1、2022年6月9日星期四12022年6月9日星期四2三、厌氧生物处理主要方法主要讲授内容一、废水厌氧生物处理概述二、厌氧生物处理机理2022年6月9日星期四3厌氧生物处理技术在水处理行业中由于其具有良好的去除效果，更高的反应速率和对毒性物质更好的适应，一直都受到环保工作者们的青睐，更重要的是由于其相对好氧生物处理废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗，使得厌氧生物处理在水处理行业中应用十分广泛。2022年6月9日星期四4二、厌氧生物处理机理2022年6月9日星期四5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
2、细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH42022年6月9日星期四6 高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。2022年6月9日星期四7 小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。2022年6月9日星期四8 在此阶段，上
3、一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。2022年6月9日星期四9 在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。 上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。 2022年6月9日星期四10三、厌氧生物处理主要方法2022年6月9日星期四11厌氧接触法厌氧滤池（AF)上流式厌氧污泥床(UASB) IC厌氧反应器（Internal circulation）2022年6月9日星期四12厌氧接触法是在普通污泥消化池的基
4、础上，并受活性污泥系统的启示而开发的。对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法的主要特征是在厌氧反应器后设沉淀池，污泥进行回流，结果使厌氧反应器内能维持较高的污泥浓度，可大大降低水力停留时间。2022年6月9日星期四132022年6月9日星期四14 厌氧生物滤池是装填滤料的厌氧反应器。 厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料表面，废水淹没地通过滤料，在生物膜的吸附作用和微生物的代谢作用以及滤料的截留作用下，废水中有机污染物被去除。产生的沼气则聚集于池顶部罩内，并从顶部引出。处理水则由旁侧流出。为了分离处理水挟出的生物膜，一般在滤池后需
5、设沉淀池。2022年6月9日星期四15 滤料是厌氧生物滤池的主体部分。 滤料应具备下列各项条件：比表面积大，孔隙率高，表面粗糙，生物膜易于附着，化学及生物学的稳定性强，机械强度高等。常用的滤料有碎石、卵石、焦炭和各种形式的塑料滤料。2022年6月9日星期四16优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。容积负荷4-5kgCOD/m3d,停留时间10-20d,污泥浓度5-10gVSS/L缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。2022年6月9日星期四17 60
6、年代荷兰农业大学环境系发明了上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed简称UASB)，UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器。 据1993年的报道，国外至少已有400个以上的生产性UASB在运行。其中最大的反应器体积为15600m3。目前UASB反应器的应用仍呈迅速增长之势，同时，若干以UASB为基础的高速厌氧反应器也在发展中，例如膨胀颗粒污泥床(EGSB)和杂交反应器(UASB+AF)。2022年6月9日星期四18UASB构造进水配水系统主反应区三相分离区2022年6月9日星期四19 废水由反应器底部进入，反应器主体为无填料的空容器，其中含有大量厌氧
7、污泥。由于废水以一定流速自下向上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解，所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区，废水经处理后排出反应器。2022年6月9日星期四20 由于沼气已从废水中分离，沉降区不再受沼气搅拌作用的影响，废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，从而保证了反应器内高的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出。UASB反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。2022年6月9日星期四212022年6月9日星期四22
8、2022年6月9日星期四232022年6月9日星期四242022年6月9日星期四252022年6月9日星期四26 在UASB反应器中能形成颗粒污泥，乃是UASB反应器与其它厌氧生物反应器的重要区别。而颗较污泥的形成和成熟，乃是保证这种厌氧生物反应器具有高浓度和高活性的前提条件 。2022年6月9日星期四272022年6月9日星期四28污泥的高活性反映在：1. 对废水中的有机污染物具有良好的吸附凝聚作用2. 对附着的有机污染物具有高效的吸收转化作用。2022年6月9日星期四29颗粒污泥形态1. 大多呈卵形，也有球形、棒形、丝状形及板状形的。2. 它们的平均直径为1mm，一般为0.1-2mm，最大
9、的可达3-5mm。2022年6月9日星期四30颗粒污泥的分布1.大体为下部大，上部小。2. 反应区底部的多以无机粒子作为核心，外包生物膜而成。无机粒子及生物膜的内层一般为黑色(可能与生化过程中形成的FeS沉淀有关)，生物膜的表层则呈现灰白色、淡黄色以及暗绿色等。3. 反应区上部的颗粒污泥的挥发物含量相对较高。颗粒污泥质软，有韧性及粘性。2022年6月9日星期四31 UASB反应器的应用几乎涉足所有以有机污染物为主的废水处理： 例如各类发酵工业、淀粉加工、制糖、罐头、饮料、牛奶与乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉类加工、皮革、造纸、制药及石油精炼及石油化工等各种来源的有机废水。2022年6月9日星期四
10、322022年6月9日星期四332022年6月9日星期四341.污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20-30gL；2. 容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD(m3d)左右，甚至能够高达1540kgCOD(m3 d)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。2022年6月9日星期四353. 设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。2022年6月9日星期四36由于大多数厌氧菌很敏感的特性和专性厌氧由于大多数厌氧菌很敏感的特性和专性厌氧微生物的酶系统对氧的极端不稳定性微
11、生物的酶系统对氧的极端不稳定性, ,使反应使反应器的菌群对极小的变化比好氧系统表现得更器的菌群对极小的变化比好氧系统表现得更加敏感加敏感, ,因此厌氧系统的启动时间较长因此厌氧系统的启动时间较长, ,短的短的二三个月二三个月, ,长的达半年甚至一年之久长的达半年甚至一年之久, ,严重影严重影响了工艺在污水处理中的应用。响了工艺在污水处理中的应用。 2022年6月9日星期四37 影响启动的主要因素 接种污泥的性质、数量与活性。废水的性质,包括废水的组成及污染物的浓度。环境条件,包括工艺运行的温度、值、营养配比、微量无机元素的种类与数量等。启动运行条件,包括初始负荷、负荷的提高方法、水力停留时间及混合等。
