厭氧生物處理.ppt

1、a,1,第15章 厭氧生物處理,重點(diǎn)： 厭氧生物處理機(jī)理、兩級(jí)厭氧生物處理與兩 相厭氧生物處理、升流式厭氧污泥床（UASB 法)、厭氧顆粒污泥的形成及其性質(zhì)。 難點(diǎn)： 生物接觸氧化法，厭氧生物處理機(jī)理、 UASB法、厭氧顆粒污泥的形成及其性質(zhì)。,a,2,15.7 固著生長(zhǎng)厭氧生物處理法,15.1 概述,15.2 厭氧生物處理的基本原理,15.3 厭氧微生物生態(tài)學(xué),15.4 升流式厭氧污泥層工藝,15.5 兩相厭氧生物處理,15.6 懸浮生長(zhǎng)厭氧生物處理法,15.8 厭氧生物處理工藝的運(yùn)行管理,a,3,15.1 概述,厭氧生物處理：在無(wú)氧的條件下，利用厭氧微生物的生 命活動(dòng)，將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲

2、烷、二氧化碳等的過(guò) 程。 厭氧生物處理后面常常要連接好氧生物處理,a,4,最早的厭氧生物處理,15.1.1 厭氧生物處理的發(fā)展,進(jìn)入上世紀(jì)50、60年代，特別是70年代的中后期，隨著世界范圍的能源危機(jī)的加劇，人們對(duì)利用厭氧消化過(guò)程處理有機(jī)廢水的研究得以強(qiáng)化，相繼出現(xiàn)了一批被稱(chēng)為現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器的處理工藝，從此厭氧消化工藝開(kāi)始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理，真正成為一種可以與好氧生物處理工藝相提并論的廢水生物處理工藝。這些被稱(chēng)為現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器的厭氧生物處理工藝又被統(tǒng)一稱(chēng)為“第二代厭氧生物反應(yīng)器”，它們的主要特點(diǎn)有： HRT大大縮短，有機(jī)負(fù)荷大大提高，處理效率大大提高； 主要包括：厭氧接觸法

3、、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器、厭氧流化床（AFB）、AAFEB、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)（ARBC）和擋板式厭氧反應(yīng)器等； HRT與SRT分離，SRT相對(duì)很長(zhǎng)，HRT則可以較短，反應(yīng)器內(nèi)生物量很高。,處理法最早用于處理城市污水處理廠的沉淀污泥，后來(lái)用于處理高濃度有機(jī)廢水。普通厭氧生物處理法的主要缺點(diǎn)是水力停留時(shí)間長(zhǎng)，一般需要2030d。,發(fā)展的厭氧生物處理,a,5,現(xiàn)代的厭氧生物處理,進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著以顆粒污泥為主要特點(diǎn)的UASB反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展起來(lái)了同樣以顆粒污泥為根本的顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應(yīng)器和厭氧內(nèi)循環(huán)（IC）反應(yīng)器。其中EGSB反應(yīng)

4、器利用外加的出水循環(huán)可以使反應(yīng)器內(nèi)部形成很高的上升流速，提高反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)與微生物之間的接觸和反應(yīng)，可以在較低溫度下處理較低濃度的有機(jī)廢水，如城市廢水等；而IC反應(yīng)器則主要應(yīng)用于處理高濃度有機(jī)廢水，依靠厭氧生物過(guò)程本身所產(chǎn)生的大量沼氣形成內(nèi)部混合液的充分循環(huán)與混合，可以達(dá)到更高的有機(jī)負(fù)荷。這些反應(yīng)器又被統(tǒng)一稱(chēng)為“第三代厭氧生物反應(yīng)器”。,a,6,早期的厭氧生物反應(yīng)器, 1881年法國(guó)Mouras的自動(dòng)凈化器： 1891英國(guó)Moncriff的裝有填料的升流式反應(yīng)器： 1895年，英國(guó)設(shè)計(jì)的化糞池（Septic Tank）； 1905，德Imhoff池（稱(chēng)隱化池、雙層沉淀池） 特點(diǎn)有： 處理廢水同

