工学第六章污水的厌氧生物处理Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望污水的生化处理法污水的生化处理法按氧的利用方式不同：按氧的利用方式不同：好氧生物处理好氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理按微生物在水中的集聚状态不按微生物在水中的集聚状态不同：同：悬浮生长系统悬浮生长系统固定膜系统固定膜系统污水生物处理污水生物处理废水浓度废水浓度水力停水力停留留时间时间有机容积负荷有机容积负荷能耗能耗主要副产物主要副产物745kgBOD/（m3d ）高质燃料高质燃料中、中、 浓度浓度低浓度低浓度高出十倍高出十倍剩余污泥剩余污泥低低0.41.0kgBOD/（m3d ）BOD:N:P=100:5:1BOD:N:P=200400:5:1营养物需要营养物需要参考教材参考教材589590页页6-1 6-1 厌氧生物处理的厌氧生物处理的基本原理基本原理参考教材参考教材8.38.36-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：1.1. 厌氧消化的机理厌氧消化的机理（1 1）定义定义定义定义：废水的厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧废水的厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧废水的厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧废水的厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧微生物微生物微生物微生物(anaerobic microbes)(anaerobic microbes)(专性厌氧菌和兼性菌）的作用，专性厌氧菌和兼性菌）的作用，专性厌氧菌和兼性菌）的作用，专性厌氧菌和兼性菌）的作用，分解废水中的各种复杂有机物，最终产物是甲烷分解废水中的各种复杂有机物，最终产物是甲烷分解废水中的各种复杂有机物，最终产物是甲烷分解废水中的各种复杂有机物，最终产物是甲烷(methane)(methane)和和和和二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳(carbon dioxide)(carbon dioxide)等物质的过程，也称为厌氧消化等物质的过程，也称为厌氧消化等物质的过程，也称为厌氧消化等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion)(anaerobic digestion)（2 2）厌氧消化过程）厌氧消化过程6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理 有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲烷细菌作用而生成甲烷和二氧化碳。烷细菌作用而生成甲烷和二氧化碳。烷细菌作用而生成甲烷和二氧化碳。烷细菌作用而生成甲烷和二氧化碳。 厌氧消化的两阶段理论厌氧消化的两阶段理论厌氧消化的两阶段理论厌氧消化的两阶段理论： 酸性发酵阶段：消化液的酸性发酵阶段：消化液的酸性发酵阶段：消化液的酸性发酵阶段：消化液的pHpH迅速下降，转化产物中有机酸和醇是主体迅速下降，转化产物中有机酸和醇是主体迅速下降，转化产物中有机酸和醇是主体迅速下降，转化产物中有机酸和醇是主体 甲烷发酵阶段：产生消化气，主体是甲烷发酵阶段：产生消化气，主体是甲烷发酵阶段：产生消化气，主体是甲烷发酵阶段：产生消化气，主体是CHCH4 4酸性发酵阶段酸性发酵阶段甲烷发酵阶段甲烷发酵阶段复杂有机物复杂有机物碳水化合物，蛋白质，脂类碳水化合物，蛋白质，脂类简单溶解性有机物简单溶解性有机物水解水解发酵发酵脂肪酸、醇类脂肪酸、醇类H2 ，CO2CH3COOH产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌同型产乙酸菌同型产乙酸菌 另一组产甲烷菌另一组产甲烷菌CH4+ CO2一组产甲烷菌一组产甲烷菌甲烷产量的甲烷产量的70%甲烷产量的甲烷产量的30%6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理水解发酵阶段水解发酵阶段水解发酵菌主要是水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性专性厌氧菌和兼性厌氧菌厌氧菌产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸菌的作在产氢产乙酸菌的作用下用下产甲烷阶段产甲烷阶段两组生理上不同两组生理上不同的产甲烷菌的产甲烷菌按降解机理分段：按降解机理分段： 厌氧消化的三阶段理论厌氧消化的三阶段理论参考教材第参考教材第353页页 厌氧消化的厌氧消化的4 4阶段理论阶段理论6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（1）温度）温度 根据甲烷菌对于温度的适应性，根据甲烷菌对于温度的适应性，可分为可分为中温甲烷菌和高温甲烷菌中温甲烷菌和高温甲烷菌两两类。