1、废水厌氧生物处理.精品课件.1厌氧生物处理废水厌氧处理内容概要废水厌氧处理内容概要:n1.厌氧生物处理概述厌氧生物处理概述n2.厌氧工艺流程厌氧工艺流程n3 厌氧生物处理反应器厌氧生物处理反应器.精品课件.2第一节第一节.精品课件.3厌氧生物处理 1厌氧生物处理概述厌氧生物处理概述 l19世纪末世纪末20世纪初世纪初：废水和粪便处理：废水和粪便处理,反应时间长反应时间长,出水水质差出水水质差;p1860年法国人年法国人Mouras把简易沉淀池改进作为污水污泥处理构筑把简易沉淀池改进作为污水污泥处理构筑物使用，物使用，1881年法国杂志将年法国杂志将Mouras创造的称为自动净化器创造的称为自动
2、净化器(Automatic Scasenger)。p1895年英国年英国Donald设计了设计了厌氧化粪池厌氧化粪池。厌氧化粪池的创建，是。厌氧化粪池的创建，是厌氧处理工艺发展史上的里程碑。从此，厕所等家庭用生活污厌氧处理工艺发展史上的里程碑。从此，厕所等家庭用生活污水可通过化粪池得到较好的处理。水可通过化粪池得到较好的处理。.精品课件.4p1903年英国出现了年英国出现了Travis池。废水从一端流入，从另一端流出，池。废水从一端流入，从另一端流出，两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部分消化，产生的两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部分消化，产生的沼气从中间上部分排出，不会影响两侧的
3、沉淀区沼气从中间上部分排出，不会影响两侧的沉淀区。p1905年德国人年德国人Imhoff对对Travis池作了改进，设计了池作了改进，设计了Imhoff池，又池，又称称隐化池隐化池，我国也称双层沉淀池。这种池型构造把污水的沉淀，我国也称双层沉淀池。这种池型构造把污水的沉淀与污泥的消化完全分开，彼此不发生干扰。这种装置在本世纪与污泥的消化完全分开，彼此不发生干扰。这种装置在本世纪20年代被广泛应用与欧美各国。年代被广泛应用与欧美各国。p化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。厌氧生物处理.精品课件.5l中期中期-被好氧工艺取代被好氧工艺
4、取代,在污泥处理方面有应用在污泥处理方面有应用,污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化;p普通消化池是这时期的主要反应器。普通消化池是这时期的主要反应器。l70年代后年代后-重新发展重新发展,环境问题和能源危机环境问题和能源危机,开发了新的厌氧生开发了新的厌氧生物处理反应器物处理反应器.p以以UASB,厌氧接触工艺为代表的多种工艺，均实现厌氧接触工艺为代表的多种工艺，均实现高的污泥浓高的污泥浓度高的负荷度高的负荷，得到广泛应用。，得到广泛应用。l应用现状应用现状:(A).废水处理废水处理,高浓度和高温度废水高浓度和高温度废水;(B).污泥处理污泥处理和和城市垃圾处理城市垃圾处理;(C).生物质的资源化生
5、物质的资源化和能源化应用和能源化应用.厌氧生物处理Water Pollution Control Engineering.精品课件.6厌氧生物处理 1.1 厌氧生物处理的原理厌氧生物处理的原理(1).复杂有机物的厌氧生物处理复杂有机物的厌氧生物处理：(A).水解水解.在细胞外酶作用下在细胞外酶作用下,将大分子有机物水解为小分子溶将大分子有机物水解为小分子溶解性有机物解性有机物,如多糖如多糖-单糖，脂肪单糖，脂肪-脂肪酸甘油脂肪酸甘油,蛋白质蛋白质-氨基酸氨基酸,小分子进入细胞内小分子进入细胞内.难降解或高分子的有机物水解过程较慢难降解或高分子的有机物水解过程较慢,或或可能成为速率限可能成为速率