5、時(shí)，也處理從廢水沉淀下來(lái)的污泥； 前幾種構(gòu)筑物由于廢水與污泥不分隔而影響出水水質(zhì)； 雙層沉淀池則有了很大改進(jìn)，有上層沉淀池和下層消化池； 停留時(shí)間很長(zhǎng)，出水水質(zhì)也較 后兩種反應(yīng)器曾在英、美、德、法等國(guó)得到廣泛推廣，在我國(guó)目前仍有應(yīng)用,a,7,15.1.2 厭氧生物處理的特點(diǎn),與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水的厭氧生物處理工藝具有以下主要優(yōu)點(diǎn)： 能耗降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；因?yàn)閰捬跎锾?理工藝無(wú)需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風(fēng)曝氣，減少了 能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機(jī)物的同 時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣。 污泥產(chǎn)量很低；產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y為0.150.34kgVSS/

6、kgCOD， 產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的 產(chǎn)率約為0.250.6kgVSS/kgCOD。 厭氧微生物可以使生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分 降解；對(duì)于某些含有難降解有機(jī)物的廢水，利用厭氧工藝進(jìn)行 處理可以獲得更好的處理效果。,主要優(yōu)點(diǎn),a,8, 厭氧生物處理過(guò)程中所涉及到的生化反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜。 厭氧微生物特別是其中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素非常 敏感。 厭氧生物處理出水水質(zhì)仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進(jìn)行 進(jìn)一步的處理； 厭氧生物處理的氣味較大； 對(duì)氨氮的去除效果不好，還可能由于原廢水中含有的有機(jī)氮在厭 氧條件下的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致氨氮濃度的

7、上升。,主要缺點(diǎn),a,9,我國(guó)高濃度有機(jī)工業(yè)廢水排放量巨大，這些廢水濃度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物；我國(guó)當(dāng)前的水體污染物還主要是有機(jī)污染物以及營(yíng)養(yǎng)元素N、P的污染；目前高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理特點(diǎn)是：能源昂貴、土地價(jià)格劇增、剩余污泥的處理費(fèi)用也越來(lái)越高。 能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利用； 運(yùn)行能耗低； 有機(jī)負(fù)荷高，占地面積少； 污泥產(chǎn)量少，剩余污泥處理費(fèi)用低；等等；厭氧工藝的 綜合效益表現(xiàn)在環(huán)境、能源、生態(tài)三個(gè)方面。,我國(guó)的厭氧技術(shù)特點(diǎn),我國(guó)的厭氧工藝技術(shù)特點(diǎn),a,10,15.1.3 厭氧生物處理的發(fā)展趨勢(shì),開(kāi)發(fā)厭氧生物處理新工藝用來(lái)治理有機(jī)污水的污染，無(wú)疑是

8、一種具有良好經(jīng)濟(jì)效益的方法。近年來(lái)，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物池、厭氧膨脹床和流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)等。 大家都在為提高生物處理能力和穩(wěn)定性的途徑努力著： 1.提高生物的持有量 2.利用厭氧生物處理中微生物種群的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相分離。,返回,a,11,15.2 厭氧生物處理的基本原理,15.2.1 復(fù)雜有機(jī)物的厭氧降解,傳統(tǒng)觀念兩階段理論,1.酸性發(fā)酵階段脂肪酸； 2.穩(wěn)定發(fā)酵階段甲烷和CO2 3.發(fā)酵：指氫供體和受氫體都是有機(jī)化合物的生物氧化作用。 4.產(chǎn)生有還原性的有機(jī)物； CH3COCOOH2CO2+CH

