污水的厌氧生物处理市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、第6章 污水厌氧生物处理 The Anaerobic Processes郑先强第1页一、概述 二、厌氧法基本原理 三、厌氧法工艺和设备四、厌氧法影响原因五、厌氧处理工艺运行 第2页污水厌氧生物处理发展过程 早期发展 18811950年 第二代厌氧反应器 1955年开发了厌氧接触法(反应器中增加填料)新工艺，标 志着当代厌氧反应器开端。 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）。一、概述第3页 早期厌氧生物反应器 1881年法国Mouras自动净化器： 1891英国Moncriff装有填料升流式反应器： 1895年

2、，英国设计化粪池（Septic Tank）； 1905，德Imhoff池（称隐化池、双层沉淀池）特点有： 处理废水同时，也处理从废水沉淀下来污泥； 前几个构筑物因为废水与污泥不分隔而影响出水水质； 双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下层消化池； 停留时间很长，出水水质也较 后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛推广，在我国当前仍有应用 第4页当代厌氧生物处理 进入20世纪90年代以后，伴随以颗粒污泥为主要特点UASB反应器广泛应用，在其基础上又发展起来了一样以颗粒污泥为根本颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。其中EGSB反应器利用外加出水循环能够使反应器内部形

3、成很高上升流速，提升反应器内基质与微生物之间接触和反应，能够在较低温度下处理较低浓度有机废水，如城市废水等；而IC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大量沼气形成内部混合液充分循环与混合，能够到达更高有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器”。第5页 我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；我国当前水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素N、P污染；当前高浓度有机工业废水处理特点是：能源昂贵、土地价格剧增、剩下污泥处理费用也越来越高。 能将有机污染物转变成沼气并加以利用； 运行能耗低； 有机

4、负荷高，占地面积少； 污泥产量少，剩下污泥处理费用低；等等；厌氧工艺 综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。我国厌氧技术特点我国厌氧工艺技术特点第6页第7页厌氧生化法优点：（1）应用范围广 因供氧限制，好氧法普通适合用于中、低浓度有机废水处理，而厌氧法适合用于中、高浓度有机废水。 有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解，但对厌氧生物处理是可降解，如固体有机物、着色剂蒽醌和一些偶氮染料等。第8页 (2)能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用伴随有机物浓度增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生沼气可作为能源。 废水有机物达一定浓度后，沼气能量能够抵偿消耗能量。研究表明，当原水BOD5到达

5、1500mg/L时，采取厌氧处理即有能量剩下。有机物浓度愈高，剩下能量愈多。 普通厌氧法动力消耗约为活性污泥法1/10。第9页（3）氮、磷营养需要量较少 好氧法普通要求BOD:N:P为l00:5:1，而厌氧法BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏工业废水所需投加营养盐量较少。 （4）有杀菌作用 厌氧处理过程有一定杀菌作用，能够杀死废水和污泥中寄生虫卵、病毒等。 （5）污泥易贮存 厌氧活性污泥能够长久贮存，厌氧反应器能够季节性或间歇性运转。第10页厌氧生物处理法缺点:（1）厌氧微生物增殖迟缓，因而厌氧设备开启和处理所需时间比好氧设备长；（2）出水往往达不到排放标准，需要深入处理，故

6、普通在厌氧处理后串联好氧处理； （3）厌氧处理系统操作控制原因较为复杂。 （4）厌氧过程会产生气味对空气有污染。第11页 2 厌氧法基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下经过厌氧微生物(anaerobic microbes)(包含兼氧微生物）作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。 对批量污泥静置考查，能够见到污泥消化过程显著分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；在常温下，整个过程历时六个月以上。第12页传统厌氧消化

7、理论为两阶段理论第一阶段：酸化阶段，最显著特征是液态污泥pH值快速下降。污泥中固态有机物或污水中大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pH值有抑制细菌生长作用，NH3溶解产物NH4OH有中和作用。第13页第二阶段：气化阶段，由低分子有机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发气体，可称沼气，主体是CH4，CO2也相当多，还有微量H2、H2S等，所以气化阶段常称甲烷化阶段。第14页 与好氧过程根本区分在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧

8、、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂微生物化学过程，依靠三大主要类群细菌，即水解产酸细菌(fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic bacteria)联合作用完成。参加消化细菌，酸化阶段统称产酸或酸化细菌，几乎包含全部兼性细菌；甲烷化阶段统称甲烷细菌。第15页新研究结果说明厌氧消化经历四个阶段大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等） 水解 细菌胞外酶水解和溶解有机物 酸化 产酸细菌 有机酸、醇类、醛类等 / H2，CO2 乙酸化 乙酸细菌 乙酸 甲烷细菌 甲烷化 甲烷细菌 CH4

9、CH4复杂大分子、不溶性有机物先在细胞外酶作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗透细胞体内，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。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。在产氢产乙酸细菌作用下，第一阶段产生各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。第16页此过程由两组生理上不一样产甲烷菌完成，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，前者约占总量l/3后者约占2/3。 上述三个阶段反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主废水中，水解易成为速度限制步骤； 简单糖类、淀粉、氨基酸

10、和普通蛋白质均能被微生物快速分解，对含这类有机物为主废水，产甲烷易成为限速阶段。第17页理论产生甲烷量： 1、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和CO2等 气体，这么混合气体统称为沼气；产生沼气数量和成份取决于被消化有机物化学组成，普通能够用下式进行估算： 2、理论上认为，1gCOD在厌氧条件下完全降解能够生成0.25 gCH4，相当于标准状态下甲烷气体体积为0.35L；沼气中CO2和CH4百分含量不但与有机物化学组成相关，还与其各自溶解度相关；因为一部分沼气（主要是其中CO2）会溶解在出水中而被带走，同时，一小部分有机物还会被用于微生物细胞合成，所以实际产气量要比理论产气量小

11、。第18页其它厌氧生物处理过程 硫酸盐还原过程： 又叫硫酸盐呼吸或反硫化作用 1.定义：在厌氧条件下，化能异养型硫酸菌还原细菌利用废水中有机 物作为电子供体，将氧化态硫化物还原为硫化物过程 2.硫酸盐在处理中危害： （1）与产甲烷菌竞争底物，抑制产甲烷菌生成。 （2） H2S对产甲烷菌和其它厌氧细菌抑制。影响沼气产量和利用。 3.处理方法：用两相厌氧生物处理工艺中产酸相先期还原硫酸菌。反硝化与厌氧氨氧化： 1.无氧条件下存在：NH4+和NO2-化能异养型硫酸菌2.定义：在厌氧条件下，过程为厌氧氨氧化3.有氧条件： NH4+ NH2OH NO2- NO34.厌氧条件： NO3- NO2- NO

12、N2O N2第19页甲烷菌微生物学特征 介绍：甲烷菌属于古菌中一类。 古 菌 （Archaeobacteria）与原核生物极其靠近。研究利用基因分析伎俩（DNAG+C%，16SrRNA碱基次序比较）发觉，有一些特点与真核生物相同。第20页三、厌氧法工艺和设备 （1）按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)和厌氧生物膜法(anaerobic slime)； （2）按投料、出料及运行方式分为分批式(batch)、连续式(continuous)和半连续式(semi-continuous)； （3）依据厌氧消化中物质转化反应总过程是否在同一反应器中并在

13、同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化(one stage digestion)与两步厌氧消化(two stage digestion)等 （4）厌氧活性污泥法包含普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。第21页3.1、普通厌氧消化池3.2、厌氧滤池3.3、厌氧接触法3.4、分段厌氧污泥法3.5、上流式厌氧污泥床反应器UASB第22页3.1普通厌氧消化池 普通消化池又称传统或常规消化池(conventional digester) 消化池惯用密闭圆柱形池，废水定时或连续进入池中，经消化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。 池径从几米至三、四十米，柱体部分高度约