6、限制步骤制步骤,颗粒有机物的大小颗粒有机物的大小,温度温度,pH,有机物组成成分有机物组成成分,氨浓氨浓度度,水力停留时间等影响水解速率水力停留时间等影响水解速率.精品课件.7厌氧生物处理n水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解,促进后续处促进后续处理过程的生物有效性理过程的生物有效性,故对故对难降解废水难降解废水可以预置厌氧反应器可以预置厌氧反应器.Water Pollution Control Engineering温度温度()停留时间停留时间d脂肪脂肪纤维素纤维素蛋白质蛋白质15601560156015000.030.0180.020.01250
7、.090.030.270.160.030.01350.110.040.620.210.030.01n温度温度,停留时间对水解速率常数停留时间对水解速率常数Kh的影响的影响.精品课件.8厌氧生物处理(B)酸化酸化.产酸细菌酸化产酸细菌酸化,将溶解性有机物转化为挥发性脂肪将溶解性有机物转化为挥发性脂肪酸和醇为主要产物的过程酸和醇为主要产物的过程,主要生成有机酸主要生成有机酸(甲酸甲酸,乙酸乙酸,丙酸丙酸,丁酸等丁酸等)、醇、醇(乙醇乙醇),H2,CO2,NH3,N2,H2S等；等；酸化过程速率较快酸化过程速率较快,产物对产甲烷过程影响较大产物对产甲烷过程影响较大,酸化过程酸化过程产物与厌氧的条件产
8、物与厌氧的条件,底物种类和微生物组成有关系底物种类和微生物组成有关系,主要有主要有三类三类:丙酸型丙酸型,丁酸型和乙醇型丁酸型和乙醇型.人们常常将不完全厌氧处理过程称为人们常常将不完全厌氧处理过程称为水解酸化水解酸化.精品课件.9厌氧生物处理(C)产氢产乙酸产氢产乙酸.水解酸化产物水解酸化产物(主要是主要是2个个C以上的有机酸以上的有机酸,不不包括乙酸包括乙酸)在产氢产乙酸细菌作用下生成氢在产氢产乙酸细菌作用下生成氢,乙酸和乙酸和CO2；主；主要反应要反应:(醇和高级脂肪酸反应生成乙酸醇和高级脂肪酸反应生成乙酸)CH3CH2OH +H2O=CH3COO-+H+2H2 CH3CH2COO-+H2
9、O=CH3COO-+H+HCO3-+3H2 丁酸丁酸,丙酸等转化为乙酸的过程由于标准吉布斯自由能为正丙酸等转化为乙酸的过程由于标准吉布斯自由能为正值值,只有反应产物只有反应产物H+和和H2的浓度低反应可以进行的浓度低反应可以进行.Water Pollution Control Engineering.精品课件.10厌氧生物处理(D)产甲烷产甲烷.主要在两类不同的甲烷细菌下产生主要在两类不同的甲烷细菌下产生CH4,是严格厌是严格厌氧过程氧过程.乙酸脱羧乙酸脱羧:2CH3COOH 2CH4+2CO2 氢还原氢还原CO2:4H2+CO2 CH4+2H2O3H2+CO CH4+H2O2H2O+4CO
10、CH4+3CO2 此外还有利用醇还原此外还有利用醇还原CO2 得到甲烷和有机酸等途径得到甲烷和有机酸等途径.精品课件.11厌氧生物处理厌氧生物处理的原理和过程示意厌氧生物处理的原理和过程示意:Water Pollution Control Engineering复复杂杂有有机机物物挥挥发发酸酸醇醇CO2+H2乙酸乙酸CH4水解水解 酸化酸化 产氢产乙酸产氢产乙酸 产甲烷产甲烷 5%20%28%72%简简单单有有机机物物10%13%35%17%30%.精品课件.12厌氧生物处理 (2).其他厌氧生物处理其他厌氧生物处理A.硫酸盐还原硫酸盐还原:化能异氧型的化能异氧型的硫酸盐还原细菌硫酸盐还原细菌
11、(SRB,Sulfate Reducing Bacteria)利用废水的有机物作为电子供体利用废水的有机物作为电子供体,将氧化将氧化态硫化合物态硫化合物(SO42-,SO32-等等)还原为低价态硫化合物还原为低价态硫化合物(HS-,H2S,S2-等等)的过程。的过程。低浓度硫化合物由于存在对低浓度硫化合物由于存在对H2的利用的利用,对厌氧处理有机物一定对厌氧处理有机物一定程度是促进的程度是促进的;但较高浓度的硫酸盐会严重抑制有机物的厌但较高浓度的硫酸盐会严重抑制有机物的厌氧生物降解过程氧生物降解过程(竞争底物对产甲烷菌不利竞争底物对产甲烷菌不利;产生的产生的H2S对微对微生物不利生物不利)。.