9、3CHO 2CH3COOH2CH4+2CO2,a,12,發(fā)展中觀點(diǎn)三階段理論,1.水解階段：碳水化合物（脂肪、蛋白質(zhì)）在水解發(fā)酵菌作用下轉(zhuǎn)化 為糖類(lèi)、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳； 2.產(chǎn)酸產(chǎn)乙酸階段：脂肪酸在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌作用下轉(zhuǎn)化成H2、CO2、乙酸 CH3CH2COOHCO2+CH3COOH+H2 3.產(chǎn)甲烷階段：最后兩組生理不同的產(chǎn)甲烷菌，有共同的產(chǎn)物 4H2+CO2CH4+2H2O （1/3）CO2還原 2CH3COOH2CH4+2CO2 （2/3）乙酸脫羧,水解與發(fā)酵,20%,a,13,最新觀點(diǎn)四階段厭氧生物代謝過(guò)程,1.酸性發(fā)酵階段脂肪酸； 2.穩(wěn)定發(fā)酵階段甲烷和CO2 3.發(fā)酵：

10、指氫供體和受氫體都是有機(jī)化合物的生物氧化作用。 4.產(chǎn)生有還原性的有機(jī)物； CH3COCOOH2CO2+CH3CHO 2CH3COOH2CH4+2CO2,a,14,15.2.2 水解階段,定義 復(fù)雜的非溶解性的有機(jī)物質(zhì)在產(chǎn)酸細(xì)菌胞外水解酶的作用下轉(zhuǎn) 化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。 影響因素 溫度，水力停留時(shí)間，有機(jī)物質(zhì)的組成成分，有機(jī)物質(zhì) 顆粒的大??；pH值；氨的濃度；水解產(chǎn)物濃度。,15.2.3 產(chǎn)酸發(fā)酵階段,微生物 細(xì)菌、原生生物和真菌微絮凝、發(fā)酵細(xì)菌 重要的微生物 纖維素分解菌最重要的一步；產(chǎn)物CO2，H2，已醇； 碳水化合物分解菌丙酮乙醇，乙酸（桿狀菌生化絮凝）； 蛋白質(zhì)水解-生

11、成氨基酸、（棱菌生化絮凝） 脂肪分解菌脂肪酸（弧菌生化絮凝）,a,15,15.2.4 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段,主要微生物： 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌以及同型乙酸菌 產(chǎn)物：乙酸、甲烷、CO2、H2,15.2.5 產(chǎn)甲烷階段,在厭氧消化產(chǎn)甲烷菌時(shí)： C2H3O2Na+2O2 NaHCO3+CH4+29.3kj/mol,主要微生物：產(chǎn)甲烷菌 產(chǎn)物：甲烷 特征：細(xì)胞的增殖很少，（甲烷細(xì)菌不繁殖，數(shù)量少，消化時(shí)間 長(zhǎng)）；食物不足；產(chǎn)生能量?jī)H為好氧1/20-1/30。,反應(yīng)方程式：,a,16,理論產(chǎn)生甲烷量：,1、糖類(lèi)、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過(guò)厭氧消化能轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2等 氣體，這樣的混合氣體統(tǒng)稱(chēng)為沼氣；產(chǎn)生沼氣的數(shù)量和成

12、分取決于被消化的有機(jī)物的化學(xué)組成，一般可以用下式進(jìn)行估算： 2、理論上認(rèn)為，1gCOD在厭氧條件下完全降解可以生成0.25 gCH4，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的甲烷氣體體積為0.35L；沼氣中CO2和CH4的百分含量不僅與有機(jī)物的化學(xué)組成有關(guān)，還與其各自的溶解度有關(guān)；由于一部分沼氣（主要是其中的CO2）會(huì)溶解在出水中而被帶走，同時(shí)，一小部分有機(jī)物還會(huì)被用于微生物細(xì)胞的合成，所以實(shí)際的產(chǎn)氣量要比理論產(chǎn)氣量小。,a,17,15.2.6 其他厭氧生物處理過(guò)程,硫酸鹽還原過(guò)程： 又叫硫酸鹽呼吸或反硫化作用 1.定義：在厭氧條件下，化能異養(yǎng)型硫酸菌還原細(xì)菌利用廢水中的有機(jī) 物作為電子供體，將氧化態(tài)硫化物還原為硫