14、为直径1/2，池底呈圆锥形，以利排泥。 为使进水与微生物尽快接触，需要一定搅拌。惯用搅拌方式有三种：(a)池内机械搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌。第23页螺旋桨(机械)搅拌消化池第24页循环消化液搅拌式消化池高温厌氧消化需要加温，惯用加热方式有三种: (a)废水在消化池外先经热交换器预热到要求温度再进入消化池； (b)热蒸汽直接在消化器内加热； (c)在消化池内部安装热交换管。第25页普通消化池特点是:能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液。 厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。 缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消化器中难以保持大量微生物细胞。 对无搅拌消化

15、器，还存在料液分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触问题。 温度不均匀，消化效率低。第26页化粪池 化粪池用于处理来自厕所粪便污水。广泛用于不设污水厂合流制排水系统。比如，郊区别墅式建筑。 下列图是化粪池一个结构方式。第27页第28页3.2厌氧滤池 厌氧滤池（anaerobic filter又称厌氧固定膜反应器，是60年代末开发新型高效厌氧处理装置。 滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。 厌氧微生物附着于填料表面生长，当废水经过填料层时，在填料表面厌氧生物膜作用下，废水中有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。第29页废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池； 废水从池上部进

16、入，以降流形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。 填料可采取拳状石质滤料，如碎石、卵石等，也可使用塑料填料。第30页厌氧生物滤池特点及改进：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形式存在于滤料孔隙中。 厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀，在池进水部位高，对应有机物去除速度快。 当废水中有机物浓度高时，尤其是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位轻易发生堵塞现象。第31页对厌氧生物滤池采取以下改进： （a）出水回流； （b）部分充填载体； （c）采取软性填料。 厌氧生物滤池特点是： （a）因为填料为微生物附着生长提供了较大表面积，滤池中微生物量较高，又

17、因生物膜停留时间长，平均停留时间长达100天左右，因而可承受有机容积负荷高，COD容积负荷为2-16 kgCOD/(m3d)，且耐冲击负荷能力强；第32页（b）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（c）微生物固着生长为主，不易流失，所以不需污泥回流和搅拌设备； （d）开启或停顿运行后再开启比前述厌氧工艺法时间短。 （e）处理含悬浮物浓度高有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池清洗也还没有简单有效方法。第33页主要缺点： 滤料费用较贵 滤料轻易堵塞主要优点： 处理能力较高 滤池内能够保持很高微生物浓度 不需另设泥水分离设备、出水SS较 低 设备简单、操作方便第3

18、4页3.3 厌氧接触法 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)。厌氧接触法工艺动画第35页 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。 厌氧接触法对悬浮物高有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物载体，而且很轻易在沉淀池中沉淀。 在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌能够用机械方法，也能够用泵循环池水。第36页厌氧接触法特点:（a）经过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，普通为10-15g/L，耐冲击能力强； （b）消化池容积负荷较普通消化池高，中温消化时，普通为2-l0

19、kgCOD/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；第37页（c）能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液，不存在堵塞问题； （d）混合液经沉降后，出水水质好， （e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备 （f）厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离缺点。第38页几个脱气方法:(a)真空脱气，由消化池排出混合液经真空脱气器(真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体上气泡除去，改进污泥沉降性能； (b)热交换器急冷法，将从消化池排出混合液进行急速冷却。 (c)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；

20、(d)用超滤器代替沉淀池，以改进固液分离效果。第39页3.4 分段厌氧处理法 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，以使两类微生物都能在各自最适条件下生长繁殖。 第一段功效是：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 截留难降解固态物质 第二段功效是：保持严格厌氧条件和pH值，以利于甲烷菌生长降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气截留悬浮固体，以改进出水水质第40页二段式厌氧处理法能够采取不一样构筑物给予组合。比如对悬浮物高工业废水，采取厌氧接触法与上流式厌氧污泥床反应器串联组合，其流程以下列图。第41页二段式厌氧处理法特点优点： 运行稳定可靠 能承受p

