第十章厌氧生物处理法
本章重点：厌氧过程动力学
20世纪70年代以来，由于城市的扩大和工业的迅速发展，有机废.如仍用需氧法处理则需要消耗大量的能量。随着全球性能源问题的日益突出，在废水处理领域内，人们便逐渐对厌氧生物处理工艺产生了新的认识和估价。
厌氧生物处理法的主要优点有：能耗低；可回收生物能源(沼气)；每去除单位质量底物产生的微生物(污泥)量少；而且由于处理过程不需要氧，所以不受传氧能力的限制，因而具有较高的有机物负荷的潜力。其缺点是处理后出水的COD、BOD值较高，水力停留时间较长并产生恶臭等。
§10.1 厌氧生物处理法的基本原理和流程
1.基本原理
可将有机物在厌氧条件下的降解过程分成三个反应阶段。
第一阶段是，废水中的溶性大分子有机物和不溶性有机物水解为溶性小分子有机物。
反应的第二阶段为产酸和脱氢阶段。水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。
在废水的厌氧生物处理过程中，有机物的真正稳定发生在反应的第三阶段，即产甲烷阶段。产甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸(主要是乙酸)氧化成甲烷和二氧化碳。
图 10-1 厌氧处理的连续反应过程
2.甲烷的产生与形成途径
产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段，这一阶段产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH 4和CO 2，可能反应如下：
4H 2+CO 2
CH 4+2H 2O （10-1）
4H 2+CH 3COOH 2CH 4+2H 2O （10-2） CH 3COOH
CH 4+CO 2
（10-3）
因为氧化氢形成甲烷的细菌可从二氧化碳中获得碳源，所以这些细菌带有自养性，其生长速率很慢，虽然它们与分解乙酸的细菌在厌氧反应器中有共生关系，但其数量较少，在厌氧反应过程中，生成的甲院大部分来自乙酸的分解。主要参与微生物统称为产甲烷菌； 其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH 、抑制物等）非常敏感。
3.基本流程
图10-3为废水厌氧处理的基本流程图，图中以虚线框标出厌氧处理单元，主要由六部分组成，简单说明如下：
⑴厌氧反应器厌氧处理中的发生生物氧化反应的主体设备。
⑵促使反应器中主体液体与进水充分混合的设备或手段。
⑶保持反应器中主体液体达到所需温度的设备。
⑷pH值调节剂投加设备。
⑸沼气的排放、贮存和利用设备。
⑹废弃厌氧生物污泥的贮存和处理设备。
厌氧生物处理工艺的发展简史：
①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中；
②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras的“自动净
化器”；
③随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池
等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）；
——长的HRT、低的处理效率、浓臭的气味等；
④50、60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过
程处理有机废水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的
处理工艺，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理；
——HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；
——厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；
——HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。
⑤最近（90年代以后），随着UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB
和IC反应器；
——EGSB反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水；
——IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。
在厌氧反应器构型的开发研究过程中，可以认为，在消化池出现之前，人们主要集中于设法将废水中悬浮物的沉淀和污泥的厌氧发酵分开；而在消化池出现之后，则主要集中于将消化池中的水力停留时间和厌氧生物污泥的停留时间分开。由于产甲烷细菌的增殖率很低，消化池不得不采用很长的水力停留时间，一般为10—25d，这就使池子的体积很大，而容积负荷很低。为解决这一问题，近年来国内外进行了广泛的研究，出现了不少新的厌氧工艺和新型的厌氧反应器，其中包括：
⑴两相厌氧法(two-phase anaerobic treatment process) 这种工艺也称两段(twostage)厌
氧法，是根据产甲烷细菌与其它非产甲烷细菌在生长特性方面的差异建立起来的，如图10-4（a）。
①工艺流程与特点：
这是70年代随着厌氧微生物学的研究不断深入应运而生的；着重于工艺流程的变革，而不是着重于反应器构造变革；在单相反应器中，存在着脂肪酸的产生与被利用之间的平衡，维持两类微生物之间的协调与平衡十分不易；两相厌氧消化工艺就是为了克服单相厌氧消化工艺的上述缺点而提出的；两个反应器中分别培养发酵细菌和产甲烷菌，并控制不同的运行参数，使其分别满足两类不同细菌的最适生长条件；反应器可以采用前述任一种反应器，二者可以相同也可以不同。
两相工艺最本质的特征是实现相的分离，方法主要有：①化学法：投加抑制剂或调整氧化还原电位，抑制产甲烷菌在产酸相中的生长；②物理法：采用选择性的半透明膜使进入两个反应器的基质有显著的差别，以实现相的分离；③动力学控制法：利用产酸菌和产甲烷菌在生长速率上的差异，控制两个反应器的水力停留时间，使产甲烷菌无法在产酸相中生长；实际上，很难做到相的完全分离。
主要优点：
有机负荷比单相工艺明显提高；产甲烷相中的产甲烷菌活性得到提高，产气量增加；运行更加稳定，承受冲击负荷的能力较强；当废水中含有SO42-等抑制物质时，其对产甲烷菌的影响由于相的分离而减弱；对于复杂有机物（如纤维素等），可以提高其水解反应速率，因而提高了其厌氧消化的效果。
②应用情况
Ⅰ荷兰：淀粉废水
Ⅱ我国首都师范大学：豆制品废水
Ⅲ其它
⑵厌氧接触法(anaerobic contact process)这种工艺也称厌氧活性话泥法，像需氧活性污泥法那样，在消化池出水端设置污泥沉淀池，将沉淀的厌氧生物污泥回流入消化池中，以此来提高消化池中的污泥停留时间，如图10-4（b）；也可在消化池出水部位安装固体分离膜以提高污泥停留时间，如图10-4（c）。
与普通厌氧消化池相比，厌氧接触法的特点有：
①污泥浓度高，一般为5~10 gVSS/l，抗冲击负荷能力强；
②有机容积负荷高，中温时，COD负荷1~6 kgCOD/m3.d，去除率为70~80%；
BOD负荷0.5~2.5 kgBOD/m3.d，去除率80~90%；