12、精品课件.13厌氧生物处理B.反硝化反硝化:硝酸盐氮硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮和亚硝酸盐氮(NO2-)在厌氧或缺氧条件下被还在厌氧或缺氧条件下被还原为氮气原为氮气(N2)的过程的过程.C.光合细菌光合细菌:光能异养的光合细菌在无氧条件下利用简单有机物进行光合光能异养的光合细菌在无氧条件下利用简单有机物进行光合作用作用,然后在微氧或有氧条件下进行氧化代谢然后在微氧或有氧条件下进行氧化代谢.光合细菌只光合细菌只能利用低分子量的有机物能利用低分子量的有机物,所以需要水解作为前处理过程所以需要水解作为前处理过程.Water Pollution Control Engineering.精品课件.1
13、4厌氧生物处理D.厌氧氨氧化厌氧氨氧化(ANAMMOX,Anaerobic Ammonium Oxidation)：是指在厌氧条件下是指在厌氧条件下,微生物直接以微生物直接以NH4+为电子供体，以为电子供体，以NO3-或或NO2-为受体为受体,将将NO3-,NO2-,NH4+转变成转变成N2的生物转化氧化过的生物转化氧化过程程.N的转化过程并未清楚的转化过程并未清楚.精品课件.15厌氧生物处理1.2 厌氧生物处理的厌氧生物处理的微生物微生物(A).水解酸化菌水解酸化菌：细菌、真菌和原生动物：细菌、真菌和原生动物,多为专性厌氧菌或多为专性厌氧菌或兼性兼性,根据分解有机物的不同根据分解有机物的不同
14、,分为纤维素、碳水化合物、分为纤维素、碳水化合物、蛋白质、脂肪分解菌等蛋白质、脂肪分解菌等.(B).产乙酸菌产乙酸菌：分：分2类类-产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌和和同型乙酸菌同型乙酸菌,厌氧或兼厌氧或兼性菌性菌.产氢产乙酸菌将有机酸转化为氢和乙酸产氢产乙酸菌将有机酸转化为氢和乙酸,同型乙酸菌同型乙酸菌将将H2+CO2转化为乙酸转化为乙酸,或将醇等转化为乙酸或将醇等转化为乙酸.精品课件.16厌氧生物处理产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌：将有机酸转化为氢和乙酸：将有机酸转化为氢和乙酸.如丙酸转化如丙酸转化为乙酸过程为乙酸过程:CH3CH2COOH +2H2O CH3COOH+3H2+CO2同型乙酸菌同型乙酸菌
15、:将将H2+CO2转化为乙酸转化为乙酸,或将醇等转化为乙或将醇等转化为乙酸酸.如乙醇转化为乙酸如乙醇转化为乙酸:CH3CH2OH +H2O CH3COOH+2H2Water Pollution Control Engineering.精品课件.17厌氧生物处理(C).产甲烷菌产甲烷菌：严格厌氧菌。：严格厌氧菌。对环境的条件要求比较苛刻对环境的条件要求比较苛刻,对对pH,温度温度,氧氧,有毒物有毒物质浓度等较敏感质浓度等较敏感.精品课件.18厌氧生物处理n厌氧微生物与好氧微生物参数的比较厌氧微生物与好氧微生物参数的比较细菌类型细菌类型世代时间世代时间dY(VSS/COD)Kmax(gCOD/gV
16、SSd)Ks(mmol/L)产酸发酵产酸发酵0.1250.1439.6未见报道未见报道产氢产乙酸产氢产乙酸3.50.036.60.4产甲烷产甲烷(用用H2)0.50.0719.60.004甲烷丝菌甲烷丝菌70.025.00.3甲烷八叠球菌甲烷八叠球菌1.50.0411.65.0活性污泥活性污泥0.030.4057.80.25.精品课件.19厌氧生物处理1.3 厌氧生物处理影响因素厌氧生物处理影响因素甲烷菌增殖速率慢甲烷菌增殖速率慢,世代周期长世代周期长,受环境影响大受环境影响大,对对pH敏敏感感,产甲烷菌是废水处理系统控制因素产甲烷菌是废水处理系统控制因素,对废水厌氧生对废水厌氧生物处理的主要
