厌氧生物处理工艺_图文.ppt

超高
三相分离区
反应区
布水区
UASB布置结果示意图
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
六、厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小 （d=0.5mm左右）的挂膜介质，当其表面长满微生 物时，称为生物颗粒。 在上升水流速度很小时，生物颗粒相互接触，形成固定 床。借助循环管增大（即图9-6中回流用水泵及流量计 控制）反应器内的上升流速，可使生物颗粒开始脱离 接触，并呈悬浮状态。当继续增大流速至污泥床的膨 胀率达10~20%时，生物颗粒便呈流化态。
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
一、早期用于处理废水的厌氧消化构筑物是化粪池和双层 沉淀池。 化粪池是一个矩形密闭的池子，用隔墙分为两室或三室， 各室之间用水下连接管接通。废水由一端进入，通过 各室后由另一端排出。悬浮物沉于池底后进行缓慢的 厌氧发酵。各室的顶盖上设有人孔，可定期（数月） 将消化后的污泥挖出，供作农肥。这种处理构筑物通 常设于独立的居住或公共建筑物的下水管道上，用于 初步处理粪便废水。
菌
群 甲烷发酵
发酵细菌
甲烷细菌
发酵工艺 酸发酵 ——
厌氧生物处理——原理
二、发酵的控制条件 （以下重点讨论甲烷发酵的控制条件。） （一）营养与环境条件 废水、污泥及废料中的有机物种类繁多，只要未达到抑 制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。对生物可降解 性有机物的浓度并无严格限制，但若浓度太低，比耗 热量高，经济上不合算；水力停留时间短，生物污泥 易流失，难以实现稳定的运行。一般要求COD大于 1000mg/L。 COD∶N∶P=200∶5∶1
当有机物负荷率很高时，由于供给产酸菌的食物相当充分， 致使作为其代谢产物的有机物酸产量很大，超过了甲烷 细菌的吸收利用能力，导致有机酸在消化液中的积累和 pH值（以下均指大气压条件下的实测值）下降，其结 果是使消化液显酸性（pH<7）。这种在酸性条件下进 行的厌氧消化过程称为酸性发酵状态，它是一种低效而 又不稳定的发酵状态，应尽量避免。

参与这个阶段的水解发酵细菌主要是厌氧菌 和兼性厌氧菌。
4 阶段理论
2）产氢产乙酸阶段
在该阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲 酸、甲醇外的第一阶段的中间产物如丁酸 等转化为乙酸和氢，并有CO2产生。
4 阶段理论 3）同型产乙酸阶段 同型产乙酸菌利用H2和CO2合成乙酸，
这时产乙酸量较少。
4 阶段理论 4）产甲烷阶段
什么是同型产乙酸细菌 ？
在厌氧条件下能产生乙酸的细菌有 两类：一类是异养型厌氧细菌，能利用 有机基质产生乙酸，另一类是混合营养 型厌氧细菌，既能利用有机基质产生乙 酸，也能利用分子氢和二氧化碳产生乙 酸。前者就是酸化细菌，后者则是同型 产乙酸细菌。
产甲烷菌
产甲烷菌是参与厌氧消化过程的最后一类 也是最重要的一类细菌群，它们和参与厌氧消 化过程的其他类型细菌的结构有显著的差异。 常见的产甲烷菌有：球状、杆状和螺旋状等。
产氢产乙酸细菌的作用是什么？
第一阶段的发酵产物中除可供产甲烷细菌 直接利用的甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类外， 还有许多其他重要的有机代谢产物，如三碳及 三碳以上的直链脂肪酸、二碳及二碳以上的醇、 酮和芳香族有机酸等。这些有机物至少占发酵 基质的50%以上。这些产物最终转化为甲烷， 就是依靠产氢产乙酸细菌的作用。
（四）厌氧生物处理工艺的应用现状 4）秸秆等生物质的资源化。 为提高秸秆等生物质资源的能量利用率， 可将生物质厌氧发酵产沼气。
（五）厌氧生物处理工艺的发展方向
1）提高处理能力，提高反应器厌氧微生 物量。
2）充分发挥不同类型厌氧菌功能，优化 两相厌氧技术
3）优化反应器流态，促进颗粒污泥形成， 提高反应器厌氧微生物量，提高能源气体 回收效率。
根据甲烷菌对温度的适应范围，将其分为 三类：低温菌（20~25℃）、中温菌（30~45℃） 和高温菌（45~75℃）。已鉴定的产甲烷菌中， 大多数是中温菌。

当有机负荷率适中， 最佳状态 pH在7~7.5 当有机负荷率较低，稳定但低效pH>7.5
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消化池的设计
• 消化池的有效容积V 根据投配率或有机物负荷设计 V=Wi/P V消化池的有效容积 Wi湿污泥投入量 P污泥投配率，％中温6～8％、高温10～16％
• 按有机物负荷设计更合理
V=BOD*Q/q Q为流量 q为BOD容积负荷，中温1.6～6.5kg/m3*d
厌氧消化微生物进行酸化转化的能力强，速率快，对环境条件的适应能力也强；而 进行气化转化的能力相对较弱，速率也较慢，对环境的适应能力也较脆弱。这种 前强后弱的特征使两个转化速率保持稳定平衡颇为困难，形成了三种发酵状态。
当有机物负荷率很高，酸性发酵状态，是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量 避免。pH<7
生化阶段 物态变化 生化过程
菌群
Ⅰ
表1 有机Ⅱ物厌氧消化过程 Ⅲ
液化（水解） 酸化（1）
酸化（2）
气化
大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态
有机物
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 I、II两类产物
II类产物转化 为（H2+CO2）
及乙酸等
CH4、CO2等
发酵细菌
产氢产乙酸细 菌
甲烷细菌
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（3）pH和酸碱度 甲烷细菌对pH的要求很严格 产酸菌要求环境介质pH在4.5～ 8。 产甲烷菌要求在中性附近。在 6.8～7.8较适宜。
适宜范围6.8-7.2,保持20003000mg/L碱度以提供足够的缓 冲能力。 实测值应在7.2-7.4之间。
（4）毒物 重 金 属 、 其 他 对 厌 氧 过 程 起第抑14制页/共82页

