厌氧生物处理法运行与管理-厌氧生物处理法概述

厌氧生物处理工艺运行与管理主要内容

厌氧生物处理是指在无分子态氧条件下，厌氧微生物进行厌氧呼吸，将水中复杂有机物转化为甲烷与二氧化碳，并释放出能量的过程。本知识点主要掌握厌氧生物处理的原理与特点、影响因素、分类以及异常现象及对策。CompanyLogo

厌氧生物处理是指在无分子态氧条件下，厌氧微生物进行厌氧呼吸，将水中复杂有机物转化为甲烷与二氧化碳，并释放出能量的过程。厌氧生物处理一般包括三个阶段：水解酸化阶段产氢产乙酸阶段产甲烷阶段一、厌氧生物处理原理与特点第一阶段：水解酸化阶段产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；——其特点有：1）生长快，2）适应性（温度、pH等）强。第二阶段：产氢气产乙酸阶段第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解有机酸时还形成CO2。第三阶段：产甲烷阶段产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。——其特点有：1）生长慢；2）对环境条件非常敏感。产甲烷产氢产乙酸水解酸化复杂有机物有机酸醇类H2、CO2乙酸CH4

厌氧消化过程示意图

废水的厌氧处理主要适用于污水处理厂的污泥、高浓度有机废水的处理，也可以用于处理中、低浓度的有机废水。广泛应用于工业废水污水处理、污泥消化等领域。1、厌氧生物处理的特点适用范围比较广：适用于高、低浓度的有机废水能耗低、负荷高：不需要曝气；容积有机负荷可以达到2～10kgBOD/m3.d剩余污泥少，氮磷营养需要少：碳氮磷比为200：5：1杀菌效果好：通产厌氧反应有一定的杀菌能力，能杀死寄生虫卵与病毒等。处理时间长，厌氧微生物培养缓慢，厌氧生物反应器启动缓慢出水难达到排放标准，因此厌氧生反应器经常与耗氧生物反应器串联使用处理城市高浓度有机废水操作比较复杂，厌氧生物反应器影响因素复杂所以控制条件也比较多2、厌氧生物反应的不足（1）温度

温度是影响厌氧生物处理的主要因素。消化过程可以在三种不同的温度范围内进行，即:低温消化5℃～15℃；中温消化30℃～35℃；高温消化50℃～55℃。通常采用的厌氧处理一般选择在中温。（2）pH值

甲烷细菌适宜的pH范围为6.8～7.2之间，若pH低于6或高于8，正常的消化系统就会遭到破坏。在实际运行中，如pH值低，可投加石灰或碳酸钠调节pH值。二、影响厌氧生物处理的主要因素（3）营养与C/N比

厌氧生物中的COD:N:P控制为(200～300)︰5︰1为宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比对厌氧消化的影响更为重要，一般C/N比达到（10～20）:1为宜。（4）负荷

负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素，直接影响产气量和处理效率。在通常情况下，上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下为5～15kgCOD/(m3•d)早期的厌氧生物反应器厌氧消化应用于废水处理的初级阶段，是从1881年法国Mouras设计的自动净化器开始到20世纪的20年代；早期的厌氧生物反应器是建造一个底部空、上边铺一层石子的消化池。石子的作用是拦截废液中的固体，这种装置长期未受重视，没有发展，直至现在处理工业废水时，才又被人们所认识。三、厌氧生物处理的发展与分类工作原理2级(平流沉淀+厌氧污泥消化)全国各地使用广泛，为生活污水的预处理——液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反应器——化粪池缺点：污泥量少、易被带出，静态消化

克服了第一代的缺点，且处理污水

第二代厌氧反应器——UASB反应器influentSludgebed污泥沉降沼气阻挡收集effluent工业级UASB装置钢制圆形结构混凝土方形结构（便于施工及分离器设置）全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器（第二代以上）总数的64%，应用广泛