17、因素是甲烷菌的影响因素物处理的主要因素是甲烷菌的影响因素.(1).pH：最适宜在最适宜在6.87.2,由于酸化和产乙酸由于酸化和产乙酸,系统系统pH容易降低容易降低,此外蛋白质降解的氨能够缓冲此外蛋白质降解的氨能够缓冲,系统中酸、系统中酸、碱度、碱度、CO2、氨降解速率达到平衡氨降解速率达到平衡.精品课件.20厌氧生物处理(2).温度温度：常温：常温,1030；中温；中温,35左右有适宜温度；左右有适宜温度；高温高温,53左右左右.高温对微生物杀灭作用强高温对微生物杀灭作用强,温度要求温度要求波动小波动小.温度（C）0555045403530251213425637840产气量（m/md）有机
18、物负荷（kg/md）图19-2 温度与有机物负荷、产气量关系图.精品课件.21消化温度与消化时间的关系消化温度与消化时间的关系:厌氧生物处理Water Pollution Control EngineeringT（C）6050403020100120105907560453015消化时间 t（d）图19-3 温度与消化时间的关系曲线.精品课件.22厌氧生物处理(3).污泥龄污泥龄：要求大：要求大,2030d,厌氧微生物世代时间长厌氧微生物世代时间长.(4).营养物质营养物质：COD:N:P=800:5:1,BOD:N:P=100:2.5:1左右左右.与好氧工艺相比对与好氧工艺相比对N,P等营养
19、物质需求少等营养物质需求少.(5).氧化还原电位氧化还原电位：绝对厌氧条件：绝对厌氧条件,-0.2V以下以下.(6).有机负荷有机负荷：过高：过高,产酸速率大于产甲烷产酸速率大于产甲烷,酸积累酸积累,pH下降下降;水力负荷大水力负荷大,微生物流失微生物流失;过低过低,反应器体积大反应器体积大,运行投资费用大运行投资费用大.精品课件.23厌氧生物处理n(7).搅拌与混合搅拌与混合：需要搅拌措施，不能过度搅拌影响：需要搅拌措施，不能过度搅拌影响微生物的生活环境。因为产乙酸和产甲烷菌的严格共微生物的生活环境。因为产乙酸和产甲烷菌的严格共生关系。生关系。n(8).有毒物质有毒物质：H2S和和NH3等，
20、对微生物有毒害作用，等，对微生物有毒害作用，NH3 的毒害作用以的毒害作用以NH4+形式，与形式，与pH有关。有关。.精品课件.24厌氧生物处理1.4 厌氧生物处理工艺特点厌氧生物处理工艺特点负荷高负荷高:容积负荷高容积负荷高,运行费用低运行费用低,可回收可回收CH4,好氧法好氧法如普通活性污泥如普通活性污泥0.5,普通生物滤池普通生物滤池0.3,生物转盘生物转盘1.0,生物接触氧化生物接触氧化2-5,生物流化床生物流化床Xe，所以所以HRT SRT；而且而且X越大，则越大，则HRT可以越短可以越短,HRT可以缩短到几可以缩短到几小时小时 十几小时十几小时.厌氧生物处理.精品课件.52厌氧生物
21、处理(2)厌氧接触工艺本质厌氧接触工艺本质：属于属于厌氧活性污泥工艺厌氧活性污泥工艺,污泥悬浮生长污泥悬浮生长.沉淀池泥水分离困难沉淀池泥水分离困难(?)解决方法：真空脱气解决方法：真空脱气,使气泡破裂使气泡破裂;热交换急冷却，以热交换急冷却，以抑制产气过程抑制产气过程;絮凝沉淀絮凝沉淀;采用膜滤；采用膜滤；浮选浮选.精品课件.53厌氧生物处理(3)厌氧接触工艺特点厌氧接触工艺特点：n污泥浓度高，过高易造成污泥膨胀污泥浓度高，过高易造成污泥膨胀(类似好氧活性污泥类似好氧活性污泥);n容积负荷较高；容积负荷较高；n处理能力强处理能力强,适合处理高适合处理高SS废水废水,无堵塞问题无堵塞问题;n
22、增加了回流、沉淀、脱气等设备增加了回流、沉淀、脱气等设备,且脱气困难且脱气困难,抗冲击负抗冲击负荷能力荷能力不强不强.精品课件.54厌氧生物处理3.8 升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床(UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket)(1)UASB(1)UASB工艺原理：工艺原理：生物反应与沉淀一体生物反应与沉淀一体,反应器同时具有反应器同时具有沉淀功能沉淀功能,进水从下向上通过反应器进水从下向上通过反应器,底部存在污泥浓度很高底部存在污泥浓度很高活性很高的污泥层活性很高的污泥层,颗粒污泥层；上为悬浮污泥层颗粒污泥层；上为悬浮污泥层,两污泥层两污泥层为反应区。为反应区