③出水水质较好；
④增加了沉淀池、污泥回流系统、真空脱气设备，流程较复杂；
⑤适合于处理悬浮物和有机物浓度均很高的废水。
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。
⑶生物膜反应器采用生物膜反应器提高污泥的停留时间及污泥浓度，这类反应器有厌氧填充床(anaerobic packed bed)、厌氧膨胀床/流化床(anaerobic expanded/fluidized bed)、厌氧生物转盘(anaetobic rotating)等,如图10—4(d)、(e)
⑷上流式厌氧污泥床反应器(upflow anaerobic sludge blanket reactor)如图10—4(f)所示，这种反应器是在上流式厌氧填充休的基础上发展起来的。
附：表10-1 各类厌氧处理过程的技术性能
§10-2 厌氧过程动力学
厌氧过程动力学涉及底物的降解、微生物的生长和甲烷的生成等三个方面的关系式。
1.底物降解和微生物生长动力学
厌氧处理过程中底物降解和微生物生长动力学都建立在Monod方程的基础上，这两个方面的动力学模型形式及其导出公式形式，与第八、九章需氧处理过程中同类型反应器的完全一样，只是动力学常数有些变动，如表10-2。可以看出，与需氧处理过程比较，厌氧处理中的μmax一般小一至两个数量级，而K值一般则较大。
表10-2 厌氧过程动力学常数
2.甲烷生成动力学
在厌氧处理中，COD减小的途径主要是生成甲烷和微生物的细胞，其它途径有生成氢气、通过硫酸盐的还原生成硫化氢气体等。目前通用COD、甲烷、微生物三者间的平衡，并根据化学计量学的方法来计算甲烷的生成量，甲烷的氧当量可按下式计算：
CH 4+2H 2CO 2+2H 2O （10-4）
式（10-4）表明1mol(16g)甲烷需2mol(64g)的氧，这相当于2mol(64g)的COD 生成1mol 甲烷。在标准条件(0℃和0.1MPa)下，1mol 甲烷的体积为22.4L ，这样，1gCOD 在标准状态下可生成的甲烷体积为22.4/64=0.35L 。如果令G 0为甲烷的产率系数，则在理论上G 0=0.35L/Gcod ，在非标准状态下的产率系数(G 0)Tp 可按Boyle-Charles 定律计算： p
T
p T G G O
Tp O 21028.11273)(-?=?= （10-5） 式中，T 为厌氧反应器中的热力学温度；P 为反应器室内的气压（单位Pa ）。
根据§7-4，每克干细菌完全氧化所需的单体氧为1.41g 。利用一个类似于需氧处理中氧的摄入率计算公式（见式（8-40））形式来计算厌氧处理的甲烷生成率：
()()()Y 41.11P
TR 1028.1Y 41.11R G G 0
2
0T 0p
-?=-=- (10-6) 式中，G 为甲烷的产率，单位L/d ；R 0为COD 的减少速率，单位为g/d ；Y 为产率系数，g 干细菌/gCOD 。
§10-3 厌氧活性污泥法
厌氧活性污泥法是厌氧微生物在反应器中处于悬浮生长状态的生物处理方法，因此，必须有维持微生物处于悬浮状态的设备或手段，同时，由于微生物处于悬浮状态易于随出水流出反应器，必须特别注意采取能使气、液、固三相良好分离的措施，厌氧活性污泥法通常包括传统的消化池和厌氧接触法。
1.传统消化池
迄今为止，传统消化池一直是厌氧处理法中最广泛采用的一种反应器，常用于废水处理厂中有机污泥的处理，近年来也用于含有机固体较多和有机物浓度很高的废水。传统消化池又称低速消化池，无加热和搅拌装置；有分层现象，只有部分容积有效；消化速率很低，HRT 很长（30~90天）。主要作用：
①一部分有机物转变为沼气； ②一部分有机物形成稳定性良好的腐殖质； ③提高了污泥的脱水性能； ④污泥体积可减少1/2以上；
⑤致病微生物也得到了一定程度的灭活，有利于污泥的进一步处理和利用。
传统消化池一般采用无回流完全混合方式运行，第八章中§8-2的CSTR 型活性污泥法方程式完全适用于传统消化池的设计，但因无回流，水力停留时间Θ等于污泥停留时间，即Θ等于污泥龄c θ，因此得下列方程式：
c
C
b Y Y θ+=
1 （8-32）
)
1()
1(0c c C c b k Y b K θθθρ+-+=
（8-34 a ）
)(1ρρθρ
ρ-=+-=i c
i C
Y b Y X (10-7)
c Q V θ= (10-8)
c
u Y X
R θ=
(8-41) 298.03.0935.0X d με= (8-78)
式（10-7）和式（10-8）是以c θ=Θ代入式（8-35）和（8-38）得来的。
上述各式中的动力学参数C Y 、0k 、K 和b 一般可采用图10-5所示的试验装置进行测定，在厌氧处理中，温度是一个重要的影响因素，O`Rourke 得出城市废水污泥厌氧处理时的0k 和K 与温度t 的下列关系：
)35(015.001067.6t k --?= (10-9)
)35(046.0102224t K -?= (10-10)
式中0k 以1/d 为单位，K 以mgCOD/L 为单位。
厌氧处理和需氧处理一样，存在一个极小的c θ值，该值仍可按式（8-37）计算。
()
0c min G K Y k b K ρ
θρρ+=
-+ （8-37）
2. 厌氧接触法
厌氧接触法主要用于中、高有机物浓度废水的处理。由于厌氧处理受温度的影响很大，低温时min c θ急剧增大，故厌氧处理不宜在20℃以下运行。
厌氧接触法与CSTR 型活性污泥法几乎完全一样，只是c θ值较大，一般取为min c θ的2~10倍，在K >>ρ和b 可忽略时可得到g r 与min c θ的下列关系：
max g g r r K ρρ=
+ (8-8)
max 1
g g c
r r θ=
= （8-28） min 0()
c G K Y k b K ρ
θρρ+=
-+ （8-37）
min max
11
c g G r Y k θ=
=
（10-11） 从式（10-11）可以看出，由于厌氧处理中产甲烷细菌的生长速率max μ（即max g r ）较低，所以厌氧处理的min c θ要比需氧处理大。
工艺过程对pH 的控制能力，主要与在厌氧反应过程中产生有机酸和二氧化碳有关，在与大气隔绝的反应器中，二氧化碳在水中存在如下平衡关系：
2223CO H O H CO + (10-12) 233H CO H HCO +-+ (10-13) 223
3H CO H CO +-+ (10-14)
此外，还存在水的离解关系 2H O
H OH +-+ （10-15）
根据化学质量作用定律，可得下列三个数量关系：
[]
312H HCO K CO +-????????=
(16)
2323
H CO K HCO +--
????????= (17)
w K H OH +-????=???? (18)
式中，1K 、2K 分别为23H CO 的第一离解常数和第二离解常数；w K 为水的离子积；[ ]表示物质的量浓度，单位为mol/L 。
从表10-5数值可以看出，在厌氧处理常用温度和pH 基本控制在中性附近的条件下，
2K 和w K 值都比1K 值小5至7个数量级，因此，可以只按式（10-16）来估计厌氧反应器的pH 值，即：
[]
312lg HCO pH pK CO -
????=+ （10-19） 也就是说，厌氧反应器中的pH 值主要取决于[]2CO 和3HCO -???