64％(2)AnaerobicFilter厌氧滤床(AF)厌氧流化床生物膜反应器（AFB)①化工流化床原理

②炉灰等作生物膜载体，生物颗粒流化

③出水外回流

第三代厌氧生物反应器厌氧膨胀颗粒污泥床内循环反应器升流式污泥床过滤器填料EGSBICUBF现在厌氧反应器发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。厌氧处理的工艺由普通消化法逐渐演变发展如下的类型:厌氧接触法厌氧生物滤池上流式厌氧污泥反应法厌氧流化床两相厌氧法水解酸化法(一)厌氧接触法

1955年，Schroefer等人开发成功了厌氧接触法(AnaerobicContactProcess)。标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。厌氧接触法的工艺流程如下图所示厌氧生物接触厌氧接触法的特点：污泥回流量约为进水流量的2~3倍。消化池内的MLVSS为6~10g/L。有机容积负荷高，中温时，COD负荷1～6kgCOD/m3.d，去除率为70～80%；适合于处理悬浮物和有机物浓度均很高的废水(一)厌氧接触法(一)厌氧接触法最大的问题是污泥的沉淀：污泥上附着有小气泡；污泥在二沉池中还有活性，还会产生气体，导致已下沉的污泥上浮。改进措施：真空脱气设备（真空度为500mmH2O）；增加热交换器，使污泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥的活性。(二)厌氧滤池厌氧生物滤池的工艺特征60年代末，美国的Young和McCarty首先研制出厌氧生物滤池；与好氧生物滤池相似，厌氧生物滤池是装填有滤料的厌氧生物反应器，在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体，在滤料的空隙中则截留了大量的悬浮生长的微生物，废水通过滤料层(上向流或下向流)时，有机物被截留、吸附及分解。处理能力高，出水SS较低。(二)厌氧滤池厌氧滤池(AnaerobicFilter)卵石填料沼气出水进水(二)厌氧滤池

厌氧生物滤池的构造特征可分为升流式厌氧生物滤池和降流式厌氧生物滤池：(三)升流式厌氧污泥床反应器1974年Wageningen农业大学(WAU)的C.Lettinga等人开发成功了升流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)反应器，简称UASB反应器。UASB成为近年来发展最快的一种厌氧处理技术。三相分离器的设置。对于一般的高浓度有机废水，其负荷可达10～20kgCOD/(m3·d)。传质效果好。如图所示，该反应器具有高的处理效能，获得广泛应用，对废水厌氧生物处理具有划时代意义。(三)升流式厌氧污泥床反应器(UASB)UASB(三)升流式厌氧污泥床反应器UASB反应器的构造(1)进水配水系统：功能：①将废水均匀地分配到整个反应器的底部；②水力搅拌；——是反应器高效运行的关键之一。(2)反应区：又分为污泥床区和污泥悬浮区；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；污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。(三)升流式厌氧污泥床反应器(3)三相分离器：由沉淀区、回流缝和气封组成；功能：将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(废水)等三相进行分离；(4)出水系统：作用是把沉淀区的处理后的废水均匀地加以收集，并排出反应器；(5)气室：也称集气罩，主要作用是收集沼气；(6)浮渣收集系统：功能是清除沉淀区液面和气室液面的浮渣．(三)升流式厌氧污泥床反应器(三)升流式厌氧污泥床反应器UASB上流式厌氧污泥反应器沼气进水出水出水堰污泥区：污泥浓度为通常40000～80000mg/L；污泥沉降性能好，活性高，占整个反应器取出率的70%～90%污泥悬浮层：污泥浓度常为：15000～8000mg/L占整个反应器取出率的10%～30%沉淀区（分离区）：夹带生物气与活性污泥的水进入分离区达到气、固、液分离悬浮层污泥区分离区UASB污泥作为产品出售的厌氧颗粒状污泥厌氧颗粒状污泥(四)厌氧膨化床和流化床基本情况：