类。中温处理一般为中温处理一般为33-3633-36，高温，高温处理为处理为50-5550-55。两区之间的温度，。两区之间的温度，反应速度反而减退。反应速度反而减退。 工程上的厌氧反应器有工程上的厌氧反应器有常温、常温、中温、高温中温、高温三种方式，分别称为三种方式，分别称为常常温消化、中温消化和高温消化温消化、中温消化和高温消化。 厌氧发酵对温度突变比较敏感，厌氧发酵对温度突变比较敏感，一般允许范围为一般允许范围为1.5-2.0。突然的突然的温度变化会抑制消化速率，可使甲温度变化会抑制消化速率，可使甲烷化严重受阻。烷化严重受阻。 由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感，由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感，世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的控制阶段，控制阶段，反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。参考教材第参考教材第357页页6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（2）pH及碱度及碱度 产甲烷菌适宜的产甲烷菌适宜的pH值为值为7.0左右，大体在左右，大体在 6.5-7.5 之间。之间。 在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过产甲烷阶段，则产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。会降低，影响甲烷菌的生活环境。 反应器的反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高；值过低，常表现为挥发酸浓度过高；pH值过高，值过高，常见于常见于NH4+浓度过高。浓度过高。 消化系统中，消化液有一定的缓冲作用，缓冲剂是有机物分解消化系统中，消化液有一定的缓冲作用，缓冲剂是有机物分解过程中产生的，即消化液中的过程中产生的，即消化液中的CO2（碳酸）及（碳酸）及NH3（以（以NH3和和NH4+的形式存在）。重碳酸盐（的形式存在）。重碳酸盐（HCO3-）与碳酸）与碳酸H2CO3组成缓冲溶液。组成缓冲溶液。6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（3）氧化还原电位（）氧化还原电位（ORP） 氧化还原电位是指一个体系中氧化剂和还原剂的相对强度，表示溶氧化还原电位是指一个体系中氧化剂和还原剂的相对强度，表示溶液的氧化或还原反应的能力，以伏特或毫伏来计量。液的氧化或还原反应的能力，以伏特或毫伏来计量。 甲烷菌对氧化还原电位的要求一般为甲烷菌对氧化还原电位的要求一般为-330mV以下，但这个氧化还以下，但这个氧化还原电位通常是指常温条件的数值。可用于常温或中温反应器的设计与运原电位通常是指常温条件的数值。可用于常温或中温反应器的设计与运行管理指标。但是在高温反应器中适宜的氧化还原电位要低得多，一般行管理指标。但是在高温反应器中适宜的氧化还原电位要低得多，一般应低于应低于-500mV。 一般情况下，氧的溶入是引起发酵系统的氧化还原电位升高的主要一般情况下，氧的溶入是引起发酵系统的氧化还原电位升高的主要和直接原因。但应注意，氧化剂或氧化物质的存在，同样可使氧化还原和直接原因。但应注意，氧化剂或氧化物质的存在，同样可使氧化还原电位升高。如电位升高。如NO3-、SO42-、CrO72-、Fe3+等。等。6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（4）营养比）营养比 一般工程上主要控制进料的碳、氮、磷的比例，其它元素不加一般工程上主要控制进料的碳、氮、磷的比例，其它元素不加以控制。一般认为，厌氧法中的碳、氮、磷的比例应控制在以控制。一般认为，厌氧法中的碳、氮、磷的比例应控制在200-400：5：1为宜（好氧法中为宜（好氧法中BOD5：N：P=100：5：1）。其中以碳氮比）。其中以碳氮比的控制较为重要。的控制较为重要。 碳氮比过高，碳氮比过高，不仅厌氧菌增值缓慢，而且消化液的缓冲能力较不仅厌氧菌增值缓慢，而且消化液的缓冲能力较低，低，在有机负荷较高等情况下，在有机负荷较高等情况下，pH容易下降容易下降。相反，若氮源过多，。相反，若氮源过多，即即碳氮比太低，氨化和反硝化过程将产生大量的氨，使碳氮比太低，氨化和反硝化过程将产生大量的氨，使pH值升高。值升高。当当pH值升高到值升高到7.9以上时，会抑制产甲烷菌的活性以上时，会抑制产甲烷菌的活性，使消化效率降低。，使消化效率降低。 6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（5）有机负荷）有机负荷 在厌氧法中，有机负荷通常是指在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷容积有机负荷，简称容积负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量即消化器单位有效容积每天接受的有机物量kgCOD/m3d。