廢水厭氧生物處理技術(shù)

廢水厭氧生物處理技術(shù)第1頁(yè)/共38頁(yè)04四月20232三、厭氧生物處理主要方法主要講授內(nèi)容一、廢水厭氧生物處理概述二、厭氧生物處理機(jī)理第2頁(yè)/共38頁(yè)04四月20233一、厭氧處理概述

厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中由于其具有良好的去除效果，更高的反應(yīng)速率和對(duì)毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，一直都受到環(huán)保工作者們的青睞，更重要的是由于其相對(duì)好氧生物處理廢水來(lái)說(shuō)不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。第3頁(yè)/共38頁(yè)04四月20234二、厭氧生物處理機(jī)理第4頁(yè)/共38頁(yè)04四月20235大分子有機(jī)物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4甲烷細(xì)菌CH4厭氧生化反應(yīng)過程---四階段第5頁(yè)/共38頁(yè)04四月20236一、水解階段：

高分子有機(jī)物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細(xì)胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機(jī)物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。第6頁(yè)/共38頁(yè)04四月20237二、酸化階段：小分子有機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡(jiǎn)單的化合物并被分配到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時(shí)還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。第7頁(yè)/共38頁(yè)04四月20238三、產(chǎn)乙酸階段：

在此階段，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。第8頁(yè)/共38頁(yè)04四月20239四、產(chǎn)甲烷階段：：

在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過程最為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。上述四個(gè)階段中，有人認(rèn)為第二個(gè)階段和第三個(gè)階段可以分為一個(gè)階段，在這兩個(gè)階段的反應(yīng)是在同一類細(xì)菌體類完成的。第9頁(yè)/共38頁(yè)04四月202310三、厭氧生物處理主要方法第10頁(yè)/共38頁(yè)04四月202311厭氧生物處理主要方法厭氧接觸法厭氧濾池（AF)上流式厭氧污泥床(UASB)IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）第11頁(yè)/共38頁(yè)04四月202312厭氧生物處理主要方法---厭氧接觸法厭氧接觸法是在普通污泥消化池的基礎(chǔ)上，并受活性污泥系統(tǒng)的啟示而開發(fā)的。對(duì)于懸浮物較高的有機(jī)廢水，可以采用厭氧接觸法，它實(shí)際上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法的主要特征是在厭氧反應(yīng)器后設(shè)沉淀池，污泥進(jìn)行回流，結(jié)果使厭氧反應(yīng)器內(nèi)能維持較高的污泥濃度，可大大降低水力停留時(shí)間。第12頁(yè)/共38頁(yè)04四月202313厭氧接觸法第13頁(yè)/共38頁(yè)04四月202314厭氧生物處理主要方法---厭氧生物濾池

厭氧生物濾池是裝填濾料的厭氧反應(yīng)器。厭氧微生物以生物膜的形態(tài)生長(zhǎng)在濾料表面，廢水淹沒地通過濾料，在生物膜的吸附作用和微生物的代謝作用以及濾料的截留作用下，廢水中有機(jī)污染物被去除。產(chǎn)生的沼氣則聚集于池頂部罩內(nèi)，并從頂部引出。處理水則由旁側(cè)流出。為了分離處理水挾出的生物膜，一般在濾池后需設(shè)沉淀池。第14頁(yè)/共38頁(yè)04四月202315厭氧生物濾池濾料是厭氧生物濾池的主體部分。濾料應(yīng)具備下列各項(xiàng)條件：比表面積大，孔隙率高，表面粗糙，生物膜易于附著，化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高等。常用的濾料有碎石、卵石、焦炭和各種形式的塑料濾料。第15頁(yè)/共38頁(yè)04四月202316厭氧生物濾池優(yōu)點(diǎn)：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度；不需另設(shè)泥水分離設(shè)備，出水SS較低；設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。容積負(fù)荷4-5kgCOD/m3?d,停留時(shí)間10-20d,污泥濃度5-10gVSS/L缺點(diǎn)：濾料費(fèi)用較高；濾料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，沒有簡(jiǎn)單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。第16頁(yè)/共38頁(yè)04四月202317厭氧生物處理主要方法

---上流式厭氧污泥床(UASB)

60年代荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境系發(fā)明了上流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed簡(jiǎn)稱UASB)，UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的高速厭氧反應(yīng)器。據(jù)1993年的報(bào)道，國(guó)外至少已有400個(gè)以上的生產(chǎn)性UASB在運(yùn)行。其中最大的反應(yīng)器體積為15600m3。目前UASB反應(yīng)器的應(yīng)用仍呈迅速增長(zhǎng)之勢(shì)，同時(shí)，若干以UASB為基礎(chǔ)的高速厭氧反應(yīng)器也在發(fā)展中，例如膨脹顆粒污泥床(EGSB)和雜交反應(yīng)器(UASB+AF)。第17頁(yè)/共38頁(yè)04四月202318上流式厭氧污泥床(UASB)

