水污染控制工程污水厌氧生物处理t丨50

第十七章污水的厌氧生物处理第一节厌氧生物处理的基本原理第二节厌氧生物处理方法第三节厌氧生物处理法的设计第四节厌氧和好氧技术的联合运用第一节厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的特点

1、优点能耗少、运转费低，适用于高浓度有机废水的处理；污泥产量及营养需求少；产生甲烷，可作潜在能源；可承受较高的有机负荷，并实现HRT与SRT的有效分离。2、缺点运行启动时间长、控制要求高；难以一次性实现达标排放；处理效果受温度的影响大。厌氧生物处理的发展

1、历史沿革问世至今已百余年；经历四个不同发展时期：20世纪20年代前：主要用于生活污水（粪便）处理。如法国的自动净化器（1881年）、英国的化粪池（1895年）和德国的Imhoff池（1905年）；20世纪50年代前：应用于污泥的稳定化处理（普通污泥消化池）；20世纪50年代后：应用于各种高浓度有机（工业）废水处理。20世纪70年代后：开发和应用新型、高效厌氧处理工艺，应用迅速推广。2、工艺类型第一代厌氧反应器工艺（传统型污泥消化池和废水厌氧反应器）：20世纪50~60年代前应用于污泥的稳定化和污水处理处理；时间长、容积大、效率低。HRT=SRT；第二代厌氧反应器工艺（两相及UASB工艺等）：20世纪70年代后应用于污水处理；时间短、容积大大缩小、效能提高。SRT＞HRT（SRT与HRT分离）；第三代厌氧反应器工艺（分相多级工艺等）：20世纪90年代后应用于高浓度有机废水处理；时间更段、容积更小、效能更高。SRT＞＞HRT（SRT与HRT分离、微生物分相、复合流态）。3、应用现状