此外也有。此外也有用用污泥负荷污泥负荷表达的，即表达的，即kgCOD/kgVSS d。 厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快得多，得多，必须十分谨慎的选择有机负荷必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消，使挥发性脂肪酸的生成和消耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不能过高。能过高。 厌氧生物处理可采用比好氧生物处理高得多的有机负荷，一般厌氧生物处理可采用比好氧生物处理高得多的有机负荷，一般厌氧法为厌氧法为745 kgBOD/m3 d，好氧法为，好氧法为0.41.0 kgBOD/m3 d 。6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（6）搅拌和混合）搅拌和混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌氧消混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌氧消化器内，常有料液分层现象。化器内，常有料液分层现象。搅拌可消除分层搅拌可消除分层，促进基质与微生物，促进基质与微生物间的传质速度和甲烷、二氧化碳等产物的逸出速度。间的传质速度和甲烷、二氧化碳等产物的逸出速度。 搅拌的方法一般有：泵加水射器搅拌法；消化气循环搅拌法和搅拌的方法一般有：泵加水射器搅拌法；消化气循环搅拌法和混合搅拌法等。混合搅拌法等。 6-1 6-1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素（7）有毒物质）有毒物质 重金属重金属 重金属离子对甲烷消化的抑制作用有重金属离子对甲烷消化的抑制作用有两个方面两个方面：与酶结合，产：与酶结合，产生变性物质，使酶的作用消失；某些重金属离子及其氢氧化物的絮生变性物质，使酶的作用消失；某些重金属离子及其氢氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。凝作用，使酶沉淀。 阴离子的毒害作用阴离子的毒害作用 主要是指硫化物。主要是指硫化物。 硫酸盐浓度超过硫酸盐浓度超过5000mg/L，即有抑制作用。，即有抑制作用。 硫过多，消化液中过多的硫过多，消化液中过多的H2S将释放出进入消化气中，降低消将释放出进入消化气中，降低消化气质量并腐蚀管道。化气质量并腐蚀管道。 氨的毒害作用氨的毒害作用 当当NH4+浓度超过浓度超过150mg/L时，消化受到抑制。时，消化受到抑制。 氧氧 氧对甲烷菌的毒害可分为两个阶段，即抑菌阶段和杀菌阶段。氧对甲烷菌的毒害可分为两个阶段，即抑菌阶段和杀菌阶段。 6-2 6-2 污水的厌氧生物污水的厌氧生物处理方法处理方法参考教材参考教材14.314.3 一般地，可用一般地，可用BOD5/COD值作为值作为有机物生有机物生物降解性的评价指标：物降解性的评价指标： BOD5/COD0.40时为易生物降解；时为易生物降解； BOD5/COD0.30 时为可生物降解；时为可生物降解； BOD5/COD0.30 时为较难生物降解；时为较难生物降解； BOD5/COD0.20时为不宜生物降解。时为不宜生物降解。6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：1.1. 化粪池化粪池 化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的别墅式建筑。居民区和办公楼也常设化粪池。统。例如，郊区的别墅式建筑。居民区和办公楼也常设化粪池。统。例如，郊区的别墅式建筑。居民区和办公楼也常设化粪池。统。例如，郊区的别墅式建筑。居民区和办公楼也常设化粪池。 下图是化粪池的一种构造方式。污水首先进入第一室，池水一般分为三层，下图是化粪池的一种构造方式。污水首先进入第一室，池水一般分为三层，下图是化粪池的一种构造方式。污水首先进入第一室，池水一般分为三层，下图是化粪池的一种构造方式。污水首先进入第一室，池水一般分为三层，上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流，然后，进入第二室，底泥和浮渣被上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流，然后，进入第二室，底泥和浮渣被上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流，然后，进入第二室，底泥和浮渣被上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流，然后，进入第二室，底泥和浮渣被第一室截留。第一室截留。第一室截留。第一室截留。