?的相对大小。
通常采用挥发性有机酸（VA ，以mg/L 乙酸计）和碳酸氢盐碱度（BA ，以mg/L CaCO 3
计）之比，作为衡量厌氧反应器对pH 值缓冲能力的一个指标。一般地说，当VA/BA<0.4时，反应器具有足够的缓冲能力，挥发性有机酸浓度的增加不致引起反应器中pH 值很大的波动；当VA/BA=0.4~0.8时，反应器的缓冲能力有限；而当VA/BA>0.8时，反应器的缓冲能力极小，挥发性有机酸浓度的微小增加，都会造成反应器中pH 值的急剧降低。
当反应器处于不平衡状态时，挥发性有机酸将按下式消耗碳酸氢盐的碱度：
322HCO HAC
H O CO AC -
+++ (10-20)
这就造成[]2CO 上升而3HCO -????下降，使pH 值降低，但反应器内的总碱度（TA ，以
mg/LCaCO 3计）不会有多大的改变，因为AC -也被作为碱度被测出。
如果废水的总碱度以甲基橙滴定终点（pH=4.3时消耗的酸量）测定，而有机酸盐碱度采用酸滴定法测定，则碳酸氢盐碱度可按下式确定：
)VA (71.0TA BA -= （10-21）
根据式（10-19），可将VA/BA 指标转换为BA/TA 指标： 当BA/TA>0.8时，反应器具有足够的缓冲能力；
当BA/TA<0.6时，反应器没有备用缓冲能力，应采取措施控制pH 。 例题见书。
§10-4 厌氧生物膜法
在无回流的厌氧活性污泥法中，就不得不加大水力停留时间来获得较长的污泥停留时间；在有回流的厌氧活性污泥法中，虽然可通过回流来减短水力停留时间并增大污泥停留时间。但由于受污泥的沉降和浓缩性能的限制，也不可能获得太长的污泥停留时间。
由于厌氧生物膜法的微生物在填料表面固定生长，故有可能在很短的水里停留时间条件下，获得很长的、甚至长达100d 以上的污泥停留时间。
1.厌氧填充床
厌氧填充床又称厌氧滤池或厌氧固定床。在厌氧填充床中，废水流可以从下向上，称上流式厌氧填充床，如图10-4(d)所示；也可像给水滤池那样，废水从上至下流动，称下流式厌氧填充床(downflow anaerobic packed bed)。
设计厌氧填料床的适用公式，可采用§9-4所介绍的Eckenfelder 公式的形式：
)L /k exp(i
e
-=ρρ （10-22） 式中，ρi 和ρe 为进、出水的有机物COD 浓度，L 为有机物负荷，单位为kgCOD/m 3?d ；k 为去除有机物的系数，单位为kgCOD/m 3?d 。
在有机物负荷很高即k/L 很小时，式（10-22）中的exp(-k/L)可按级数展开后略去高次项得下列简化式：
L /k 1)L /k exp(i
e
-=-=ρρ （10-23） 从上式可看出，k 的物理意义为被去除的有机物负荷。
为了获得较高的去除率（即较大的k 值），厌氧填充床的设计负荷宜采用1.5kgCOD/m 3
?d 。
2.厌氧膨胀床/流化床
厌氧膨胀床/流化床是使1mm 左右粒径的填料处于流化状态来处理废水；上流式厌氧污泥床用自然培养的0.5~2.0mm 左右的颗粒污泥处于流化状态来处理废水。这样，既避免了堵塞，又大大增加了微生物固定生长的表面积，提高了反应器中的微生物浓度，从而大幅度提高了有机物体积负荷。
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。
厌氧生物硫化床
主要特点：细颗粒的载体为微生物的附着生长提供了较大的比表面积，使床内的微生物浓度很高（一般可达30gVSS/l）；具有较高的有机容积负荷（10~40kgCOD/m3.d），水力停留时间较短；具有较好的耐冲击负荷的能力，运行较稳定；载体处于膨胀或流化状态，可防止载体堵塞；床内生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量较少；既可应用于高浓度有机废水的处理，也应用于低浓度城市废水的处理。
主要缺点：载体的流化耗能较大；系统的设计运行要求高。
关于生物浓度：
●厌氧膨胀床或流化床中的微生物浓度与载体粒径和密度、上升流速、生物膜厚度和孔隙率等有关；
●已知上升流速、生物膜厚度、不同载体粒径时的微生物浓度：
●对于不同生物膜厚度，有一个污泥量最大的载体粒径；
●载体的物理性质对流化床的特性也有影响：如：颗粒粒径过大时，颗粒自由沉降速度大，为保证一定的接触时间必须增加流化床的高度；水流剪切力大，生物膜易于脱落；比表面积较小，容积负荷低；但过小时，则操作运行较困难。
对厌氧流化床作如下假定：
⑴厌氧反应器中的流态为完全混合型（CSTR ）；
⑵填料上生长的生物膜为均质增长，其密度ρa ； ⑶填料为均质球体，直径为d ，自然堆积孔隙率为m ； ⑷进水微生物浓度为零。
如图10-12所示，流化床内底物的物料衡算方程为：
???
?????ρ+???
??-+??? ??--ρ=??? ??ρ-e s s a a i Q V X dt dM V X dt dM Q V dt d （10-25）
式中，（-d ρ/dt ）为流化床底物浓度变化速率，单位为kgCOD/m
3
?d ；V 为流化床反应区的容积，单位为m 3
；Q 为进、出水流量，单位为m 3
/d ；ρi 、ρs 分别为进、出水底物浓度，单位为kgCOD/m 3
；
()a dt /dM -为单位质量的生物膜对底物质量的降解速率，单位为kgCOD/(kg ?d)；Xa 为流化床
的生物膜浓度，单位为kg/m 3
；()s dt /dM -为单位质量的悬浮生长微生物对底物的质量降解速
率，kgCOD/(kg ?d)。
比照式（8-6）可列出：
???????????? ??-=a a a a
X dt dM Y dt dX （10-26） ???
????????? ??-=s s s s
X dt dM Y dt dX （10-27） 式中，Y a 、Y s 分别为生物膜和悬浮生长微生物的表现产率系数。 由式（10-26）（10-27）得：
()a a a a t a a
Y Y X /d dX dt dM μ==
??? ??- （10-28） ()s s s s t s s
Y Y X /d dX dt dM μ==
???
??- （10-29） 式中μa 、μs 分别为生物膜和悬浮生长微生物的比增殖率。
将式（10-28）（10-29）代入式（10-25），并考虑稳态条件，即()0dt /d =ρ-，则可得：
()V X Y V X Y Q s s
s a a a e i μ
-μ=
ρ-ρ （10-30） 根据§10-2的介绍，用Monod 方程描述厌氧微生物的生长具有足够的准确性，因此有：
()e
a e
a max a K ρ+ρ?μ=μ （10-31） ()e
s e
s max s K ρ+ρ?μ=
μ （10-32）
由于厌氧流化床中填料的表面面积很大，生物膜量远远大于悬浮生物量，同时，镜检也
发现流化床中悬浮物主要是一些从填料上脱落的老化生物膜，活性差。因此可认为流化床中对底物降解起主要作用的是填料上生长的生物膜，故有：
()
()e
a e
a a
a
max K V X Y Q e i ρ+ρ?
?μ=
ρ-ρ （10-33） 用生物膜密度ρa 乘式（10-30）右边的分子分母得：
()
()e
a e
a a a
a
a max K V X Y Q e i ρ+ρ?
ρ?
ρμ=
ρ-ρ （10-34） 式中，X a V/ρa 表示流化床中生物膜的总体积V a 。
在生物膜厚度不大的条件下（厌氧流化床中生物膜一般0.02～0.10mm ），Va 可表示为生物膜总表面面积W 和D 的乘积，即
D W V V
X a a
a ?==ρ （10-35） 将上式代入式（10-34）得：
()()e
a e
a a a max e i K W WD Y W Q ρ+ρ?
ρ?μ=ρ-ρ （10-36） 流化床中生物膜单位表面面积的底物降解速率为：W
)
(Q L e i w ρ-ρ=
流化床中生物膜单位表面面积的最大底物降解速率为：()()W
WD
Y L a a
a
max max w ρ?