第二阶段：气化阶段，由低分子的有机酸经微生物作用转化为 气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是CH4，CO2 也相当多，还有微量H2、H2S等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。
早期的厌氧生物处理主要面对的是固态有机物（包括有 机污泥或粪便等），所以称为消化。
两阶段:
消化 过程
液化(酸化) 气化(甲烷化)
厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要 脱气。
厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效 果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池 中沉淀。
在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。 搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。
为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下几 种方法脱气： （1）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污 泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能； （2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷 却，如中温消化液35℃冷到15～25℃，可以控制污泥继续产 气，使厌氧污泥有效地沉淀； （3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚 成大颗粒，加速沉降； （4）用超滤器代替沉淀池，以改善固液分高效果。
厌氧接触法的特点:
（a）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，耐冲击能力强； （b）消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比普通消 化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于 10天； （c）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在 堵塞问题；
（d）混合液经沉降后，出水水质好；
污泥的pH迅速下降，大分子有 机物转化为小分子有机酸、醇、 醛等液态产物和CO2、H2、NH3、 H2S等
产生消化气，主体是CH4，以 及部分CO2等

菌为主，后端以产甲烷菌为主，行使不同功能 具有较高的抗冲击负荷能力，对废水中有毒物质具有
较强的缓冲适应能力，具有良好的处理效果和稳定运 行能力 不利的是第一个反应室承受的局部负荷较大
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ABR的特点
反应器启动期短。试验表明，接种一个月后， 就有颗粒污泥形成，两个月就可以投入稳定运 行
厌氧生物处理工艺的发展及其应用
厌氧消化技术的早期发展过程
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1
1955年，Schroepter参考活性污泥法流 程开发了厌氧接触法。它采用了二次沉淀 池和污泥回流系统，使厌氧消化池中生物 量浓度得以提高，污泥龄得以延长，因此 停留时间大大缩短，处理能力大大提高。
70年代以来，厌氧滤池、上流式厌氧污 泥床反应器、厌氧附着膜膨胀床、下行式 固定膜反应器、厌氧流化床等“第二代废 水厌氧处理反应器”迅速发展。
借助水流和气体上升的作用，污泥上下运动，而水平 方向流速缓慢，使大量污泥截留在反应室中
具有完全混合和推流的复合型流态
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ABR的特点
良好的水利条件强化了容积利用率、运行稳定性和处 理效果
具有强大的生物固体截留能力（SS），不会造成堵塞 不同隔室形成良好的微生态系统，前段以水解和产酸
3．三相分离器
三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功 能是把沼气、污泥和液体分开。污泥经沉淀区沉淀后 由回流缝回流到反应区，沼气分离后进入气室。三相 分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。
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4．出水系统 其作用是把沉淀区水面处理过的水均匀地加以收
集，排出反应器。 5．气室
气室也称集气罩，其作用是收集沼气。 6．浮渣清除系统
22编辑pptuasbuasb具有高浓度的颗粒污泥具有高浓度的颗粒污泥具有集泥水气分离与一体的三相分离器具有集泥水气分离与一体的三相分离器无需安装搅拌装置无需安装搅拌装置颗粒污泥的形成是颗粒污泥的形成是uasbuasb工艺的关键工艺的关键三相分离器的好坏是影响三相分离器的好坏是影响uasbuasb工艺的重点工艺的重点23编辑ppt第一阶段第一阶段启动与污泥活性提高阶段启动与污泥活性提高阶段有机负荷有机负荷20kgcod20kgcodmm33dd以下运行时间以下运行时间111515月月污泥逐渐适应活性不断提高污泥逐渐适应活性不断提高第二阶段第二阶段颗粒污泥形成阶段颗粒污泥形成阶段有机负荷有机负荷202050kgcod50kgcodmm33dd以下重质污泥留在器以下重质污泥留在器内在其上富集絮凝最终形成内在其上富集絮凝最终形成050550mm50mm颗粒污泥运行时颗粒污泥运行时间间111515月月第三阶段第三阶段污泥床形成阶段污泥床形成阶段有机负荷有机负荷50kgcod50kgcodmm33dd以上污泥浓度提高污泥以上污泥浓度提高污泥床高度提高需要时间床高度提高需要时间3344月月24编辑ppt在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的几个反应室几个反应室每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除降解去除借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中abrabr具有完全混合和推流的复合型流态具有完全混合和推流的复合型流态25编辑ppt良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处理效果理效果具有强大的生物固体截留能力具有强大的生物固体截留能力ssss不会造成堵塞不会造成堵塞不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸菌为主后端以产甲烷菌为主行使不同功能菌为主后端以产甲烷菌为主行使