生活污水处理系统示意图生活污水处理系统示意图 房屋下水管道废水排入化粪池，房屋下水管道废水排入化粪池，一些固体物质沉淀析出，并发生厌氧一些固体物质沉淀析出，并发生厌氧分解。分解。 污水在池内的停留时间一般为污水在池内的停留时间一般为1224h，澄清后的水流到分配槽，澄清后的水流到分配槽，出水不能直接排入水体出水不能直接排入水体，常在绿地下，常在绿地下设渗水系统或由排水管网输出、汇总设渗水系统或由排水管网输出、汇总进入下一步处理。化粪池进入下一步处理。化粪池污泥要定时污泥要定时清理。清理。房屋下水管道房屋下水管道化粪池化粪池分配槽分配槽渗水系统渗水系统6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段： 对于对于悬浮物较高的有机废水悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，消化池后设沉淀池。是厌氧活性污泥法，消化池后设沉淀池。 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。拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。厌氧接触法工艺流程厌氧接触法工艺流程2.2. 厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process ）6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段： 厌氧接触法的主要特征是在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回厌氧接触法的主要特征是在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，使流至消化池，使污泥停留时间与水力停留时间分开污泥停留时间与水力停留时间分开，厌氧反应器内，厌氧反应器内能维持较高的污泥浓度，同时可能维持较高的污泥浓度，同时可大大降低水力停留时间大大降低水力停留时间。 式式中中 c生物固体平均停留时间，生物固体平均停留时间，d； X反应器内微生物浓度，反应器内微生物浓度，g/m3； V反应器容积，反应器容积，m3； Xe出水微生物浓度，出水微生物浓度，g/m3； Q处理废水流量，处理废水流量，m3/d X剩余污泥微生物浓度，剩余污泥微生物浓度，g/m3 Q 剩余污泥排放量，剩余污泥排放量，m3/d 2.2. 厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process ）6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段： 厌氧接触法厌氧接触法存在的问题存在的问题是，从厌氧反应器排出的是，从厌氧反应器排出的混合液中的污混合液中的污泥由于附着大量气泡泥由于附着大量气泡，在沉淀池中易于上浮到水面而被出水带走；，在沉淀池中易于上浮到水面而被出水带走；进入沉淀池的污泥仍有产甲烷菌在活动，产生沼气进入沉淀池的污泥仍有产甲烷菌在活动，产生沼气，使已沉下的污，使已沉下的污泥上翻，固液分离效果不佳。泥上翻，固液分离效果不佳。 可采取的可采取的解决办法解决办法： （1）在反应器与沉淀池之间设）在反应器与沉淀池之间设真空脱气器真空脱气器，真空度为，真空度为5000Pa，尽可能将混合液中的沼气脱除，但不能抑制产甲烷菌在沉淀池内，尽可能将混合液中的沼气脱除，但不能抑制产甲烷菌在沉淀池内继续产气；继续产气； （2）在反应器与沉淀池之间设）在反应器与沉淀池之间设冷却器冷却器，使混合液的温度由，使混合液的温度由35降至降至15，抑制甲烷菌的活动，抑制甲烷菌的活动 ； （3）向沉淀池混合液中投加）向沉淀池混合液中投加絮凝剂絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；颗粒，加速沉降； （4）用）用膜过滤膜过滤代替沉淀池，以改善固液分离效果。代替沉淀池，以改善固液分离效果。 2.2. 厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process ）6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：2.2. 厌氧接触法主要设计参数厌氧接触法主要设计参数容积负荷：容积负荷：26kgCODcr/(m3d)混合液污泥浓度：混合液污泥浓度：10kgVSS/m3污泥回流比：污泥回流比：0.81.06-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：3.3. 厌氧生物滤池（厌氧生物滤池（anaerobic filter ,AF） 厌氧生物滤池又称厌氧固定膜反应器（厌氧生物滤池又称厌氧固定膜反应器（SFF），是），是60年代末年代末开发的新型高效厌氧处理装置。开发的新型高效厌氧处理装置。 滤池多呈圆柱形滤池多呈圆柱形，池内装放填，池内装放填料，池底和池顶密封。料，池底和池顶密封。 