μ= 因此，厌氧流化床生物膜表面面积底物降解动力学关系式：
()ρ
+ρ
=K L L max
w w （10-37） 式中，ρ为反应器中的底物（COD ）浓度；K 为厌氧流化床生物膜的动力学常数。 在厌氧流化床中，因D 值小，可以用填料的表面面积W m 代替生物膜的表面面积W ：
V d )
m 1(6W e
m β?-α=
（10-38） 式中：d e 为填料的当量直径；α为填料的形状系数；β为流化床中填料所占的分数，以流化床体积V 计；m 为填料的孔隙率。
应用实例
● 城市废水：Jewell 等人，美国，
进水COD 平均为186mg/l ，SS 平均为88mg/l ；厌氧消化池污泥作为接种污泥，反应温度为20?C ；启动期为50天，之后连续运行100天，COD 负荷为0.65~35kgCOD/m 3.d ；当水力停留时间在1h 以上时，出水SS 在10mg/l 以下，COD 为40~45mg/l 。
● 工业废水
3.厌氧生物转盘
厌氧生物转盘基本方程式与§9-4式（9-37）相同，在应用上也可按式（10-35）进行设计，只是填料的表面面积在这里按盘片浸水的表面面积d W 计算：
()
22122d W n R R π=- (10-39) 式中：n 为盘片数；R1和R2分别为盘片总的和与未浸水部分的半径。
主要特点：
微生物浓度高，有机负荷高，水力停留时间短；废水沿水平方向流动，反应槽高度小，节省了提升高度；一般不需回流；不会发生堵塞，可处理含较高悬浮固体的有机废水；多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果更好；运行管理方便；但盘片的造价较高。
应用情况：
多处于小试阶段；国外：牛奶废水、奶牛粪、生活污水等，进水TOC 为110~6000mg/l ，TOC 去除率可达60~80%，有机负荷为20gTOC/m 3?d ；国内：玉米淀粉废水和酵母废水，COD 去除率为70~90%，负荷为30~70 gCOD/m 3?d 。
§10-5 厌氧处理法的运行与管理
1.厌氧处理法的运行性能指标
⑴pH值
●重要原因：产甲烷菌对pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范围为6.8~7.2，
在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化；
●厌氧体系中的pH值受多种因素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物种类
等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等；
●厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；
●一般来说：系统中脂肪酸含量的增加（累积），将消耗-
HCO，使pH下降；
3
但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生-
HCO，使系统的pH值回升。
3
●碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素，但实际上其作用主要是保证
厌氧体系具有一定的缓冲能力，维持合适的pH值；
●厌氧体系一旦发生酸化，则需要很长的时间才能恢复。
⑵挥发性有机酸和碳酸氢盐碱度
一般地说，正常运行的厌氧反应器中，挥发性有机酸都低于1000mg/L，一般为300～500 mg/L，碳酸氢盐碱度斗高于2000 mg/L，一般为1000～5000 mg/L。
⑶甲烷产率
甲烷产率又称甲烷转化率，理论上甲烷产率为0.35L/gCOD。
⑷其它指标
包括废水处理中所需的一些常用指标，例如有机物去除率、负荷、温度等。
2. 厌氧处理过程的模型化与控制
参考书目：
1）《水处理工程》，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，1985
3) 《现代废水生物处理新技术》，钱易等，中国科技出版社，1993
4）《排水工程》，第三版，张自杰等，中国建筑工业出版社，1996
5）《环境工程设计手册》之《水污染控制篇》
6）《水污染治理工程》，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，1995
7）《废水生物处理数学模型》，第二版，顾夏声，清华大学出版社，1995
污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点陈怡 (北京市市政工程设计研究总院 , 北京 100082 摘要以北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂为例 , 对污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择和设计要点进行了详细论述 , 包括污泥厌氧消化工艺选择、进泥预处理、厌氧消化池、沼气系统、上清液处理和污泥输送管路等 , 以保证污水处理厂污泥厌氧消化工艺的顺利实施。 关键词污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择污泥投配污泥搅拌沼气系统 K e y p o i n t s o f t h e p r o c e s s s e l e c t i o n a n d d e s i g n o f t h e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t C h e n Y i (B e i j i n g G e n e r a l M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e , B e i j i n g 100082, C h i n a A b s t r a c t :T a k i n g t h e B e i j i n g X i a o h o n g m e n W a s t e w a t e r T r e a t m e n t P l a n t a n d X i ’ a n F i f t h W a s t e w a t e r T r e a t m e n t P l a n t a s e x a m p l e , t h i s p a p e r d e s c r i b e d t h e k e y p o i n t s o f t h e p r o c e s s s e l e c -t i o n a n d d e s i g n o f t h e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n i n t h e w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t , i n c l u d i n g s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n p r o c e s s s e l e c t i o n , s l u d g e p r e -t r e a t m e n t , a n a e r o b i c d i g e s t i o n t a n k , m e t h -a n e s y s t e m , u p -l e v e l c l e a n l i q u i d t r e a t m e n t , a n d s l u d g e t r a n s m i s s i o n p i p
科 技 天 地 42 INTELLIGENCE ＩＣ厌 氧/好氧活性污泥法 处理高浓度废水实例 安徽中粮生化环保公司 张绍祥 摘 要：对于高浓度COD 的污水，宜采用厌氧/好氧污泥法处理工艺，该工艺主要有能耗低、产泥量小、适应高浓度污染物等特点，同时，厌氧生物处理还可以产生大量的沼气，通过沼气的回收利用创造一定的经济效益。运行结果表明，原水ＣＯＤ为 5000～6000ｍ／Ｌ，出水ＣＯＤ为２00-３00ｍｇ／Ｌ，达到《污水 综合排 放 标 准》（ＧＢ８９７８-１９９６）的三级标 准 ，产生的沼气、污泥可用于电厂发电。 关键词：高浓度废水 ＩＣ厌氧/好氧活性污泥工艺 1、厌氧发酵过程：厌氧发酵过程分成四个阶段：（1）水解阶段；（2）酸化阶段；（3）酸性衰退阶段；（4）甲烷化阶段。在水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；产酸阶段（酸化阶段），碳水化合物降解为脂肪酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸，水解和产酸进行的较快，难于把它们分开，此阶段的主要微生物是水解—产酸菌；第三阶段是酸性衰退，有机酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺和少量的CO 2、N2、CH4等，在此阶段中，由于产氨细菌的活动使氨态氮浓度增加,氧化还原势降低,PH 上升,PH 的变化为甲烷菌创造了适宜的条件，酸性衰退阶段的副产物还有H2S、吲哚、粪臭素和硫醇。