第三代厌氧反应器.ppt共18页

➢ 它们的主要特点有：① HRT大大缩短，有机负荷 大大提高，处理效率大大提高； ② 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。
➢ 2.第三代厌氧反应器
➢ 进入20世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要 特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又 发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨 胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应 器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以 使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器 内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较 低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水 等；而IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废 水，依靠厌氧生物过程本身所产生的大量沼气形 成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高 的有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代 厌氧生物反应器”。
厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷 缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。 ⑥⑤有杀菌作用 ⑦ 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀 死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。 ⑧⑥污泥易贮存 ⑨ 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器 可以季节性或间歇性运转。
2、主要缺点
➢ ① 厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程 较为复杂，因为厌氧消化过程是由多种不同性质、 不同功能的厌氧微生物协同工作的一个连续的生 化过程，不同种属间细菌的相互配合或平衡较难 控制，因此在运行厌氧反应器的过程中需要很高 的技术要求；
第一节 厌氧生物处理工艺的发展 概况及特征
➢ 一、厌氧生物处理工艺的发展简史 ➢ 二、厌氧生物处理的主要特征
一、厌氧生物处理工艺的发展简史
1.第一代厌氧生物反应器（上个世纪初期）
➢ 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）。这些厌氧反应器现在 通称为“第一代厌氧生物反应器”，它们的共同 特点是：① HRT很长（污泥消化池的HRT会长达 90天）；② 处理效率仍十分低，处理效果还很不 好；③ 具有浓臭的气味。以上这些特点使得人们 对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大 降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理 城市污水已经十分成功。

在啤酒废水处理工艺中，IC技术应用得较多， 目前我国已有3家啤酒厂引进了此工艺。从 运行结果看，IC工艺容积负荷（以COD计） 可达15～30 kg/(m3•d)，停留时间2～4.2 h， COD去除率ηCOD>75％；而UASB反应器容积 负荷仅有4～7 kg/(m3•d)，停留时间近10 h。
（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：利用二级UASB串联分级厌氧处 理，可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。 Van Lier在1994年证明，反应器分级会降低出水 VFA浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。
胞吸附于基底上。 ④ 细胞的倍增和颗粒污泥的形成。
4、EGSB工艺的主要特点
EGSB工艺作为一种改进型的UASB，虽然在结构形式、 污泥形态等方面与UAS非常相似，但其工作运行方 式与UASB显然不同，液体表面上升速度高使颗粒 污泥床层处于膨胀状态不仅使进水能与污泥充分 接触，而且有利于基质和代谢产物在颗粒污泥内 外的扩散、传送，保证了反应器在较高的容积负 荷条件下正常运行。EGSB反应器的主要特点如下 表所列。
第三代厌氧生物反应器的共 同特点如下：
1、微生物以颗粒污泥固定 化方式存在于反应器中， 反应器单位容积的生物量 更高；
2、能承受更高的水力负荷， 并具有较高的有机污染物 净化效能；
3、具有较大的较大径比， 一般在5-10以上；
4、占地面积小；
5、能力消耗小。
二、EGSB（厌氧膨胀颗粒污 泥床）反应器
（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与 泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回 流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污 泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。

UASB反应器初次启动的操作原则
1、启动阶段的目的： • 污泥适应将要处理废水中的有机物 • 污泥具有很好的沉降性
2 、启动时要遵守的原则：
• 最初污泥负荷不要太高 • 在挥发酸未能有效分解之前，不应增加反应器负荷 • 控制厌氧细菌的生存环境 • 种泥量要尽量多 • 控制一定的上升流速
3 、形成颗粒污泥的过程：
厌氧接触法的特点：（1）通过污泥回流，保持消化池内 污泥浓度较高，一般为10～15g/L,耐冲击能力强；（2）消 化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2～ 10kgCOD/m3·d，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；（3） 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；（4）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加 沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液 难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。
• 在产酸发酵反应器中典型的乙醇型发酵末端产物组 成，除液相产物中主要以乙醇和乙酸为主外 ，气 相非中经还 典存 的在 酵大 母量 菌的的乙CO醇2和发H酵2，。而因是而丙这酮一酸发走酵乙类酰型并 CoA旁路，在丙酮酸铁氧还原酶和氢化酶的作用下 生成乙醇，并同时生成CO2、H2。
但是因为产丁酸过程可减少发酵产物中的酸性末端，所 以对加快葡萄糖的代谢进程有促进作用。
丙酸型发酵类型
• 废水厌氧生物处理中，含氮有机化合物（如酵母膏、 明胶、肉膏等）酸性发酵的主要末端产物为丙酸、 乙酸、CO2和少量的丁酸等，并命名为丙酸型发酵。 难降解碳水化合物（如纤维素）的厌氧发酵过程也 常呈现丙酸型发酵
五、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)
升流式厌氧污泥床集生物反应与沉淀于一体的厌氧反应器， 污水从下部流入，通过布水系统、厌氧颗粒污泥层、三相分 离器，污水从上部溢流堰流出。