23、。三相分离器：气液固分离三相分离器：气液固分离.形成颗粒污泥是形成颗粒污泥是UASB工艺的关键工艺的关键,关于颗粒污泥的形成机理关于颗粒污泥的形成机理.精品课件.55厌氧生物处理(2)UASB反应器反应器结构结构：进水分配系统：进水分配系统：配水均匀配水均匀反应区：反应区：颗粒和悬浮污泥颗粒和悬浮污泥三相分离：三相分离：作用等于沉淀池作用等于沉淀池,收集气体收集气体配水系统污泥处理水沼气三相分离器出水堰水沼气污泥颗粒污泥区悬浮污泥区图19-12 升流式厌氧污泥床.精品课件.56n1)进水配水系统进水配水系统：功能：功能：废水均匀地分配到反应器底部；废水均匀地分配到反应器底部；水力水力搅拌；搅拌
24、；n 2)反应区反应区：分为污泥床区和污泥悬浮区分为污泥床区和污泥悬浮区,污泥床区集中了高活性污泥床区集中了高活性的颗粒污泥，的颗粒污泥，污泥悬浮区是絮状污泥集中的区域污泥悬浮区是絮状污泥集中的区域.n3)三相分离器三相分离器：功能功能:将气将气,固固,液分开液分开;保证出水水质保证出水水质;维持反维持反应器内污泥量应器内污泥量;有利于污泥颗粒化有利于污泥颗粒化.厌氧生物处理.精品课件.57nUASBUASB反应器外观反应器外观厌氧生物处理.精品课件.58nUASBUASB反应器收集沼气警示牌反应器收集沼气警示牌厌氧生物处理.精品课件.59nUASBUASB反应器沼气收集管反应器沼气收集管厌氧
25、生物处理沼气沼气.精品课件.60nUASB反应器中间沉淀池表面有大量的沼气释放！反应器中间沉淀池表面有大量的沼气释放！厌氧生物处理.精品课件.61厌氧生物处理(3).UASB工艺特点工艺特点：底部污泥浓度大底部污泥浓度大,水力停留时间短水力停留时间短(接近好氧接近好氧),容积负荷高；容积负荷高；底部污泥以颗粒存在底部污泥以颗粒存在,最大比重达最大比重达1.041.08,污泥颗粒化后使污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增强反应器对不利条件的抗性增强,所以耐冲击负荷；所以耐冲击负荷；颗粒污泥的相对密度比人工载体小颗粒污泥的相对密度比人工载体小,在一定的水力负荷下在一定的水力负荷下,可可以靠反应器
26、内产生的气体来混合以靠反应器内产生的气体来混合,可省去搅拌和回流污泥所需可省去搅拌和回流污泥所需的设备和能耗；的设备和能耗；.精品课件.62厌氧生物处理沉降良好的颗粒污泥避免了附设沉淀分离装置沉降良好的颗粒污泥避免了附设沉淀分离装置,辅助脱气装辅助脱气装置和回流污泥设备置和回流污泥设备,简化了工艺简化了工艺,节约了投资和运行费用；节约了投资和运行费用；容积利用率高容积利用率高,无堵塞问题；处理效果好无堵塞问题；处理效果好;需要分离器需要分离器,如果污泥膨胀则污泥流失；如果污泥膨胀则污泥流失；启动时间长启动时间长,对水质要求对水质要求,(SS不能太高不能太高,排泥少排泥少,形成污泥密形成污泥密度
27、低度低),对对N,P去除效果差去除效果差;操作管理要求高操作管理要求高.精品课件.63厌氧生物处理(4)UASB反应器中的反应器中的(颗粒颗粒)污泥污泥:颗粒污泥和悬浮污泥颗粒污泥和悬浮污泥.反应器底部是颗粒污泥反应器底部是颗粒污泥,污泥浓度大污泥浓度大;反应器中部是悬浮污泥反应器中部是悬浮污泥,污泥浓度较大污泥浓度较大.精品课件.64 UASB反反应器内污应器内污泥浓度特泥浓度特征征 A:水力负水力负荷低荷低 B:水力负水力负荷高荷高012345020406080100污泥浓度污泥浓度(g/L)反应器高度反应器高度(m)012345020406080100污泥浓度污泥浓度(g/L)反应器高度