第四阶段是由甲烷菌把有机酸转化为沼气。 2、IC 厌氧/好氧活性污泥法处理废水的特点：（1）容积负荷高：IC 反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。（2）节省投资和占地面积：IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右，大大降低了反应器的基建投资；而且IC 反应器高径比很大，所以占地面积少。（3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000—3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍；处理高浓度废水（COD=10000—15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10—20倍。（4）抗低温能力强：IC 反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC 反应器厌氧消化可在常温条件（20—25℃）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。（5）具有缓冲pH 值的能力：内循环流量相当于高负荷区的出水回流，可利用COD 转化的碱度，对pH 值起缓冲作用，使反应器内pH 值保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量或不投加。（6）内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。（7）出水稳定性好：由于IC 反应器内的特殊结构，保证可以产生沉降性能好的颗粒污泥，保持反应器污泥量，从而保证反应器处理效率，出水稳定，水质好。（8）启动周期短：IC 反应器启动周期一般为1～2个月。（9）沼气利用价值高：反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用。（10）便于维护：反应器无任何动力内循环搅拌装置，故易维护。（11）污泥产量小。 目前，IC 厌氧反应器已经广泛应用于柠檬酸废水、酒精废水、造纸废水、制药废水、土豆加工、菊苣加工、啤酒等废水处理，其运行成本低、节约能源、污泥易于处理等优点在废水处理中正发挥着越来越大的作用实现了污水处理的循环发展。 3、IC 厌氧反应器在酒精废水应用的实例：某公司以玉米为原料生产燃料酒精，年产20万吨。生产流程为玉米通过侵润、提胚、粉碎、调浆、液化糖化、发酵、蒸馏、蒸馏液蒸发、烘干。主产品为燃料酒精，副产品为玉米油、DDGS 饲料、沼气。在此生产过程中车间产生了大量的有机废水，由于该废水可生化行较好，设计利用ＩＣ厌氧/好氧活性污泥法处理。 A)废水处理流程： B)废水处理设备：废水调节池(01) 池体尺寸12×24×7m 钢砼（内防腐）、一二级反应器（02、03）池体尺寸φ15×22. 0m 碳钢防腐 、一体式氧化沟（4）池体尺寸φ75×6.0 m 碳钢防腐 C)废水运行指标： 进水 COD （mg/L）6000BOD （mg/L）3000SS（mg/L）350NH 3-N （mg/L）100PH 值3.5进水量5000m3/天出水 COD （mg/L）250BOD （mg/L）150 SS（mg/L）50 NH 3-N （mg/L）20 PH 值7.5 出水量5000m3/天 D)结论：该案例成功将IC 好氧/厌氧反应器运用到处理酒精生产废水中，运行稳定，COD 去除率达到85%，系统COD 去除率高于95%，，氨氮去除率达80%，处理过的废水符合排放标准。由于该系统利用了ＩＣ厌 氧/好氧活性污泥法处理法节约大量的资金和场地，生产中的副产品还能到电厂发电，产生了很客观的经济效益，能够抵消运行费用。参考文献：[1] 张宝军：《水污染控制技术》，北京环境工程出版社，2004年。 [2] 周正立：《污水生物处理应用技术及工程实例》，北京化学工业出版社，2006年。
厌氧消化工艺处理城市生活垃圾的应用及前景 来源：百玛士环保科技有限公司阅读：310更新时间：2009-03-26 17:22 摘要：本文介绍了利用厌氧消化技术处理城市生活垃圾在欧美等发达国家的应用经验，结合百玛士环保科技有限公司在国内几个厌氧消化处理生活垃圾的工程实例，阐述了利用厌氧消化工艺处理城市生活垃圾的应用前景以及制约因素。 前言 随着经济的发展和城市化进程的加快，我国城市生活垃圾产生量迅速增加，而且城市生活垃圾存在大量的生物质垃圾，具有易生物降解和高含水的特点，其形成的恶臭是固体废物污染环境的主要污染源。与此同时，城市生物质垃圾中蕴含着大量生物质能，其高含水特性又为生物质能的转化提供了有利条件，针对生物质垃圾的“高固体厌氧消化（High Solid Anaerobic Digestion）技术”成为世界环保科技的研究热点。采用厌氧消化技术处理城市生活垃圾，并产生绿色能源“沼气”，特别是在能源日益紧张，CO2减排的呼声越来越高的情况下，该技术越来受到各国政府接受和推广，欧美等发达国家通过立法等手段大力推广该技术的应用，我国“十一”规划明确提出大力推广使用生物质能源，根据国家“十一五再生能源发展规划”，到2010年，建成沼气发电装机容量100万千瓦。“十一五”时期，加快建设规模化沼气工程，年产沼气约40亿立方米。 一、厌氧消化工艺原理 厌氧消化是无氧环境下有机质的自然降解过程，在自然界内广泛存在。在此过程中微生物分解有机物，最后产生甲烷和二氧化碳。影响反应的环境因素主要有温度、pH值、厌氧条件、C/N、微量元素（如Ni、Co、Mo等）以及有毒物质的允许浓度等。厌氧消化是在厌氧微生物作用下的一个复杂的生物学过程，厌氧微生物是一个统称，包括厌氧有机物分解菌（或称不产甲烷厌氧微生物）和产甲烷菌。在一个厌氧反应器内，有各种厌氧微生物存在，形成一个与环境条件、营养条件相对应的微生物群体。这些微生物通过其生命活动完成有机物厌氧代谢过程。 厌氧消化工艺处理有机垃圾，是人为创造厌氧微生物所需要的营养与环境条件，使反应器内积累高浓度的厌氧微生物，因此，人工厌氧消化的速度大大超过自然界中自发的厌氧消化过程。 生活垃圾的厌氧消化过程可以分为水解、酸化和产甲烷三个阶段，每个阶段都由一定种类的微生物完成有机物的代谢过程。三个阶段的情况介绍如下： 水解 有机物厌氧菌产生胞外酶水解有机物。参与细菌的种类和数量随着有机物种类而变化，通常按原料种类分为纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质分解菌。在这些细菌作用下，多糖分解成单糖；蛋白质转化成肽和氨基酸；脂肪转化成甘油和脂肪酸。 酸化 产酸菌，例如胶醋酸细菌、某些梭状芽孢杆菌等，分解前一步产生的较高级的脂肪酸并生成醋酸和氢。此外，有机物厌氧分解菌在分解脂肪时，也产生长链脂肪酸，如硬脂酸；
城市污泥厌氧消化处理技术 彭光霞李彩斌王立宁张晓慧 （北京中持绿色能源环境技术有限公司北京100192） 摘要：随着我国城镇污水处理厂建设的推进，城市脱水污泥的处理处置问题越来越凸显出来。目前我国多数城市污水处理厂多采用浓缩、脱水后外运填埋或作农肥。城市污泥中的生物质能没得到充分利用，造成了资源、能源的浪费。污泥厌氧消化技术作为污泥处理处置的处理工艺，可以实现减量化、稳定化、无害化和资源化，可与多种工艺相结合，为现有污水厂污泥处理处置提供了很好的方向。 关键词：污泥处理处置、厌氧消化、分级分相、土地利用、资源化 1 概述 污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。 污泥经厌氧消化后，体积大大减少，脱水性能大大提高，可实现污泥的减量化和稳定化；污泥在消化过程中，产生的甲烷菌具有很强的抗菌作用，可杀死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥卫生化。同时，污泥厌氧消化产生大量的清洁能源--沼气，可用作锅炉燃料、直接驱动鼓风机、沼气发电提供污水处理厂的部分用电量、沼气提纯并网、沼气提纯用作汽车燃料等。 1.1 污泥厌氧处理技术原理 厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。消化过程中可回收能源，但消化后的污泥含水率较高，仍需进一步脱水。厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。 污泥厌氧消化是一个由多种细菌参与的多阶段生化反应过程，每一反应阶段都以某类细菌为主，其产物供下一阶段的细菌利用。厌氧降解过程的化学、生物化学和微生物学相发复杂，但是可以综合三阶段理论[2]：1）水解阶段；2）产酸阶段；3）产甲烷阶段。