21、H值、毒物冲击 有机负荷率高 消化气中甲烷含量高缺点： 使用设备较多 流程和操作复杂 不能对各种废水都提升负荷第42页3.5上流式厌氧污泥床反应器UASB3.5.1 概述3.5.2 基本特点（优点、缺点）3.5.3 UASB结构和组成3.5.4 颗粒污泥3.5.5 UASB设计 （1）容积 （2）配水 （3）排泥设计 （4）结构设计要求 （5）三相分离器设计3.5.6 UASB开启第43页上流式厌氧污泥床反应器（up-flow anaerobic sludge blanket reactor)，简称UASB反应器，是由荷兰G. Lettnga等人在70年代初研制开发。污泥床反应器内没有些人工载

22、体，反应器内微生物以本身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，因而能到达高生物量和高效高负荷。3.5.1概述第44页上流式厌氧污泥床池形有圆形、方形、矩形。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。 大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，则普通为矩形，高度普通为3-8m，其中污泥床1-2m，污泥悬浮层2-4m，多用钢结构或钢筋混凝土结构。 第45页UASB反应器示意图第46页第47页第48页3.5.2上流式厌氧污泥床反应器基本特点 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抗性增强;在一定水力负荷下，能够靠反应器内产生气体来实现污泥与基质充分接触。 （a）反应

23、器内污泥浓度高，普通平均污泥浓度为30-40g/L，其中底部污泥床(sludge bed)污泥浓度60-80g/L，污泥悬浮层(sludge blanket)污泥浓度5-7g/L；第49页 污泥床中污泥由活性生物量占70-80高度发展颗粒污泥(sludge granules)组成，颗粒直径普通在0.5-5.0mm之间，颗粒污泥是UASB反应器一个主要特征。（b）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷在小试验和中型试验中可高达20-40kg COD/（m3d）在大型生产装置中可到达 6-8kg COD/（m3d）。（c）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离污泥能自动回流到反应区，普通

24、无污泥回流设备；简化了工艺，节约了投资和运行费用。 （d）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生沼气和进水来搅动；第50页（e）污泥床内不填载体，提升了容积利用率，节约造价及防止堵塞问题。缺点：（a）大型装置内会有短流现象（要求配水装置性能要好）（b）进水SS要求200mg/L，以免对污泥颗粒化不利或降低反应区有效容积，甚至引发堵塞（c）在没有颗粒污泥接种情况下，开启时间长（d）对水质和负荷突然改变比较敏感（e）要求水温高些，最好35左右。第51页 由图可见，UASB工作时，废水从反应器底部进入，与污泥床层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

25、上部三相分离器，完成气、液、固三相分离。被分离消化气从上部导出，被分离污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。3.5.3 UASB结构和组成第52页第53页第54页UASB反应器组成(1)进水配水系统 将废水尽可能均匀地分配到整个反应器，并有水力搅拌功效。 (2)反应区 其中包含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。(3)三相分离器 由沉淀区、回流缝和气封组成，其功效是把沼气、污泥和液体分开。 第55页(4)出水系统 其作用是把沉淀区表层处理过水均匀地 加以搜集，排出反应器。(5)气室 也称集气罩，其作用是搜集沼气。(6)浮渣去除系统 其功效是去除沉淀区液面和气室表面

26、浮渣，依据需要设置。(7)排泥系统 其功效是均匀地排除反应区剩下污泥。第56页 厌氧污泥主要聚集形式包含颗粒(granules)、 团体(pellets)、絮体（flocs)、絮状污泥(nocculent sludge)等。定义：团体和颗粒是结构紧密聚集体。这些聚集体沉降后展现固定形态。絮体和絮状污泥则是含有蓬松结构聚集体，这些聚集体沉降后无固定形态。3.5.4 厌氧颗粒污泥第57页1.接种污泥2.废水性质3.反应器工艺条件4.不一样出水乙酸浓度能够决定优势菌种影响污泥颗粒化原因影响颗粒污泥直径大小原因1.温度2.底物在传质过程中所能进入颗粒内部深度3.有机负荷高低4.假如低负荷突然增加负荷将

