去除率67%EGSB的有关工程应用薯干酒厂酒精废液治理工程生产废水脱糟机配水池一级EGSB罐中间池二级EGSB罐接触氧化池斜板沉淀池出水沼气 废水量800m3/d 进水COD=4000050000mg/L SS=30000mg/L 接种污泥浓度10g/L 驯化期进水COD浓度10000mg/L 容积负荷1215kgCOD/(m3d) 一级EGSB去除率90% 二级EGSB去除率5060%玉米酒厂酒精废液治理工程生产废水压滤后稀槽液沉淀池EGSB反应器降温池出水泵配水罐泵接触氧化池沉淀