我国城市污水厂污泥厌氧消化系统的运行现状 吴 静, 姜 洁, 周红明, 毕 蕾 (清华大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084) 摘 要: 对我国400余座城市污水厂污泥处理工艺的调查表明,目前采用污泥厌氧消化工艺的仅46家,主要采用浓缩/中温厌氧/脱水工艺,采用一级厌氧消化和二级厌氧消化的厂家数量接近,其中仅25家的污泥消化系统正在运行,沼气产量约为14×104m3/d,另有6家在调试。污泥厌氧消化工艺在实际应用中仍存在着较多亟待解决的问题,沼气产率低和利用率不高大大削弱了该工艺的优势。 关键词: 城市污水厂; 污泥处理; 厌氧消化; 沼气 中图分类号:X703.1 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2008)22-0021-04 C u r r e n t O p e r a t i o nS t a t u s o f S l u d g e A n a e r o b i c D i g e s t i o n S y s t e m i n Mu n i c i p a l Wa s t e w a t e r T r e a t m e n t P l a n t s i nC h i n a WUJ i n g, J I A N GJ i e, Z H O UH o n g-m i n g, B I L e i (S t a t e K e y J o i n t L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t S i m u l a t i o n a n d P o l l u t i o n C o n t r o l,T s i n g h u a U n i v e r s i t y,B e i j i n g100084,C h i n a) A b s t r a c t: T h er e s u l t so f t h ei n v e s t i g a t i o n o n s l u d g e t r e a t m e n t s y s t e m so v e r400m u n i c i p a l w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t s i n C h i n a s h o wt h a t o n l y a b o u t46p l a n t s h a v e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n s y s-t e m s,m o s t o f w h i c h a d o p t t h i c k e n i n g/m e s o p h i l i c a n a e r o b i c d i g e s t i o n/d e w a t e r i n g p r o c e s s.A b o u t h a l f o f t h e p l a n t s h a v e o n e-s t a g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n s y s t e m s a n d t h e o t h e r h a l f h a v e t w o-s t a g e a n a e r o b i c d i g e s-t i o n s y s t e m s.F o r t h e46p l a n t s,o n l y25p l a n t s o p e r a t e t h e i r a n a e r o b i c d i g e s t i o n s y s t e m s a n d p r o d u c e a- b o u t14×104m3b i o g a s/d,t h e o t h e r6p l a n t s c o m m i s s i o n t h e i r s y s t e m s.T h e r e a r e s o m e u r g e n t p r o b l e m s f o r t h e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n.T h e l o wb i o g a s y i e l d a n d u t i l i z a t i o n r a t e c o u n t e r a c t s o m e a d v a n t a g e s o f t h e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n. K e y w o r d s: m u n i c i p a l w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t; s l u d g e t r e a t m e n t; a n a e r o b i c d i g e s t i o n; b i o g a s 随着我国国民经济的高速发展以及城市化进程的不断加快,城镇生活污水量也大幅增加,并在1999年首次超过工业废水排放量,占全国污水排放总量的52.9%[1]。近年来,城镇生活污水量以年均5%的速度递增,已成为我国水环境的主要污染源。我国城市污水处理率长期偏低,直至20世纪90年代以后,城市污水处理的基础设施建设才被提到日程,全国城市污水处理厂数量迅速增加。2006年城市生活污水处理率达到43.8%[2]。根据国家环境保护“十五”计划,到2010年所有城市的污水处理率不得低于60%,直辖市、省会城市、计划单列市和风景旅游城市的污水处理率不得低于70%。故在今后一段时期,城市污水厂数量仍将持续增加。 伴随城市污水厂的兴建,大量城市污泥产生。2003年我国的城市污泥(干泥)产量估计达到160×104t。城市污泥主要由沉砂池和初沉池产生的初沉污泥(含水率为96%左右)以及好氧生物处理单元产生的剩余污泥(含水率为99.2%～99.6%)组 第24卷 第22期2008年11月 中国给水排水 C H I N AWA T E R＆W A S T E WA T E R V o l.24N o.22 N o v.2008
厌氧消化工艺设计要点 发布日期：2012-11-19 来源：互联网作者：佚名浏览次数：482 厌氧消化的工艺设计主要体现在对消化池型、搅拌方式和工艺运行参数的选择上。总的设计原则是：a）在参考相似工程案例及设计规范的基础上，试验得到最佳工艺运行参数，如停留时间、运行温度、固体负荷、有机负荷；b）适合的池型选择；c）良好的搅拌方式，搅拌均匀，不存死角；d）简单、稳定的运行保障，如易于操作维护的设备，避免温度波动的良好换热设备以及容易去除浮渣的措施等；e）安全可靠的沼气输送系统。 工艺设计需要确定的内容：a）消化方式的设计；b）消化池形选择；c）消化池中污泥的混合搅拌方式确定；d）设计参数的选定；e）污泥加热方式的确定；f）污泥投配方法的确定；g）污泥及沼气排放方式的确定；h）浮渣及上清液的排除方法；i）安全防护措施的保证；j）监测和控制方法的确定；k）其它附属装置的选用。上述诸多方面中，厌氧消化的方式、消化池的池形、主要设计参数、消化池中污泥的混合搅拌方式对消化池的工程造价和使用效果影响很大，应谨慎选择。 （1）消化方式的设计 ①消化温度，厌氧消化根据运行温度的不同分为中温消化（30～36℃）和高温消化（50～55℃），其中中温消化的最佳温度为35℃，高温消化的最佳温度会因其它影响因素发生较大变化。高温消化的特点是，分解速率快、产气速率高、停留时间短，进而提高消化处理能力，节省消化池容积；另外卫生学指标较好，对寄生虫卵的杀灭率可达95％，大肠菌指数可达10-100；能耗高，温度控制较难。中温消化的特点是，相对高温消化的各项优势较为逊色，但中温消化运行稳定、易于控制，能耗相对较低，设计运行经验成熟。目前，国内、外多采用中温厌氧消化。 ②消化等级，按照消化池的数量分为一级消化和两级消化。其中一级消化指污泥厌氧消化是在一个消化池内完成；两级消化指污泥厌氧消化在两个消化池内完成，第一级消化池设有加热、搅拌装置及气体收集装置，不排上清液和浮渣，第二级消化池不进行加热和搅拌，仅利用第一级的余热继续消化，同时排上清液和浮渣。两级消化工艺的土建费用较高，运行
运动学、静力学、动力学概念 运动学运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质（如质量等）和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体（弹性体、流体等）的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理（机械学）提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。 伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动（或速度）合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。
厌氧微生物的培养驯化及成熟污泥的特征 The final edition was revised on December 14th, 2020.
厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧污泥，即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气。 （一）培菌前的准备工作 厌氧消化的启动，就是完成厌氧活性污泥的培养或甲烷菌的培养。当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后，便可开始甲烷菌的培养。 （二）培菌方法 污泥的厌氧消化中，甲烷细菌的培养与驯化方法主要有两种：和。 接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。大型污水处理厂，若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。 是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%～30%的厌氧菌种污泥。接种污泥一般为含固率为3%～5%的湿污泥。再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至～。维持消化温度，稳定一段时间（3-5d）后，污泥即可成熟。再投配新鲜污泥并转入正式运行。此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃ /h，需热量较大，锅炉供应不上。
指向厌氧消化池内逐步投入生泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程，加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多，因此培养过程很慢，一般需历时6～10个月左右，才能完成甲烷菌的培养。 或者通过加热的方法加速污泥的成熟：将每日产生的新鲜污泥投入消化池，待池内的污泥量为一定数量时，通入蒸汽。升温速度控制在1℃/h。当池内温度升到预定温度时，可减少蒸汽量，保持温度不变，并逐日投加一定数量的新鲜污泥，直至达到设计液面时停止加泥。整个成熟过程一直维持恒温，成熟时间约需30～40d。污泥成熟后，即可投配新鲜污泥并转入正式运行。 （三）培菌注意事项 厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，还应做好厌氧污泥的加热。 厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30%～50%投加，到培养经历了60d 左右，可逐渐增加投加量。若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。 厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要和处理工业废水那样，加入营养物质。
简介： 污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。 机理： 污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段（目前公认的），即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。 水解酸化阶段： 一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。 乙酸化阶段： 在该阶段主要是乙酸菌将水解酸化产物，有机物、乙醇等转变为乙酸。该过程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。 甲烷化阶段： 甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸（CH3COOH）和H2、CO2分别转化为甲烷，如下： 2CH3COOH→2CH4↑+ 2CO2↑ 4H2+CO2→CH4+ 2H2O 在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。 影响因素： 温度： 在污泥厌氧消化过程中，温度对有机物负荷和产气量有明显影响。根据微生物对温度的适应性，可将污泥厌氧消化分为中温（一般30~36℃）厌氧消化和高温（一般50~55℃）厌氧消化。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生±3℃变化时，就会抑制污泥消化速度；温度发生±5℃变化时，就会突然停止产气，使有机酸发生大量积累而破坏厌氧消化。 酸碱度： 研究表明，污泥厌氧消化系统中，各种细菌在适应的酸碱度范围内，只允许在中性附件波动。微生物对pH的变化非常敏感。水解与发酵菌及产氢、产乙酸菌适应的pH范围为5.0~6.5，甲烷菌适应的pH范围为6.6~7.5。如果水解酸化和乙酸化过程的反应速度超过甲烷化过程速度，pH就会降低，从而影响产甲烷菌的生活环境，进而影响污泥厌氧消化效果，然而，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内避免这种情况的发生。 消化液是污泥厌氧消化过程血红有机物分解而产生的，其中含有除了CO2和NH3外，还有以NH4NCO3形态的NH4+，HCO3-和H2CO3形成缓冲体系，平衡小范围的酸碱波动。如下：H+ + HCO3- ═H2CO3 有毒物质浓度： 在污泥厌氧消化中，每一种所谓有毒物质是具有促进还是抑制甲烷菌生长的作用，关键在于它们的毒阈浓度。低于毒阈浓度，对甲烷菌生长有促进作用；在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用，随浓度逐渐增加，甲烷菌可被驯化；超过毒阈上限。则对微生物生长具有强烈的抑制作用。 污泥厌氧消化分类：
厌氧消化的影响因素有哪些？ 厌氧消化的影响因素有哪些？ 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。 一、温度因素 厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感（日变化小于±2℃），温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。 根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10-30℃）、中温消化（33-35℃左右）和高温消化（50-55℃左右）。 二、生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 三、搅拌和混合 搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。 搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。气体搅拌是将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。 四、营养与C/N比 厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素（COD∶N∶P=200∶5∶1）。原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖 受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。 若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨 氮浓度过高，出现氨中毒。 五、有毒物质 挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢 的基质。一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。 有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。 抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。 六、酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用 pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物。 1、由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化， 进而影响微生物对营养物的吸收； 2、pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生 间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；