13、化物的過(guò)程 2.硫酸鹽在處理中的危害： （1）與產(chǎn)甲烷菌競(jìng)爭(zhēng)底物，一直產(chǎn)甲烷菌的生成。 （2） H2S對(duì)產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧細(xì)菌抑制。影響沼氣產(chǎn)量和利用。 3.解決辦法：用兩相厭氧生物處理工藝中的產(chǎn)酸相先期還原硫酸菌。,反硝化與厭氧氨氧化：,1.無(wú)氧條件下存在：NH4+和NO2-化能異養(yǎng)型硫酸菌 2.定義：在厭氧條件下，過(guò)程為厭氧氨氧化 3.有氧條件： NH4+ NH2OH NO2- NO3 4.厭氧條件： NO3- NO2- NO N2O N2,返回,a,18,15.3 厭氧微生物生態(tài)學(xué),15.3.1 影響產(chǎn)酸細(xì)菌的主要生態(tài)因子,pH值：影響代謝速度及生長(zhǎng)速度，并且影響發(fā)酵類(lèi)型。 最適范圍67

14、， 2.氧化還原電位(ORP):影響生物種群中專(zhuān)性厭氧和兼性厭氧細(xì)菌的 比例，最適范圍200mV至300mV 3.堿度:保證系統(tǒng)具有良好的緩沖能力，避免pH過(guò)低而導(dǎo)致某些厭氧 細(xì)菌受到抑制 4.溫度：厭氧微生物的生長(zhǎng)及代謝速率，最佳35攝氏度。 5.水力停留時(shí)間和有機(jī)負(fù)荷：影響不是很大。,甲烷階段是厭氧消化速率的控制階段，以甲烷菌的影響因素為主,a,19,15.3.2 影響甲烷細(xì)菌的主要生態(tài)因子,溫度因素 1、中溫（30-36） 2、高溫（50-53）,接觸與攪拌 1. 攪拌作用： 加速熱傳均勻底物供給將底物傳質(zhì)到細(xì)菌表面提高負(fù)荷 2. 攪拌與不攪拌：產(chǎn)氣量增加30% 3. 方法：泵+水射器

15、消化氣循環(huán) 混合攪拌法 4. 接觸的作用：提高傳質(zhì)速率，厭氧污泥與介質(zhì)間的液膜厚度，布 水系統(tǒng)。,a,20,生物固體停留時(shí)間（污泥齡）與負(fù)荷 1. 停留時(shí)間 c=Mr/e 其中： Mr 消化池內(nèi)總生物量 e=Me/t 消化池每日排出的生物量； Me排出的生物總量， t排泥時(shí)間 2. 投配率每日投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分?jǐn)?shù),營(yíng)養(yǎng)物與C/N比 C5H7NO3即細(xì)胞合成C/N=5：1，要求C/N=（10-20）：1 C/N高，細(xì)胞的氮不足，水中緩沖能力下降，PH下降 C/N低，氮量上升，銨鹽積累，抑制消化,a,21,有毒物質(zhì) 例如：重金屬Cu2+、Hg2+ 1.重金屬對(duì)甲烷消化的抑制 與

16、酶結(jié)合，使酶的作用消失 RSH+Me+RSMe+H+ Me及氫氧化物的絮凝作用，使酶沉淀 2.陰離子的毒害作用 如S2-的毒害作用,pH 1. 產(chǎn)甲烷菌 6.6-7.5 2.緩沖劑: CO2和 NH3（NH3、NH4+） H+HCO3-H2CO3組成緩沖液 電離常數(shù)：K+=H+HCO3-/H2CO3 pH=-lgK+lg(HCO3-/CH2CO3) 應(yīng)保持2000mg/l的堿度，防止pH下降，緩沖能力弱， 脂肪酸是甲烷發(fā)酵的產(chǎn)物，其濃度也應(yīng)該在 2000mgl左右；,a,22,15.3.3 影響硫酸鹽還原菌的主要生態(tài)子,a,23,15.3.4 厭氧生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué),反應(yīng)方程式,其中： -dS/d