28、反应器高度(m)厌氧生物处理AB.精品课件.65颗粒污泥的性质颗粒污泥的性质:能在反应器内形成沉降性能良好、活性高的颗粒能在反应器内形成沉降性能良好、活性高的颗粒污泥是污泥是UASB反应器的重要特征，颗粒污泥的反应器的重要特征，颗粒污泥的形成与成熟，也是保证形成与成熟，也是保证UASB反应器高效稳定反应器高效稳定运行的前提运行的前提.(1)颗粒污泥的外观颗粒污泥的外观 (2)2)颗粒污泥的颗粒污泥的组成组成 (3)3)颗粒污泥的颗粒污泥的培养驯化培养驯化厌氧生物处理n颗颗粒粒污污泥泥.精品课件.66厌氧生物处理厌氧生物处理颗粒污泥层的形成与培养颗粒污泥层的形成与培养(反应器启动反应器启动):l
29、(1)最初的污泥负荷应低于最初的污泥负荷应低于0.10.2kgCOD/(kgSSd)；l(2)废水中原来存在和产生出来的各种挥发酸未能有效地废水中原来存在和产生出来的各种挥发酸未能有效地分解之前，不应增加反应器负荷；分解之前，不应增加反应器负荷；l(3)反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧细菌繁殖的反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧细菌繁殖的范围内；范围内；l(4)种泥量应尽可能多，一般应为种泥量应尽可能多，一般应为1015kgVSS/m3；l(5)控制一定的上升流速，允许多余的污泥冲洗出来，截控制一定的上升流速，允许多余的污泥冲洗出来，截留住重质污泥。留住重质污泥。.精品课件.67厌氧生物
30、处理厌氧生物处理形成颗粒污泥层的过程：形成颗粒污泥层的过程：p第一阶段：启动与提高污泥活性阶段；有机负荷第一阶段：启动与提高污泥活性阶段；有机负荷1kgCOD/（m3d），时间约），时间约11.5个月。个月。p第二阶段：形成颗粒污泥阶段；有机负荷选择第二阶段：形成颗粒污泥阶段；有机负荷选择13kgCOD/（m3d），颗粒逐渐成长为直径），颗粒逐渐成长为直径13mm左右左右的颗粒污泥，此阶段的颗粒污泥，此阶段11.5月。月。p第三阶段：逐渐形成颗粒污泥层阶段。反应器的有机负第三阶段：逐渐形成颗粒污泥层阶段。反应器的有机负荷大于荷大于35kgCOD/（m3d），随着负荷的提高，反应器），随着负荷的
31、提高，反应器的污泥总量逐渐增加，污泥层逐渐提高，颗粒污泥层需的污泥总量逐渐增加，污泥层逐渐提高，颗粒污泥层需要要34个月。个月。.精品课件.68厌氧生物处理厌氧生物处理 颗粒污泥性质颗粒污泥性质n1.颗粒污泥的物理性质颗粒污泥的物理性质(1)形状不规则，一般呈球形或椭球形，直径形状不规则，一般呈球形或椭球形，直径0.12mm左右，最左右，最大可达大可达35mm；(2)颜色呈灰黑色或褐黑色；颜色呈灰黑色或褐黑色；(3)相对密度一相对密度一般为般为1.011.05左右；左右；(4)污泥指数污泥指数(SVI)与颗粒大小有关，颗与颗粒大小有关，颗粒污泥一般为粒污泥一般为10mL/gSS；(5)颗粒污泥
32、在反应器中的沉降速率颗粒污泥在反应器中的沉降速率一般为一般为0.30.8m/h；n2.颗粒污泥的成分颗粒污泥的成分含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物质，还含有金属离含有微生物及分泌物外。一般都含有惰性物质，还含有金属离子。成熟的颗粒污泥，子。成熟的颗粒污泥，VSS/SS一般为一般为7080，根据废水，根据废水性质可在性质可在3090。.精品课件.69厌氧生物处理厌氧生物处理(5)UASB反应器中的结构设计反应器中的结构设计nUASB反应器在一定程度上还属于较新的废水处理工艺技反应器在一定程度上还属于较新的废水处理工艺技术，在实际应用过程中还存在着许多不确定因素，因此术，在实际应用过程中还存
33、在着许多不确定因素，因此还没有形成完善的工程设计的计算方法。还没有形成完善的工程设计的计算方法。nUASB反应器设计需要考虑的主要因素为：反应器设计需要考虑的主要因素为：(1)废水组成成分和固体含量；废水组成成分和固体含量；(2)有机容积负荷；有机容积负荷；(3)上升上升流速；流速；(4)三相分离系统；三相分离系统；(5)布水系统和水封高度等物理布水系统和水封高度等物理特性。特性。.精品课件.70厌氧生物处理厌氧生物处理n废水性质废水性质:废水溶解性废水溶解性COD越高越高,负荷可以越大负荷可以越大;进水进水SS不宜高于不宜高于6g/L.n上升流速上升流速:上升流速相当于表面水力负荷上升流速相