污泥厌氧消化系统 1 引言 随着城市规模的扩大和污水处理厂处理效率的提高，剩余污泥产量逐年增加.据统计，我国城市污泥年产量已达3000万吨(以80%含水率计)，其中80%未得到妥善处理.在众多的污泥处理方法中，厌氧消化技术能够同时实现污泥减量和回收能源，在国内外得到了广泛应用.然而，目前污泥厌氧消化的效率不高，尤其是我国污水处理厂厌氧消化池的运行效果不够理想，设计和运行缺乏理论指导.对于一个厌氧消化系统，物料的流变特性是工艺设计和运行中的重要参数，对传质、传热、搅拌和物料输送等厌氧消化单元有重要意义.在厌氧消化过程单元设计中，必须清楚原料的流体类型，计算出原料的流变参数，才能对厌氧消化、特别是高浓度物料厌氧消化进行合理的工艺设计以及设备选用与开发.此外，原料的流变特性也是厌氧消化工艺控制的重要依据. 由于流变特性在厌氧消化工艺设计和运行中的重要作用，一些学者对污泥的流变特性做了初步研究.Pollice和Laera研究了在不同水力停留时间下污泥以黏度表征的流变特性.Chen和Hashimoto对新鲜污泥的流变特性进行了研究，试验的浓度变化范围是2.71%～6.53%，温度变化范围为 9.5～26 ℃，这个较低的浓度和温度变化范围不能适应如今广泛使用的中高温(>35 ℃)、高浓度(>8%)厌氧消化.Sozanski 等用旋转流变仪对污泥进行流变试验研究，对流变曲线进行分析，设计了流变模型，并针对模型给出了经验公式和一些预测参数值来探讨污泥在不同浓度和温度下的流变特性.Bos使用毛细管流变仪和旋转流变仪对污泥流变特性进行试验研究，建立了温度和含水率对污泥流变特性影响的流变方程. 目前，关于污泥厌氧消化原料流变特性的研究主要集中在污泥本身，而对于餐厨垃圾与污泥混合物料的流变特性研究，国内外却鲜有报道.近年来，国内外采用餐厨垃圾与污泥联合厌氧发酵的研究及沼气工程日益增多，大部分研究都集中在餐厨垃圾对泥质的改善方面，而对于添加餐厨垃圾对污泥流变特性的影响研究却很少，导致混合发酵原料流变特性参数仍然缺乏，制约了厌氧消化单元过程的优化设计. 本文对4种主要的厌氧消化原料——脱水污泥、脱水污泥与餐厨垃圾混合物、剩余污泥以及剩余污泥与餐厨垃圾混合物的流变特性进行了研究，考察了物料浓度和温度对流变特性参数的影响，并拟合了相应模型，以期为厌氧消化设备选用及工艺设计提供基础参数. 2 材料和方法 2.1 试验材料 脱水污泥(dewatered sludge，以下简称DS)和剩余污泥(waste activated sludge，以下简称WAS)取自天津市张贵庄污水处理厂，餐厨垃圾取自天津大学学生食堂，原料取回后保存于4 ℃冰箱冷藏待用，餐厨垃圾首先经人工分选出其中的杂物，包括塑料、纸类及骨头等，然后用破碎机破碎后搅匀冷藏.DS的总固体浓度(TS)和挥发性固体浓度(VS)分别为16.4%和9.4%，WAS的TS 和VS浓度分别为2.6%和1.4%，破碎后餐厨垃圾的TS和VS浓度分别为19.3%和18.9%. 2.2 试验方法
有机废物厌氧消化工艺应用现状及前景 摘要近年来，随着时代发展进步，我国的城市化进程日渐加快，而居民的生活垃圾排放量也呈现出明显的上升趋势。在这样的背景下，为了进一步改善我国的生态环境，促进各项效益的取得，我国的有关部门采用先进技术以及工业开展具体作业。目前，有机废物厌氧消化工艺凭借着其自身的特点而获得了环保部门青睐，并获得了广泛的推广运用。本文基于此，着重分析有机废物厌氧消化工艺应用现状及前景。 关键词有机废物；厌氧消化；工艺应用；现状前景 作为以城市污水处理技术发展而来的新技术，有机废物厌氧消化技术的出现实现了居民各类生活垃圾的处理，并由此促进居民生活垃圾减少，确保生活垃圾无公害处理，实现各项生态、经济效益的取得，保障垃圾处理的资源化。本文基于此，着重分析了有机废物厌氧消化工艺，并就该工藝的具体运用进行叙述。 1 厌氧消化工艺分析 1.1 厌氧消化基本原理 所谓的厌氧消化，指的是在特定的无氧状态，有机物进行分解活动。在这样的状况下，有机物往往在微生物的氧化、分解下形成大量的CH4、CO2，被并进一步释放出能量满足微生物的发展需要。目前，我国的环保部门在垃圾处理的过程中就加强了对于该工艺技术的运用，并将该工艺分为三个阶段，分别是：水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。 1.2 影响厌氧消化质量的因素 尽管我国的环保部门在居民生活垃圾以及废水的处理过程中积极引进该工艺技术，但是该工艺在运行的过程中普遍受到不同因素的影响。关于影响厌氧消化质量的因素，笔者总结以下几点。 （1）营养物质 在进行有机物的厌氧消化作业时，为了促进作业效率以及质量的提升，工作人员需要确保微生物的生长能够获得必要的营养，并且实现各营养元素之间的合理化配比。其中，最为重要的营养元素则为碳氮比。在这一过程中，一旦该元素的配比失衡，往往会导致微生物的急剧死亡，不利于厌氧消化反应的开展，一般而言，最为合理的碳氮比为20：1 。 （2）反应温度 相关的研究调查显示：有机废物厌氧消化往往在中温、高温的状况下进行，
课程设计 课程名称_固体废物利用与处置B课程设计_ 题目名称_ 260m3/d污泥厌氧消化池设计 学生学院_ _ 环境科学与工程__ _ 专业班级_ _ 环境科09级（2）班__ _ 学号 28 学生姓名_________余笃凝 ___ _____ 指导教师_________戴文灿 ___ ____ 2012 年 6 月 25 日
摘要 厌氧消化或称厌氧发酵是一种普遍存在于自然界的微生物过程。厌氧消化处理是指在厌氧状态下利用厌氧微生物使固体废物中的有机物转化为CH4和CO2的过程。厌氧消化池多用于大型污水处理场的脱水剩余污泥的厌氧处理，也可用以处理高浓度有机工业废水、悬浮固体含量较高和颗粒较大的有机废水、含难降解有机物的工业废水，也以被成功地应用于肉类食品工业废水的处理。厌氧发酵反应与固液分离在同一个池内进行，结构较为简单。此次课程设计要求我们在给定参数下设计日处理量为260m3 的中温定容式污泥厌氧消化池。 关键词：固体废物厌氧消化微生物有机物
Abstract Anaerobic digestion（some says anaerobic fermentation）is a kind of microbial process which commonly finds in nature area. Anaerobic digestion treatment means that use anaerobic microbe in order to make organic matter from solid waste into CH4 and CO2 process in anaerobic digestion pools usually used in large sewage farm to treats dewatering surplus sludge anaerobicly,it also can be used to deal with high concentration of organic industrial waste water, higher content of suspended solid and the larger particle organic wastewater, including refractory organics industrial wastewater, what’s more,it can applied successfully in the meat food industrial wastewater treatment. Anaerobic fermentation reaction and solid-liquid separation are react in the same pool so the structure is simple. The course design require us to design the steady increases type of sludge anaerobic digestion pool which capacity of 260 m3 under the given parameters. Keywords: solid waste anaerobic digestion microbial organic
厌氧缺氧好氧活性污泥法污水处理
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厌氧缺氧好氧活性污泥法污水处理 工程技术规范 1 目次 1 标准制定工作概述 (1) 1.1 任务来源和工作过程 (1) 1.2 法律和技术依据 (1) 1.3 编制原则 (2) 2 A/A/O 活性污泥法工艺的特点及现状 (3) 2.1 A/A/O 工艺的发展及国内外应用现状 (3) 2.2 A/A/O 工艺的主要特点 (8) 2.3 A/A/O 的主要工艺形式 (9) 3 规范的主要内容说明 (14) 3.1 A/A/O 工艺的适用
性 (15) 3.2 A/A/O 的适用处理规模 (15) 3.3 设计流量和设计水质 (15) 3.4 预处理的选择 (16) 3.5 普通A/A/O 工艺设计参数 (16) 3.6 A/A/O 工艺的曝气设备 (17) 3.7 搅拌装置 (17) 3.8 监测与运行管理........................................................ ............. 17 4 实施本规范的管理措施建议 (19) 1 1 标准制定工作概述 1.1 任务来源和工作过程 国家环境保护标准“十一五”规划指出，用5 年的时间，基本建立起我国环境工程技术规 范标准体系，提升我国环境工程技术标准化及管理水平。到2008 年，
基本完成基础规范、 通用技术规范、工艺方法类规范的编制工作，到2015 年基本完成重点行业污染治理工程技 术规范，逐步建立中国最佳可行技术体系。 2005 年国家环境总局下达了环境工程技术规范的编制任务，由机科发展科技股份有限 公司作为第一编制单位承担《A/A/O 活性污泥法污水处理工程技术规范》标准的研究、编制 任务，参编单位还有中国环保产业协会（水污染治理委员会）、北京城市排水集团有限责任 公司、北京市市政工程设计研究总院。 编制工作从国内外相关标准和文献的资料调研开始，对国内外氧化沟相关的规范、技术 资料和工程实例进行了广泛的调研，编制了开题报告和编制大纲。2006 年9 月，国家环保 总局科技司在京组织召开开题论证会，与会专家认为工作基础扎实、技术路线合理、编制方 案可行，同意开题。2007 年10 月，形成了规范初稿，经专家讨论、修改后，于2008 年2 月报中国环保产业协会。2008 年3 月，中国环保产业协会组织召开初审会，会议认为考虑 到我国幅员辽阔，各地水质、气候差距较大，主要设计参数还应征求
运动学、静力学、动力学概念 运动学 运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。