17、t底物去除速率，質(zhì)量/體積.時(shí)間； k單位質(zhì)量底物的最大利用速率，質(zhì)量/細(xì)菌質(zhì)量； S可降解的底物，質(zhì)量/體積； Ks半速度常數(shù)，質(zhì)量/底物體積，即在生長(zhǎng)速率等于最 大生長(zhǎng)速率1/2時(shí)的底物濃度； X細(xì)菌濃度，質(zhì)量/體積； dx/dt細(xì)菌增長(zhǎng)速率，質(zhì)量/體積時(shí)間； Y細(xì)菌產(chǎn)率，細(xì)菌質(zhì)量/底物質(zhì)量； b細(xì)菌衰亡速率系數(shù)，d-1,甲烷階段是厭氧消化速率的控制因素，因此，厭氧消化動(dòng)力學(xué)是以該階段作為基礎(chǔ)建立的,a,24,厭氧反應(yīng)方程式的進(jìn)一步推導(dǎo),1/=（細(xì)菌凈化增殖速率）1/d 代入dx/dt的公式得到可降解的底物量(mg/l),a,25,15.3.5 厭氧生物處理過(guò)程中微生物優(yōu)勢(shì)種群的演替 及相

18、互關(guān)系,推流式反應(yīng)器：,1.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)繁殖的底物 2.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造了適宜的氧化還原電位 3.產(chǎn)酸細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除了有毒物質(zhì) 4.產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)酸細(xì)菌的生化反應(yīng)解除了反饋抑制 5.產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中的適宜pH值,微生物的相互關(guān)系：,返回,a,26,15.4 升流式厭氧污泥層工藝,在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣、固、 液三相分離器； 反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng) 反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥 特點(diǎn)：直徑為0.10.5cm，濕比重 為1.041.08；具有良好的沉降性 和很高的產(chǎn)甲烷活性。,15.4.1 USAB工藝的工作原理,升流式厭氧污泥床集生物反應(yīng)與沉

19、淀于一體的厭氧反應(yīng)器，污水從下部流入，通過(guò)布水系統(tǒng)、厭氧顆粒污泥層、三相分離器，污水從上部溢流堰流出。,a,27,15.4.2 顆粒污泥形成的原理及主要工藝條件,顆粒污泥形成的原理,1.三種類(lèi)型的顆粒污泥： 桿菌顆粒 絲菌顆粒 球菌顆粒,2.顆粒污泥的形成原理： 細(xì)菌很容易在惰性材料表面上附著并結(jié)團(tuán)。 污泥中存在大量的絲狀菌，具有較強(qiáng)的附著能力。,a,28,UASB反應(yīng)器初次啟動(dòng)的操作原則,1、啟動(dòng)階段的目的： 污泥適應(yīng)將要處理廢水中的有機(jī)物 污泥具有很好的沉降性 2、啟動(dòng)時(shí)要遵守的原則： 最初污泥負(fù)荷不要太高 在揮發(fā)酸未能有效分解之前，不應(yīng)增加反應(yīng)器負(fù)荷 控制厭氧細(xì)菌的生存環(huán)境 種泥量要盡量

20、多 控制一定的上升流速 3.形成顆粒污泥的過(guò)程： 啟動(dòng)與提高污泥活性階段 形成顆粒污泥階段 逐漸形成顆粒污泥層階段,a,29,1.接種污泥 2.廢水的性質(zhì) 3.反應(yīng)器的工藝條件 4.不同的出水乙酸濃度可以決定優(yōu)勢(shì)菌種,影響污泥顆?；囊蛩?影響顆粒污泥直徑大小的因素,1.溫度 2.底物在傳質(zhì)過(guò)程中所能進(jìn)入顆粒內(nèi)部的深度 3.有機(jī)負(fù)荷的高低 4.如果低負(fù)荷忽然增加負(fù)荷將使顆粒污泥破碎 5.用較大的上升氣流與產(chǎn)氣量可選擇性的洗出較小的顆粒污泥。,a,30,15.4.3 顆粒污泥的性質(zhì),顆粒污泥的物理性質(zhì),1.形狀不規(guī)則 2.顏色呈灰黑色或褐黑色，包裹灰白色生物膜 3.相對(duì)密度在1.01-1.05左