34、当于表面水力负荷(m3/m2 d),考虑污泥的沉降性能考虑污泥的沉降性能.废水性质废水性质上升流速上升流速m/h反应器高度反应器高度msCOD近近100%1.56-10部分部分sCOD1.03-7城市污水城市污水0.93-5.精品课件.71有效容积及主要构造尺寸的确定：有效容积及主要构造尺寸的确定：UASB反应器的有效容积，一般将沉淀区和反应区的总容积反应器的有效容积，一般将沉淀区和反应区的总容积作为反应器的有效容积进行考虑，多采用进水容积负荷作为反应器的有效容积进行考虑，多采用进水容积负荷法确定，即：法确定，即：式中：式中：Q-废水流量，废水流量，m3/d；Si-进水有机物浓度，进水有机物浓
35、度，mgCOD/l；Lv-COD容积负荷，容积负荷，kgCOD/m3 d。厌氧生物处理viLSQV/.精品课件.72nUASB反应器的容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及反应器的容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是否能够在反应器内形成颗粒污泥等多种因素有关，在不同是否能够在反应器内形成颗粒污泥等多种因素有关，在不同的反应温度下的进水容积负荷的选择可参考如下数据：的反应温度下的进水容积负荷的选择可参考如下数据：厌氧生物处理 温度温度()设计容积负荷设计容积负荷（kgCOD/m3 d）高温（高温（5565）2030中温（中温（3538）1020常温（常温（2025）510低温（低温（15）2
36、5.精品课件.73厌氧生物处理厌氧生物处理三相分离器的结构三相分离器的结构l气、固、液分离器又称三相分离器，由沉淀区、集气室气、固、液分离器又称三相分离器，由沉淀区、集气室(或称或称集气罩集气罩)和气封组成，其功能是把气体和气封组成，其功能是把气体(沼气沼气)、固体、固体(微生物微生物)和液体分离。和液体分离。l气体被分离后进入集气室气体被分离后进入集气室(罩罩)，然后，固液混合液在沉淀区，然后，固液混合液在沉淀区进行固液分离，下沉的固体藉重力由回流缝返回反应区。进行固液分离，下沉的固体藉重力由回流缝返回反应区。.精品课件.74厌氧生物处理厌氧生物处理n三相分离器的结构设计示意图三相分离器的结
37、构设计示意图.精品课件.75厌氧生物处理厌氧生物处理 三相分离器的设计应考虑以下几方面的因素：三相分离器的设计应考虑以下几方面的因素：p(1)沉淀器底部倾角应较大，可选择沉淀器底部倾角应较大，可选择4560p(2)沉淀器内最大截面的表面水力负荷应保持在沉淀器内最大截面的表面水力负荷应保持在us=0.7m3/m2d 以下，水流通过液固分离孔隙的平均流速应保持在以下，水流通过液固分离孔隙的平均流速应保持在u0=2m3/m2d 以下；以下；p(3)气体收集器间缝隙的截面面积不小于总面积的气体收集器间缝隙的截面面积不小于总面积的1520;p(4)对于高为对于高为57m的反应器，气体收集器的高度应为的反
38、应器，气体收集器的高度应为1.52m;p(5)b100200mm；p(6)控制气室控制气室 的水面高度及压力。的水面高度及压力。.精品课件.76厌氧生物处理EGSB结构示意图结构示意图：比比UASB多出水循环系统多出水循环系统膨胀的膨胀的颗粒污泥颗粒污泥三相分离器三相分离器CH4进水进水出水出水3.9 厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 (Expanded Granular Sludge Bed,EGSB):与与UASB 比比,具具有更高的液体升速有更高的液体升速,使颗粒使颗粒污泥床处于膨胀状态污泥床处于膨胀状态.精品课件.77厌氧生物处理EGSB特点：特点：工作区为流态化的初期工作区为流态