27、使颗粒污泥破碎5.用较大上升气流与产气量可选择性洗出较小颗粒污泥。第58页 颗粒污泥性质 颗粒污泥物理性质 1.形状不规则2.颜色呈灰黑色或褐黑色，包裹灰白色生物膜3.相对密度在1.01-1.05左右4.污泥指数与颗粒大小相关5.颗粒污泥在反应器中沉降速率为0.3-0.8m/h颗粒污泥成份 1.微生物及其分泌物 微生物：各类产酸细菌和产甲烷细菌，产酸细菌在颗粒外部，产甲烷 细菌在颗粒污泥内部2.惰性物质3.金属离子颗粒污泥活性 采取最大比底物利用速率表示，不一样底物培养颗粒污泥活性不一样第59页UASB反应器结构设计原理UASB反应器结构 1. 进水配水系统，将进入反应器废水均匀地分配到反应器

28、整个横断 面，起到水力搅拌并均匀上升。 2. 反应区，反应区内存留大量含有良好凝聚和沉淀性能污泥，在池底部 形成颗粒污泥层。废水从厌氧污泥床底部流入，与颗粒污泥层中污泥 进行混合接触，污泥中微生物分解有机物，同时产生微小沼气气泡 不停地放出。微小气泡在上升过程中，不停合并，逐步形成较大气 泡。在颗粒污泥层上部，因为沼气 搅动，形成一个污泥浓度较小悬浮 污泥层。 3. 三相分离器，其功效是将气体、固体和 液体三相进行分离。 4. 集气室，其功效是搜集产生沼气，并 将其导出气室送往沼气柜。 5. 处理水排出系统，均匀搜集处理水并将 其排出反应器。第60页UASB反应器设计计算1.UASB 反应器设

29、计计算主要内容有： 池型选择、有效容积以及各主要部位尺寸确实定； 进水配水系统、出水系统、三相分离器等主要设备设计计算； 其它设备和管道如排泥和排渣系统等设计计算2.有效容积及主要结构尺寸确实定： UASB 反应器有效容积，普通将沉淀区和反应区总容积作为 反应器有效容积进行考虑，多采取进水容积负荷法确定，即： V = Q Si / Lv 式中： Q废水流量，m3/d； Si进水有机物浓度，mgCOD/l； Lv COD 容积负荷，kgCOD/m3.d。第61页3. 三相分离器设计： 三相分离器基本原理与结构 在UASB 反应器中三相分离器能够有以下几个布置形式第62页 沉淀区设计：要求表面负荷

30、应小于1.0m3/m2.d；集气罩斜面坡 度应为5560；沉淀区总水深应大于1.5m，废水在沉淀区 停留时间应在1.52.0h 之间； 回流缝设计； 气液分离效果计算与校核；三相分离器设计关键点4. 出水系统设计：5. 浮渣去除系统设计：6. 排泥系统设计：7. 其它设计中应考虑问题：加热和保温；沼气搜集、贮存和利用； 防腐；第63页8.UASB 布水系统： 为使底物与污泥能充分接触，布水应尽可能，防止沟流，进水方式分为间歇式，脉冲式，连续均匀流，连续与间歇回流结合9.进水水质特征： 应考虑是否影响污泥颗粒化，形成泡沫浮渣、降解速率等问题。10.UASB 有机容积负荷： 确定有机负荷，以及进水