21、右 4.污泥指數(shù)與顆粒大小有關(guān) 5.顆粒污泥在反應(yīng)器中的沉降速率為0.3-0.8m/h,顆粒污泥的成分,1.微生物及其分泌物 微生物：各類(lèi)產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌，產(chǎn)酸細(xì)菌在顆粒外部，產(chǎn)甲烷 細(xì)菌在顆粒污泥內(nèi)部 2.惰性物質(zhì) 3.金屬離子,顆粒污泥的活性,采用最大比底物利用速率表示，不同底物培養(yǎng)的顆粒污泥的活性不同,a,31,15.4.4 UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,UASB反應(yīng)器的構(gòu)造,1. 進(jìn)水配水系統(tǒng)，將進(jìn)入反應(yīng)器的廢水均勻地分配到反應(yīng)器整個(gè)橫斷 面，起到水力攪拌并均勻上升。 2. 反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量具有良好凝聚和沉淀性能的污泥，在池底部 形成顆粒污泥層。廢水從厭氧污泥床底部流入，與

22、顆粒污泥層中的污泥 進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生的微小沼氣氣泡 不斷地放出。微小氣泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣 泡。在顆粒污泥層上部，由于沼氣的 攪動(dòng)，形成一個(gè)污泥濃度較小的懸浮 污泥層。 3. 三相分離器，其功能是將氣體、固體和 液體三相進(jìn)行分離。 4. 集氣室，其功能是收集產(chǎn)生的沼氣，并 將其導(dǎo)出氣室送往沼氣柜。 5. 處理水排出系統(tǒng)，均勻收集處理水并將 其排出反應(yīng)器。,a,32,UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算,1.UASB 反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容有： 池型選擇、有效容積以及各主要部位尺寸的確定； 進(jìn)水配水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、三相分離器等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算； 其它

23、設(shè)備和管道如排泥和排渣系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)計(jì)算,2.有效容積及主要構(gòu)造尺寸的確定： UASB 反應(yīng)器的有效容積，一般將沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)的總?cè)莘e作為 反應(yīng)器的有效容積進(jìn)行考慮，多采用進(jìn)水容積負(fù)荷法確定，即： V = Q Si / Lv 式中： Q廢水流量，m3/d； Si進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgCOD/l； Lv COD 容積負(fù)荷，kgCOD/m3.d。,a,33,3. 三相分離器的設(shè)計(jì)：,三相分離器的基本原理與構(gòu)造,在UASB 反應(yīng)器中三相分離器可以有以下幾種布置形式,a,34, 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)：要求表面負(fù)荷應(yīng)小于1.0m3/m2.d；集氣罩斜面的坡 度應(yīng)為5560；沉淀區(qū)的總水深應(yīng)不小于1.5m，廢水在沉淀

24、區(qū)的 停留時(shí)間應(yīng)在1.52.0h 之間； 回流縫的設(shè)計(jì)； 氣液分離效果的計(jì)算與校核；,三相分離器的設(shè)計(jì)要點(diǎn),上升流速,4. 出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 5. 浮渣清除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 6. 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 7. 其他設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題：加熱和保溫；沼氣的收集、貯存和利用； 防腐；,a,35,8.UASB 的布水系統(tǒng)： 為使底物與污泥能充分接觸， 布水應(yīng)盡量，避免溝流，進(jìn)水方式分為間歇式，脈沖式，連續(xù)均勻流，連續(xù)與間歇回流結(jié)合,9.進(jìn)水水質(zhì)的特性： 應(yīng)考慮是否影響污泥的顆粒化，形成泡沫的浮渣、降解速率等問(wèn)題。,10.UASB 的有機(jī)容積負(fù)荷： 確定有機(jī)負(fù)荷，以及進(jìn)水流量和進(jìn)水COD，可確定反應(yīng)器的有效容積。,