39、化的初期,即膨胀阶段即膨胀阶段,进水流速较低进水流速较低,在在充分保证进水基质与污泥颗粒接触的条件下充分保证进水基质与污泥颗粒接触的条件下,加速生化加速生化反应反应,增加容积负荷；反应器高度大增加容积负荷；反应器高度大-占地面积小占地面积小;有利于减轻或消除静态床有利于减轻或消除静态床(如如UASB)中常见的底部负荷中常见的底部负荷过重的状况过重的状况,增加对毒物的承受能力增加对毒物的承受能力,更耐冲击负荷更耐冲击负荷;避免反应器内死角和短流避免反应器内死角和短流,均匀了负荷均匀了负荷,运行稳定运行稳定;为使污泥膨胀为使污泥膨胀,采用出水循环采用出水循环,需要更高的动力需要更高的动力;.精品课
40、件.78厌氧生物处理3.10 内循环式厌氧反应器内循环式厌氧反应器 (Internal Circulation,简称简称IC):IC反应器实际上是由底部和上部反应器实际上是由底部和上部两个两个UASB反应器串联叠加而成。反应器具有两个三相分离器反应器串联叠加而成。反应器具有两个三相分离器,使生物量得到有效滞留：使生物量得到有效滞留：进水和循环回流的泥水在膨胀床部分进水和循环回流的泥水在膨胀床部分充分混合，使进水得到稀释和调节，并在此形成致密的厌氧污充分混合，使进水得到稀释和调节，并在此形成致密的厌氧污泥膨胀床泥膨胀床.精品课件.79IC反应器的结构示意图反应器的结构示意图:n利用的利用的CH4
41、气提作用实现内循环气提作用实现内循环;n在无外能量的条件下在无外能量的条件下,实现一级反实现一级反应器的污泥膨胀应器的污泥膨胀-流化态流化态.n核心是在核心是在UASB基础上实现了内基础上实现了内循环循环.厌氧生物处理CH4气水分离室气水分离室进水进水出水出水H2O 1.一级三相分离器一级三相分离器;2.沼气提升沼气提升管管;3.气水分离器气水分离器;4.回流管回流管;5.二级二级三相分离器三相分离器;6.沉淀区沉淀区1 12 23 34 45 56 6.精品课件.80nIC反应器外观反应器外观.精品课件.81厌氧生物处理IC反应器的特点反应器的特点(优点优点)：工作区为完全的流态化工作区为完
42、全的流态化,传质效果好传质效果好,反应速率高；反应速率高；克服底部负荷过重的状况克服底部负荷过重的状况.增加对毒性物质的承受能增加对毒性物质的承受能力力.更耐冲击负荷；更耐冲击负荷；避免反应器内死角和短流的产生避免反应器内死角和短流的产生.均匀了负荷均匀了负荷,运行运行稳定；稳定；.精品课件.82IC反应器特点反应器特点(缺点缺点):反应器结构复杂反应器结构复杂,施工施工,安装安装,维护和管理困难维护和管理困难;反应器高度大反应器高度大,动力和能耗较大动力和能耗较大;反应器构造对运行有很大的影响反应器构造对运行有很大的影响,设计参数方面设计参数方面还不成熟还不成熟.厌氧生物处理.精品课件.83
43、厌氧生物处理3.11 上流污泥床上流污泥床/过滤器过滤器 (Upflow Blanket Filter,简称简称UBF):UBF是在是在UASB和和AF 的基础上开发成功的新型复的基础上开发成功的新型复合式厌氧反应器合式厌氧反应器,该新型反应该新型反应器可以充分发挥器可以充分发挥UASB和和AF两种高效反应器的优点两种高效反应器的优点.颗粒污泥颗粒污泥滤料层滤料层出水出水排泥排泥集气集气.精品课件.84厌氧生物处理特点：特点：反应器上部的填料层增加了生物总量反应器上部的填料层增加了生物总量,又可防止生又可防止生物洗出物洗出,还可加速污泥与气泡的分离还可加速污泥与气泡的分离,降低污泥流失降低污泥流失,反应器积累微生物能力增强反应器积累微生物能力增强,有机负荷更高；有机负荷更高；启动速度快启动速度快,处理率高处理率高,运行稳定；运行稳定；与与UASB比较比较,不需要三相分离器；不需要三相分离器；填料价格昂贵填料价格昂贵.精品课件.85总结厌氧生物反应器：总结厌氧生物反应器：l厌氧活性污泥厌氧活性污泥：厌氧接触：厌氧接触l厌氧生物膜厌氧生物膜：厌氧生物滤池：厌氧生物滤池,厌氧流化床，厌氧生厌氧流化床，厌氧生 物转盘物转盘l厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥：UASB,EGSB,IC厌氧生物处理厌氧生物处理.精品课件.86