污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。消化过程液化(酸化)液态污泥的pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4两阶段:四阶段:大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌的胞外酶水解的和溶解的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化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4低温15~25℃，中温30~35℃，高温50~55℃影响厌氧的环境因素温度pH氧化还原电位有毒物质产酸菌：4.5~7.0，产甲烷菌：6.5~8.0，最佳：6.5~7.5碱度：2000mg/l不产甲烷菌：－100~＋100mv产甲烷菌：－350~－400mv甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高的SO42-，SO32-。污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热量少，反应速度低。主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。影响甲烷菌生长的因素pH：6.8~7.2温度：35~38ºC、52~55ºC第二节节污污水水的厌厌氧生生物处处理方方法一、化化粪池池化粪池池例图图用于处处理来来自厕厕所的的粪便便废水水。曾曾广泛泛用于于不设设污水水厂的的合流流制排排水系系统。。还可可用于于郊区区的别别墅式式建筑筑。二、厌厌氧生生物滤滤池优点：：处理理能力力高；；滤池池内可可以保保持很很高的的微生生物浓浓度；；不需需另设设泥水水分离离设备备，出出水SS较低；；设备备简单单、操操作方方便。。缺点：：滤料料费用用较高高；滤滤料易易堵塞塞，尤尤其是是下部部，生生物膜膜很厚厚；堵堵塞后后，没没有简简单有有效的的清洗洗方法法。因因此，，悬浮浮物高高的废废水不不适用用。特点：：1、生生物浓浓度高高，有有机负负荷率率较高高2、抗抗冲击击负荷荷能力力高3、无无需回回流，，无污污泥流流失4、升升流式式SS≤≤200mg/l类型：升流式式降流式式三、厌厌氧接接触法法对于悬悬浮物物较高高的有有机废废水，，可以以采用用厌氧氧接触触法，，它实实际上上是厌厌氧活活性污污泥法法，不不需要要曝气气而需需要搅搅拌、、需要要脱气气。主要特特征：：在厌氧氧器后后设沉沉淀池池，污污泥进进行回回流，，使反反应器器内维维持较较高的的污泥泥浓度度，降降低水水力停停留时时间。。有关技技术措措施：：1、在在反应应器与与沉淀淀池之之间设设脱气气器2、在在反应应器与与沉淀淀池之之间设设冷却却器（（35℃-15℃）），抑抑制甲甲烷菌菌活动动3、投投加混混凝剂剂四、上上流式式厌氧氧污泥泥床反反应器器(UASB)试验结结果证证明，，良好好的污污泥床床，有有机负负荷率率和去去除率率高，，不需需要搅搅拌设设备，，能适适应负负荷冲冲击和和温度度与pH的变化化。上流式式厌氧氧污泥泥床反反应器器结构组成：集生物物反应应与沉沉淀于于一体体1、进进水配配水系系统：：均匀匀布水水、水水利搅搅拌2、反反应区区：颗颗粒污污泥区区40—80mg/l悬浮污污泥区区10—30mg/l3、三相分分离器器：由由沉淀淀区、、回流流缝、、气封封组成成，将将沼气气、污污泥和和废水水三相相分离离4、气室：：集气气5、废废水排排出系系统颗粒污污泥形形成机机理颗粒污污泥：：密实实、边边缘圆圆滑的的颗粒粒，直直径为为0.5——4mm，，、反应区区：颗颗粒污污泥区区和悬悬浮污污泥区区形成机机理：：晶核核假说说—Lettinga电中和和作用用—Mahoney胞外多多聚物物架桥桥作用用—Samson影响颗颗粒污污泥形形成的的因素素1、温温度：：中温温或高高温2、接接种污污泥的的数量量和质质量3、碱碱度：：750——1000mg/l4、废水性性质：：C/N高5、水水力负负荷和和有机机负荷荷：颗粒污污泥的的类型型颗粒污污泥的的类型型（1）杆菌菌颗粒粒：紧紧密球球形颗颗粒，，主要要由杆杆状菌菌、丝丝状菌菌组成成；颗颗粒直直径1~3mm。（2）丝菌菌颗粒粒：颗颗粒大大致呈呈球形形，主主要由由松散散互卷卷的丝丝状菌菌组成成，丝丝状菌菌附着着在惰惰性粒粒子表表面；；颗粒粒直径径1~5mm。（3）球球菌菌颗颗粒粒：：精精密密球球状状颗颗粒粒，，主主要要由由甲甲烷烷八八叠叠球球菌菌组组成成；；颗颗粒粒直直径径0.1~1.5mm。颗粒粒污污泥泥的的形形成成过过程程UASB初次次启启动动的的操操作作原原则则最初初的的污污泥泥负负荷荷低低于于0.1~0.2kgCODcr/kgMLSS.d；在废废水水中中原原有有和和分分解解产产生生的的VFA有效效分分解解之之前前，，不不应应提提高高反反应应器器负负荷荷；；反应应器器内内的的环环境境条条件件应应控控制制在在有有利利于于产产甲甲烷烷菌菌繁繁殖殖之之范范围围内内；；接种种污污泥泥量量应应尽尽可可能能多多，，一一般般应应为为10~15kgVSS/m3；控制制一一定定的的上上升升流流速速，，允允许许多多余余（（稳稳定定差差））的的污污泥泥洗洗脱脱掉掉，，而而截截留留重重质质污污泥泥。。