25、11.UASB 的水封高度： 控制一定的氣囊高度可壓破泡沫，可避免泡沫和浮泥進(jìn)入排氣系統(tǒng)。,a,36,UASB的特點(diǎn), 污泥的顆?；狗磻?yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/l以上，污泥齡一 般為30天以上； 反應(yīng)器的水力停留時(shí)間相應(yīng)較短； 反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷； 不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低 濃度的城市污水； UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊； 無(wú)需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率； 一般也無(wú)需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起 到攪拌的作用； 構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行方便。,a,37,15.4.5 UASB反應(yīng)器的若干發(fā)展形式,復(fù)合式厭氧反

26、應(yīng)器UBF,復(fù)合厭氧法是在一個(gè)設(shè)備內(nèi)由幾種厭氧反應(yīng)器復(fù)合而成一種厭氧處理法。目前開(kāi)發(fā)的多為升流式厭氧污泥床和厭氧生物濾池復(fù)合而成的升流式厭氧污泥床過(guò)濾器。可分為無(wú)三相分離器的升流式厭氧污泥床過(guò)濾器(UBF)和有三相分離器的升流式厭氧污泥床過(guò)濾器(UASB+AF)。,a,38,厭氧折流板反應(yīng)器,1.基本原理： 反應(yīng)器中設(shè)置多個(gè)垂直擋板，將反應(yīng)器分隔為數(shù)個(gè)上向流和下向流的小室，使序流過(guò)這些小室；有人認(rèn)為，厭氧擋板式反應(yīng)器相當(dāng)于多個(gè)UASB 反應(yīng)器的串聯(lián)；當(dāng)廢水濃度過(guò)高時(shí)，可將處理后的出水回流。 2.主要特點(diǎn)： 與厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)相比，可省去轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；與UASB 相比，可不設(shè)三相分離器而截流污泥；反應(yīng)器

27、啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間較短，遠(yuǎn)行較穩(wěn)定；不需設(shè)置混合攪拌裝置；不存在污泥堵塞問(wèn)題。,a,39,厭氧往復(fù)層反應(yīng)器,在ABR反應(yīng)器的基礎(chǔ)上加入機(jī)械攪拌，保證系統(tǒng)中的污泥不沉降，同時(shí)進(jìn)出水位置交替轉(zhuǎn)換，保證反應(yīng)器中污泥層的生物相基本相同。,內(nèi)循環(huán)厭氧工藝,IC反應(yīng)器可以看作是由兩個(gè)UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成的,具有很大的高徑比,一般為48,其高度可達(dá)1625m。IC反應(yīng)器由5個(gè)基本部分組成:混合區(qū)、污泥膨脹床區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),精處理區(qū)和沉淀區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC反應(yīng)器工藝的核心構(gòu)造,它由一級(jí)三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管組成,返回,a,40,15.5 兩相厭氧生物處理,兩相厭氧法是一種新型的厭氧生

28、物處理工藝，有機(jī)底物的厭氧降解，可以分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段。把這兩個(gè)階段的反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。分別創(chuàng)造各自最佳的環(huán)境條件，培養(yǎng)兩類(lèi)不同的微生物，并有旺盛的生理功能活動(dòng)，將這兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)起來(lái)，形成能夠承受較高的負(fù)荷率的兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。 特點(diǎn)： 1.能夠向產(chǎn)酸菌、乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌分別提供各自最佳的生長(zhǎng)繁殖條 件，使各個(gè)反應(yīng)器達(dá)到最佳的運(yùn)行效果； 2.當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷有大幅度變動(dòng)時(shí)，酸化反應(yīng)器存在著一定的緩沖作用，對(duì) 后續(xù)的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器影響能夠緩解，具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能力。 3.酸化反應(yīng)器反應(yīng)進(jìn)程快，水力停留時(shí)間短，負(fù)荷率高，能夠減輕產(chǎn)甲 烷反應(yīng)器的負(fù)荷。,15.5.1 兩相厭氧生