31、流量和进水COD，可确定反应器有效容积。11.UASB 水封高度： 控制一定气囊高度可压破泡沫，可防止泡沫和浮泥进入排气系统。第64页3.5.6升流式厌氧污泥床反应器开启 UASB反应器开启可分为两个阶段:接种污泥在适宜驯化过程中取得一个合理分布微生物群体。这种合理分布群体大量生长、繁殖 第65页 UASB反应器开启运行1. 直接开启：用颗粒污泥接种，所需时间较短，负荷上升较快；2. 间接开启：用絮状污泥开启，首先需要培养颗粒污泥。颗粒污泥培养对于反应器稳定高效运行十分关键，普通需要按以下步骤进行： 投加接种污泥：厌氧消化污泥，或剩下活性污泥等；接种量普通为1020kgVSS/m3； 开启早期

32、污泥负荷应低于0.10.2kgCOD/kgSS.d，容积负荷应小于0.5kgCOD/m3.d； 确保一定水力上升流速，普通要求大于1m3/m2.d，当其大于0.25 m3/m2.h时，就会产生水力分级作用； 进水浓度过高时，可 回流或稀释等办法； 普通要求溶解性COD去除率大于80%左右时，应及时提升负荷； 出水VFA浓度普通应控制在1000mg/l以下。第66页UASB反应器首次开启操作标准1、开启阶段目标： 污泥适应将要处理废水中有机物 污泥含有很好沉降性2、开启时要恪守标准： 最初污泥负荷不要太高 在挥发酸未能有效分解之前，不应增加反应器负荷 控制厌氧细菌生存环境 种泥量要尽可能多 控制

33、一定上升流速3.形成颗粒污泥过程： 开启与提升污泥活性阶段 形成颗粒污泥阶段 逐步形成颗粒污泥层阶段第67页1、运行管理指标 废水厌氧生物处理运行管理指标主要有：COD去除率、有机容积负荷、有机污泥负荷、水力停留时间、剩下污泥产量、产气量等。2、水质管理指标 水质管理指标又称为监测项目，即经过水质监测，对厌氧反应器进行管理，使其到达运行要求；主要有：进水量、进出水水质（COD、BOD、SS、pH、VFA等）、污泥浓度、温度、产气量、气体成份等。 运行管理指标 第68页四、厌氧法影响原因 控制厌氧处理效率基本原因有两类: 一类是基础原因，包含微生物量 (污泥浓度)、营养比、混合接触情况、有机负荷

34、等； 另一类是环境原因，如温度、pH值、氧化还原电位、有毒物质等。 产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败主要微生物，对于普通工业废水，产甲烷阶段是厌氧过程速率限制步骤。第69页4.1温度条件 各类微生物适宜温度范围是不一样，普通认为，产甲烷菌温度范围为25-60。 在35和53上下能够分别取得较高消化效率，温度为40-45时，厌氧消化效率较低。 据产甲烷菌适宜温度条件不一样，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。 第70页温度对厌氧消化过程影响第71页4.2 pH值每种微生物可在一定pH值范围内活动，产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜pH值范围较广，在4.5-8.0之间。 产甲

35、烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2。 在厌氧法处理废水应用中，因为产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，防止过多酸积累，常保持反应器内pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)范围内。第72页4.3氧化还原电位无氧环境是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，这是因为它不象好氧菌那样含有过氧化氢酶。 氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件主要原因，但不是唯一原因。 挥发性有机酸增减、pH值升降以及铵离子浓度高低等原因均影响系统还原强度。如pH值低，氧化还原电位高；pH值高，氧化还原电位低。第73页4.4有机负荷在厌氧法中，有

36、机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积天天接收有机物量（kgCOD/m3d)。 对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表示，即kg COD/(kg污泥d)。 在污泥消化中，有机负荷习惯上以投配率或进料率表示，即天天所投加湿污泥体积占消化器有效容积百分数。 因为各种湿污泥含水率、挥发组分不尽一致，投配率不能反应实际有机负荷，为此，又引入反应器单位有效容积天天接收挥发性固体重量这一参数，即kgMLVSS/m3d。第74页4.5厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢和吸附有机物、无机物组成。 厌氧活性污泥浓度和性状与消化效能有亲密关系。性状良好污泥是厌氧消化效率基础确保。