运行时注意 较长时间限制了它在废水处理中的应用，20世纪70年代以来，世界能源短缺日益突出，能生产能源的废水厌氧技术受到重视，研究与
实践不断深入，开发了各种新型工艺与设备，大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量，使处理时间大大缩短，效率提高
(3)沼气要及时(有1效) 地当排出被。处理污水浓度较高（CODCr值大于5000mg/L）时，必须采取 (升2)高丙。酸盐和乙回酸盐流浓度的比运：如行果厌方氧式反应，器有回机流负荷比超过根正据常范具围，体在情其他况运行确参定数发，生变有化效之前的，丙回酸流盐和，乙酸不盐仅浓度可之比以会立即 同时，沼气的存降在低也会进起到水类浓似浮度渣的，作还用，可沼气以向增上溢大出时进将水部分量污泥，带保到液证面．处导理致浮设渣的施产内生和的出水水中流悬浮分物含布量均增加匀及水，质 变(1)差当。被处理污避水浓免度出较高现（C短OD流Cr值现大象于50。00m回g/L流）时还，可必须以采取防回止流的进运行水方浓式，度回流和比厌根据氧具体反情应况确器定，内有p效H的回值流的，不仅 可以降低进水浓剧度烈，还波可以动增，大进使水量厌，氧保证反处理应设平施内稳的水进流行分布，均匀也，就避免是出现说短可流现以象。减少厌氧反应对碱度 废、水有厌 机氧废生料物及处其的理部需是分环高求境浓工度量程有，与机能废降源水工的低程处运中理的，行一在项建费重筑用要物技形。术式，上厌是主氧有要机采反废用水普应强通是有消力化产的池处，能理由过方于法存程之在一水，， 力出过停去留水，时它间温多长度用、于有高城机市负于污荷进水低厂等的缺污点泥， 较长时间限制了水它．在废因水处此理冬中的季应用气，温20世低纪时70年，代以反来应，世器界能内源的短缺温日益度突恒出，定能生，产尽能源可的废能水使厌氧厌技术氧受微到重生视，在研究与 其最适宜温度下活动。 实践不断深入，开发了各种新型工艺与设备，大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量，使处理时间大大缩短，效率提高

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2．对营养物的需求量少
好 氧 方 法 ( f ā n g f ǎ ) BOD：N：P=100：5：1， 而 厌 氧 方 法 要小的多，因 此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。 4．产生的污泥量少，运行费用低 ? 繁殖慢；不需要曝气
（三） 厌氧活性污泥处理(chǔlǐ)的工艺流程
气柜
废 水
调节池
热 ↑37℃ 交
厌氧活性
污泥反应器
(fèi sh
换
出
uǐ)
器
水
沉淀池
回流污泥
剩余污泥
其中(qízhōng)厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心
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四、厌氧生物膜法
主要(zhǔyào)指厌氧滤器（AF）
AF
沼气
(zhǎoqì)
但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。
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4. 初次启动过程缓慢(huǎnmàn),处理时间长
好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处
理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功
5．处理过程中产生臭气和有色物质
提问：是什么？
/uasb.htm
http://www.fkk.co.jp/ e/ourbusiness/water-
body2-e.html
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混凝土方形结构 (jiégòu)（便于施工及
分离器设置）
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器（第二 代以上）总数(zǒngshù)的64%，应用广泛
阶段的主导(zhǔdǎo)细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还
原菌参与产乙酸过程。

第三代厌氧反应器
环境工程12-02 石来昊 类： 1.上流式污泥床-过滤器（Upflow Blanket Filter， UBF） 2.膨胀颗粒污泥床（Expanded Granular Sludge Blanket Reactor,EGSB） 3.内循环厌氧反应器（Internal Circulation，IC）
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5.具有缓冲pH值的能力：内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流，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。 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：利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中K s高产生的不利影响。Van Lier在1994年证明，反应器分级会降低出水VFA 浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。
1.上流式污泥床-过滤器（Upflow Blanket Filter）
上流式污泥床-过滤器(UBF)是加拿大人在厌氧过滤器 (Anaerobic Filter，AF)和上流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket，UASB)的基础上开发的新型 复合式厌氧流化床反应器。UBF主要由布水器、污泥层和填 料层构成，下方是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填 料。
3.内循环厌氧反应器（Internal Circulation）
结构： 反应器由下而上共分为5个区： 混合区、第1厌氧区、第2厌氧 区、沉淀区和气液分离区。
3.内循环厌氧反应器（Internal Circulation）

414CH3OH
314CH4+CO2+2H2O
施大特曼(stadtman)和巴克尔(Barker)
及庇涅(Pine)和维施尼(vishhnise)
1951和1957年用14C示踪原子标记乙酸
的甲基碳原子Biblioteka 证明甲烷是由甲基直接形成-
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1949年，施大特曼和巴克尔于用同位素14CO2 使乙醇和丁醇氧化，产生带同位素14C的甲烷，证 明甲烷可由CO2还原形成。
产甲烷菌
产酸菌
敏感，最佳pH为6.8~7.2 <-350mv(中温)，<-560mv(高温)
不太敏感，最佳pH为 5.5~7.0
<-150~200mv
最佳温度：30~38℃，50~55℃
最佳温度：20~35℃
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与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为
受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。
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2 厌氧法的基本原理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过 厌氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物） 的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲 烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过 程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。
（5）污泥易贮存
厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以
季节性或间歇性运转。
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厌氧生物处理法缺点:
（1）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启
动和处理所需时间比好氧设备长；
（2）出水往往达不到排放标准，需要进一步
处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；
（3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。

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（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水 混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合， 实现了混合液的内部循环。
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（4）第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过 三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧 区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰 动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。 （5）沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走， 沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。
QS 1）对于低浓度的有机废水（1.5-2.0 CODg/L）时0 ，反应器进水容积负荷控制在（5-8 N V
V kgCOD/(m3·d)），以免水力负荷过大增加悬浮污泥颗粒流失；
2）对于高浓度的有机废水（5-9 CODg/L）时，反应器进水容积负荷控制在（10-20 kgCOD/(m3·d)），以免产气量、水力负荷过大增加悬浮污泥颗粒流失。
作用，使反应器内pH保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。 （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。
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（7）出水稳定性好 利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中Ks高产生的不利影响。
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（4）抗低温能力强 温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。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。