29、物處理原理,a,41,兩相厭氧生物處理技術(shù),在兩相厭氧工藝中，最本質(zhì)的特征是實(shí)現(xiàn)相的分離，方法主要有： 化學(xué)法：投加抑制劑或調(diào)整氧化還原電位，抑制產(chǎn)甲烷菌在產(chǎn) 酸相中的生長(zhǎng)； 物理法：采用選擇性的半透明膜使進(jìn)入兩個(gè)反應(yīng)器的基質(zhì)有顯 著的差別，以實(shí)現(xiàn)相的分離； 動(dòng)力學(xué)控制法：利用產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在生長(zhǎng)速率上的差異， 控制兩個(gè)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間，使產(chǎn)甲烷菌 無(wú)法在產(chǎn)酸相中生長(zhǎng)。 目前應(yīng)用的最多的相分離的方法，是最后一種，即動(dòng)力學(xué)控制法。但實(shí)際上，很難做到相的完全分離。,最適液相末端發(fā)酵產(chǎn)物的選擇,返回,a,42,15.6 懸浮生長(zhǎng)厭氧生物處理法,15.6.1 完全混合 懸浮生長(zhǎng)厭氧消化池,完全混

30、合懸浮生長(zhǎng)厭氧 消化池屬完全混合攪拌槽式 反應(yīng)器，沒(méi)有污泥回流，水 力停留時(shí)間和固體停留時(shí)間 相等，HRT一般為1520d 由于此工藝中生物持有量少，代謝速率慢，酣暢一段時(shí)間制約了厭氧處 理技術(shù)應(yīng)用于廢水處理。,a,43,15.6.2 厭氧接觸法,厭氧接觸法是在厭氧反應(yīng)器后設(shè)沉淀池，污泥進(jìn)行回流，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥能維持較高的污泥濃度，降低水力停留時(shí)間。 特點(diǎn)： 1.在反應(yīng)器與沉淀池之間設(shè)脫氣器，維持真空度，盡可能地將混 合液中的沼氣脫除。 2.在反應(yīng)器與沉淀池之間設(shè)冷卻器，使混合液的溫度由下降，以 抑制產(chǎn)甲烷菌 在沉淀池內(nèi)活動(dòng)。 3.投加混凝劑，提 高沉淀效果。,a,44,15.7 固著生長(zhǎng)

31、厭氧生物處理法,15.7.1 升流式厭氧填充床反應(yīng)器,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(méi)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。 所處理的廢水的COD濃度范圍較寬，約在30085000mg/l之間，處理效果良好，運(yùn)行管理方便；與好氧生物濾池相似，厭氧生物濾池是裝填有濾料的厭氧生物反應(yīng)器，在濾料的表面形成了以生物膜形態(tài)生長(zhǎng)的微生物群體，在濾料的空隙中則截留了大量懸浮生長(zhǎng)的厭氧微生物，廢水通過(guò)濾料層向上流動(dòng)或 向下流動(dòng)時(shí)，廢水中的有機(jī)物被 截留、吸附及分解轉(zhuǎn)化為甲烷和 二氧化碳等。 分為升流式厭氧生物

32、濾池、 降流式厭氧生物濾池和升流式混合型厭氧生物濾池等三種形式,a,45,升流式厭氧生物濾池，廢水由底部進(jìn)入，向上流動(dòng)通過(guò)濾料層，處理水從濾池頂部旁側(cè)升流式厭氧生物濾池中，生物量大部分以生物膜的形式附在濾料表面，少部分以厭氧活性污泥的形式存在于濾料的間隙中，它的生物總量比降流式厭氧生物濾池高， 降流式厭氧生物濾池，處理水由濾池底部排出，沼氣收集管仍設(shè)于池頂部上端，堵塞問(wèn)題不如升流式厭氧生物濾池那樣嚴(yán)重。 特點(diǎn)： 生物固體濃度高，有機(jī)負(fù)荷高； SRT長(zhǎng)，可縮短HRT，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)； 啟動(dòng)時(shí)間較短，停止運(yùn)行后的再啟動(dòng)也較容易； 無(wú)需回流污泥，運(yùn)行管理方便； 運(yùn)行穩(wěn)定性較好。而主要缺點(diǎn)是易堵塞，會(huì)給運(yùn)行造成困 難。,a,46,15.7.2 厭氧膨脹床與流化床反應(yīng)器,厭氧膨脹床