主要要设设计计参参数数表面面水水力力负负荷荷（（上上升升流流速速u，m/h）；；有机机容容积积负负荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）；；反应应区区高高度度（（h）。。●形形成成絮絮凝凝性性污污泥泥层层时时：：u=0.5m/h（最最大大1.5m/h），，相相应应的的OLR为5~6kgCODcr/m3.d，反反应应区区高高度度一一般般为为6m为宜宜；；●完完全全为为颗颗粒粒污污泥泥床床时时：：u=0.6~0.9m/h（最最大大1.5m/h），，相相应应的的OLR为10~20kgCODcr/m3.d或以以上上，，反反应应区区高高度度一一般般为为3.5~6m；表面面水水力力负负荷荷（（上上升升流流速速u，m/h）重要要的的工工艺艺设设计计参参数数；；决定定UASB的截截面面积积（（A）；；与颗颗粒粒污污泥泥的的沉沉降降速速度度和和进进水水水水质质有有关关。。有机机容容积积负负荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）有机机容容积积负负荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）重要要工工艺艺设设计计参参数数；；决定定UASB的处处理理效效能能；；与所所需需达达到到的的处处理理要要求求和和进进水水水水质质有有关关。。三相相分分离离器器的的设设计计集气气罩罩安安装装角角度度α=45°°~60°°；沉淀淀区区表表面面水水力力负负荷荷≤≤0.7m3/m2.h；水流流通通过过缝缝隙隙的的流流速速≤≤2.0m/h；集气气室室间间缝缝隙隙的的总总截截面面积积不不小小于于反反应应器器截截面面积积的的15%~20%；集气气室室高高度度1.0~1.5m；气封封交交叉叉板板重重叠叠10~20cm。布水水系系统统的的设设计计作用用：：均均匀匀布布水水是是保保证证处处理理效效果果的的重重要要条条件件；；原则则：：采采用用大大阻阻力力配配水水系系统统；；方式式：：间间歇歇式式、、脉脉冲冲式式、、连连续续式式、、组组合合式式；；布置置：：多多点点布布水水，，每每个个点点的的服服务务面面积积为为1~3m2。水封封高高度度作用用：：保保证证集集气气；；原则则：：不不堵堵塞塞；；计算算：：H=H1-H2=（h1+h2）-H2。沼气气产产量量及及其其成成分分1mol（16g）的的甲甲烷烷相相当当于于64gCODcr；氧化化l.0gCODcr或BOD5可产产生生0.35L的CH4；CODcr浓度度越越低低，，单单位位重重量量有有机机物物的的产产气气率率越越高高。。在在实实际际工工程程中中，，高高浓浓度度有有机机废废水水的的产产气气率率能能接接近近理理论论值值，，而而低低浓浓度度有有机机废废水水则则一一般般低低于于理理论论值值；；稳态态运运行行时时，，沼沼气气中中的的CH4含量量和和CO2的含含量量基基本本稳稳定定。。甲甲烷烷的的含含量量一一般般为为65%~75%，二二氧氧化化碳碳的的含含量量为为20%~30%。当当沼沼气气中中含含有有H2S气体体时时，，反反应应器器将将受受到到严严重重的的抑抑制制而而使使甲甲烷烷和和二二氧氧化化碳碳的的含含量量大大大大降降低低。。上流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床——滤滤层层反反应应器器(UBF)UASB+AFEGSB反应应器器IC反应应器器五、、分分段段厌厌氧氧处处理理法法第一一段段：：水水解解和和液液化化有有机机物物为为有有机机酸酸；；缓缓冲冲和和稀稀释释负负荷荷冲冲击击与与有有害害物物质质，，并并将将截截留留难难降降解解的的固固态态物物质质。。第二段：：保持严严格的厌厌氧条件件和pH，以利于甲甲烷菌的的生长；；降解、、稳定有有机物，，产生含含甲烷较较多的消消化气，，并截留留悬浮固固体，以以改善出出水水质质。六、厌氧生物转盘厌氧生物转盘与好氧生物转盘大体相同，微生物附着在惰性的介质上，它完全或部分淹没在水中，废水中同时保持一定数量的悬浮物。七、厌氧流化床法厌氧流化床法与好氧流化床法相似，但它是在厌氧条件下，封闭水力循环式的生物滤池反应器。

八、厌氧氧折流板板反应器器（ABR））第三节厌厌氧生生物处理理法的设设计一、流程程和设备备的选择择处理工艺艺的选择择消化温度度采用单级级或两级级(段)消化化内容二、厌氧氧反应器器的设计计计算确定定反应器器容积的的常用参参数是负负荷率N和消化时时间t，公式为：：产气量一一般可按按0.4~0.5m3/kg(COD)进行估算算。三、消消化池的的热量计计算包括将废水提提高到池温所所需的热量和和补偿池壁、、池盖所散失失的热量。提高废水温度度所需的热量量为Q1：通过池壁、池池盖等散失的的热量Q2与池子构造和和材料有关，，可用下式估估算：第四节厌氧氧和好氧技术术的联合运用用有些废水含有有很多复杂的的有机物，对对于好氧生物物处理而言是是属于难生物物降解或不能能降解的，但但这些有机物物往往可以通通过厌氧菌分分解为较小分分子的有机物物，而那些较较小分子的有有机物可以通通过好氧菌进进一步分解。。采用缺氧与好好氧工艺相结结合的流程，，可以达到生