UASB構(gòu)造進(jìn)水配水系統(tǒng)主反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)第18頁(yè)/共38頁(yè)04四月202319廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，反應(yīng)器主體為無(wú)填料的空容器，其中含有大量厭氧污泥。由于廢水以一定流速自下向上流動(dòng)以及厭氧過程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機(jī)質(zhì)被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進(jìn)入三相分離器的沉降區(qū)，廢水經(jīng)處理后排出反應(yīng)器。UASB處理機(jī)理第19頁(yè)/共38頁(yè)04四月202320由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水在平穩(wěn)上升過程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度。含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出。UASB反應(yīng)器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負(fù)荷。第20頁(yè)/共38頁(yè)04四月202321第21頁(yè)/共38頁(yè)04四月202322UASB的幾種形式第22頁(yè)/共38頁(yè)04四月202323UASB的幾種形式第23頁(yè)/共38頁(yè)04四月202324UASB的幾種形式第24頁(yè)/共38頁(yè)04四月202325IC厭氧反應(yīng)器（Internalcirculation）第25頁(yè)/共38頁(yè)04四月202326顆粒污泥的形成在UASB反應(yīng)器中能形成顆粒污泥，乃是UASB反應(yīng)器與其它厭氧生物反應(yīng)器的重要區(qū)別。而顆較污泥的形成和成熟，乃是保證這種厭氧生物反應(yīng)器具有高濃度和高活性的前提條件。第26頁(yè)/共38頁(yè)04四月202327第27頁(yè)/共38頁(yè)04四月202328污泥的高濃度和高活性污泥的高活性反映在：對(duì)廢水中的有機(jī)污染物具有良好的吸附凝聚作用對(duì)附著的有機(jī)污染物具有高效的吸收轉(zhuǎn)化作用。第28頁(yè)/共38頁(yè)04四月202329顆粒污泥形態(tài)大多呈卵形，也有球形、棒形、絲狀形及板狀形的。它們的平均直徑為1mm，一般為0.1-2mm，最大的可達(dá)3-5mm。顆粒污泥的形態(tài)與分布第29頁(yè)/共38頁(yè)04四月202330顆粒污泥的形態(tài)與分布顆粒污泥的分布大體為下部大，上部小。反應(yīng)區(qū)底部的多以無(wú)機(jī)粒子作為核心，外包生物膜而成。無(wú)機(jī)粒子及生物膜的內(nèi)層一般為黑色(可能與生化過程中形成的FeS沉淀有關(guān))，生物膜的表層則呈現(xiàn)灰白色、淡黃色以及暗綠色等。反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)物含量相對(duì)較高。顆粒污泥質(zhì)軟，有韌性及粘性。第30頁(yè)/共38頁(yè)04四月202331UASB反應(yīng)器的應(yīng)用幾乎涉足所有以有機(jī)污染物為主的廢水處理：

例如各類發(fā)酵工業(yè)、淀粉加工、制糖、罐頭、飲料、牛奶與乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉類加工、皮革、造紙、制藥及石油精煉及石油化工等各種來(lái)源的有機(jī)廢水。UASB的應(yīng)用第31頁(yè)/共38頁(yè)04四月202332第32頁(yè)/共38頁(yè)04四月202333第33頁(yè)/共38頁(yè)04四月202334UASB的特點(diǎn)污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計(jì)算可達(dá)20-30g／L；容積負(fù)荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達(dá)10kgCOD／(m3?d)左右，甚至能夠高達(dá)15～40kgCOD／(m3?d)，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間較短，因此所需池容大大縮小。第34頁(yè)/共38頁(yè)04四月202335設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，造價(jià)相對(duì)較低，便于管理，而且不存在堵塞問題。UASB的特點(diǎn)第35頁(yè)/共38頁(yè)04四月202336UASB的啟動(dòng)與運(yùn)行由于大多數(shù)厭氧菌很敏感的特性和專性厭氧微生物的酶系統(tǒng)對(duì)氧的極端不穩(wěn)定性,使反應(yīng)器的菌群對(duì)極小的變化比好氧系統(tǒng)表現(xiàn)得更加敏感,因此厭氧系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),短的二三個(gè)月,長(zhǎng)的達(dá)半年甚至一年之久,嚴(yán)重影響了ＵＡＳＢ工藝在污水