载体：固体颗粒，常用的有：石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为0.2～1mm；常采用出水回流的方法使载体颗粒膨胀或流化；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；将上升流速增大到使载体可在床体内自由运动而互不接触的反应器称为流化床。载体比较面积大，处于硫化状态，传质效果好，有机物降解速率快。(四)厌氧膨化床和流化床(五)厌氧生物转盘

1980年S.J.Tait等人开发成了厌氧生物转盘新工艺。这是在好氧生物转盘基础上开发的。其工艺示意图如图所示。

四、厌氧生物处理异常现象及对策（一）UASB运行管理UASB反应器运行的三个重要前提：（1）反应器内形成性能良好的颗粒污泥或絮状污泥；（2）由产气和进水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，这使沉淀性能良好的污泥能保留在反应器内。水质分析项目：试运行正常转入正常运行①反映处理效果的项目：进出水的BOD、COD、进出水的SS、有毒物浓度②反映污泥情况的项目：污泥沉降比SV、MLSS、SVI、溶解氧、微生物生物相③反应污泥营养与环境条件的项目：碳、氮、磷、pH、水温等（二）UASB水质分析与控制指标SV、溶解氧：2～4h监测一次，以保证及时调节污泥回流量与空气量微生物相：每班检测一次，及时掌握污泥性状进出水COD、BOD每天检测一次氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI定期检测即可。出溶解氧测定外，其他均用混合样。（三）UASB水质分析项目检测频率

1、UASB反应器启动可以有如下几个阶段：

第一阶段：启动初始阶段。此阶段污染容积负荷应该低于2kgCOD/（m3·d）。此阶段应将污泥的驯化与颗粒化做为主要工作目标。

第二阶段：反应器容积有机负荷上升至2～5kgCOD/（m3·d）。厌氧污泥的驯化过程在这个阶段完成。

第三阶段：容积负荷增加到5kgCOD/（m3·d）。絮状污泥迅速减少，颗粒状污泥的含量进一步增高。

当反应器中污泥颗粒化完成之后，反应器的启动也就完成。（四）UASB的启动（2）UASB反应器启动的注意事项①进水COD浓度在UASB反应器启动阶段，进水COD浓度不宜过大。如果进水的COD小于5000mg/L时，不需要对污水进行稀释。②进水污染负荷启动UASB反应器的最初进水污染负荷为0.5～1.5kgCOD/（m3·d）。③启动初期不应该注重去除效果。（3）UASB反应器的二次启动①进水COD浓度尽管UASB的初次启动所消耗的时间很长，但一旦启动成功，即使放置不使用，要再次启动起来仍比较容易。UASB反应器二次启动过程可以相对初次启动更快地增大进液的有机物负荷。若初次进水COD浓度为3g/L，24d后进水的COD浓度可以增至6g/L，48天后进水COD浓度可以上升到12g/L。②进水污染负荷二次启动，进水的污染负荷与浓度的增加方法与初次启动相似,污染负荷为0.5～1.5kgCOD/（m3·d）。现象一：VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高，此时说明系统已出现异常，应立即分析原因。如果VFA/ALK＞0.3，则应立即采取控措施。其原因及控制对策如下：（1）水力超负荷。此时减少进水量，降低反应床内水流速度。（2）有机物投配超负荷。控制措施是减少进水，加强上游污染源管理。（3）搅拌效果不好。均匀进水，改善搅拌。（4）存在毒物。解决毒物问题的根本措施是加强污染源的管理。（五）UASB运行异常问题与对策现象二：废水的pH值开始下降。

其原因及控制对策如下：当pH值开始下降时，VFA/ALK往往大于0.8。该现象出现时，首先应立即向废水内投入碱源，补充碱度，控制住pH值的下降并使之回升；否则如果pH值降至6.0以下，甲烷菌将全部失去活性，则须放空反应器重新培养消化污泥。

其次，应尽快分析