37、厌氧活性污泥性质主要表现为它作用效能与沉降性能。 故在一定范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化效率也愈高。但也不是越高越好。第75页4.6搅拌和混合经过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间接触，防止产生分层，促进沼气分离。 在连续投料消化池中，还使进料快速与池中原有料液相混匀。 在传统厌氧消化工艺中，也将有搅拌消化器称为高效消化器。 搅拌程度与强度要适当。 第76页4.7废水营养比厌氧微生物生长繁殖需按一定百分比摄取碳、氮、磷以及其它微量元素。工程上主要控制进料碳、氮、磷百分比，因为其它营养元素不足情况较少见。 厌氧法中碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。 第77页4.8有毒物质包含

38、有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等。对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往含有抑制性。 有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、污泥驯化程度、废水特征、操作控制条件等原因相关。第78页79/10/10五、厌氧生物处理运行管理UASB反应器运行三个主要前提反应器内形成沉降性能良好颗粒污泥或絮状污泥由产气和进水均匀分布所形成良好自然搅拌作用设计合理三相分离器，这使沉淀性能良好污泥能保留在反应器内第79页80/10/101、水质分析项目与运行指标水质分析项目反应处理效果项目：进出水COD、VFA、进出水SS、进出水有毒物质（对应工业废水）反应污泥情况项目：污泥沉降比（SV%）、ML

39、SS、MLVSS、SVI等；碱度ALK；挥发酸VFA，沼气产量；反应污泥营养和环境条件项目：氮磷、pH、水温等。第80页81/10/10测定频次进出水总COD、进出水SS 天天一次氮、磷、MLSS、SVI 定时测定统计进水量、剩下污泥量第81页82/10/10运行控制指标（表6-5项目允许范围最正确范围pH6.47.86.57.5氧化还原电位ORP/mV490 550520530挥发性VFA（以乙酸计）/mg/L）50250050500碱度ALK（CaCO3计）/ mg/L）1000500015003000VFA/ALK0.10.50.10.3沼气中甲烷（CH4）体积含量55%60%沼气中CO

40、2体积含量40%35%第82页83/10/102、UASB反应器开启颗粒污泥化过程和优点 颗粒污泥有极好沉降性能，它能在很高产气量和高上流速度下保留在反应器内。所以使UASB反应器有更高有机负荷和水力负荷。普通絮状污泥UASB反应器负荷在10KgCOD/（m3d)，而颗粒污泥使UASB反应器负荷在3050 10KgCOD/（m3d)。第83页84/10/10UASB反应器首次开启 首次开启通常指对一个新建UASB系统以未经驯化非颗粒污泥（比如污水厂污泥消化池消化污泥）接种，使反应器抵达设计负荷和有机物去除率过程，通常这一过程伴伴随颗粒化完成，所以也称之为污泥颗粒化。第84页85/10/10UA

41、SB反应器首次开启若干认识洗出污泥不再返回当进液COD浓度大于5000mg/L时采取出水循环或稀释进液逐步增加有机负荷，有机负荷增加应该在可降解COD能被去除80%之后再进行保持乙酸浓度一直低于1000mg/L；开启时稠型污泥接种量大约为1015KgVSS/m3，小于40KgVSS/m3稀释消化污泥接种量可略为小些；低浓度废水有利于颗粒化形成，但当浓度也应该足够维持良好细菌生产条件，最小COD浓度应为1000mg/L；第85页86/10/10过量悬浮物会妨碍颗粒化形成；溶解性碳水化合物为主要底物废水VFA为主废水颗粒化过程快，当废水含有蛋白质时，应使蛋白质尽可能降解；高离子浓度（比如Ca2+、Mg2+）能引发化学沉淀（CaCO3、CaPHO4、MgNH4PO4），由此造成形成灰分含量高颗粒污泥；在中温范围，最正确温度3840，高温范围为 5060 ；在反应器内pH应一直保持在6.2以上；营养物质和微量元素应该满足微生物