厌氧微生物附着于填料的表面生长，厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜的吸附、微生物的代谢作用和滤料生物膜的吸附、微生物的代谢作用和滤料的截留作用下，废水中的有机物被降解，的截留作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。并产生沼气，沼气从池顶部排出。 根据进水的方向将厌氧固定膜反应器根据进水的方向将厌氧固定膜反应器分为分为升流式（升流式（USFF）、降流式）、降流式（DSFF）和平流式（）和平流式（LSFF）三种）三种；根据；根据填料填充的程度分为全充填型和部分充填填料填充的程度分为全充填型和部分充填型。型。 填料可采用拳状石质滤料，如碎石、填料可采用拳状石质滤料，如碎石、卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。升流式厌氧生物滤池升流式厌氧生物滤池6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：3.3. 厌氧生物滤池（厌氧生物滤池（anaerobic filter ）厌氧生物滤池的特点：厌氧生物滤池的特点：厌氧生物滤池的特点：厌氧生物滤池的特点： 厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的孔隙中，泥的形式存在于滤料的孔隙中，微生物的停留时间长微生物的停留时间长，可超过可超过100d，不易流失。，不易流失。冲击负荷对其影响小冲击负荷对其影响小。 反应器内各种反应器内各种不同类群的微生物自然分层固定，易使各类不同类群的微生物自然分层固定，易使各类微生物得到最佳的环境，保持其高的活性。微生物得到最佳的环境，保持其高的活性。在水温在水温2535时，有机负荷在时，有机负荷在3kg（COD）/m3d10kg（COD）/m3d以以上，一般上，一般COD去除率可达去除率可达80以上。厌氧固定膜反应器特别以上。厌氧固定膜反应器特别适适用于处理低浓度的溶解性有机废水用于处理低浓度的溶解性有机废水。 缺点：缺点： 厌氧微生物总量沿池高度分布很不均匀厌氧微生物总量沿池高度分布很不均匀。 进水部位容易发生堵塞现象进水部位容易发生堵塞现象。见教材第见教材第593页页6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：3.3. 厌氧生物滤池（厌氧生物滤池（anaerobic filter ）厌氧生物滤池的改进措施：厌氧生物滤池的改进措施：厌氧生物滤池的改进措施：厌氧生物滤池的改进措施：（1）可采取处理水回流的措施可采取处理水回流的措施 降低原废水悬浮固体与有机物的浓度，提高水力负荷，提高池内水流的上升降低原废水悬浮固体与有机物的浓度，提高水力负荷，提高池内水流的上升速度，减少滤料空隙间的悬浮物，减轻堵塞的可能性；速度，减少滤料空隙间的悬浮物，减轻堵塞的可能性； 可使滤料层中的生物膜量趋于均匀分布，充分发挥滤池作用。可使滤料层中的生物膜量趋于均匀分布，充分发挥滤池作用。（2）为了防止堵塞可采用）为了防止堵塞可采用部分充填载体型结构方式部分充填载体型结构方式。此外采用。此外采用平流式厌氧滤池平流式厌氧滤池也也有利于改善容易发生堵塞的不足。有利于改善容易发生堵塞的不足。污泥排放沼气出水薄层填料部分充填载体型结构的平流式厌氧滤池示意图进水6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：3.3. 厌氧生物滤池主要设计参数厌氧生物滤池主要设计参数滤滤 料：填充高度料：填充高度2m以上，比表面积以上，比表面积100m2/m3以上，以上， 填充率在填充率在2/3以上以上滤池高度：滤池高度：3m以上以上容积负荷：容积负荷：12kgCOD/（m3d）以下）以下6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：4. 4. 升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）（1 1）概述）概述 上流式厌氧污泥床反应器（上流式厌氧污泥床反应器（上流式厌氧污泥床反应器（上流式厌氧污泥床反应器（upflow upflow anaerobic sludge blanket reactor)anaerobic sludge blanket reactor)，简称简称简称简称UASBUASB反应器。反应器。反应器。反应器。 废水由池底进入反应器，通过反应废水由池底进入反应器，通过反应废水由池底进入反应器，通过反应废水由池底进入反应器，通过反应区气、液分离后混合液进入沉淀区进行区气、液分离后混合液进入沉淀区进行区气、液分离后混合液进入沉淀区进行区气、液分离后混合液进入沉淀区进行固液分离，反应器内微生物以自身聚集固液分离，反应器内微生物以自身聚集固液分离，反应器内微生物以自身聚集固液分离，反应器内微生物以自身聚集生长，为生长，为生长，为生长，为颗粒污泥状态颗粒污泥状态颗粒污泥状态颗粒污泥状态存在，因而能达存在，因而能达存在，因而能达存在，因而能达到高生物量和高效高负荷，到高生物量和高效高负荷，到高生物量和高效高负荷，到高生物量和高效高负荷，污泥床反应污泥床反应污泥床反应污泥床反应器内没有填料，不设搅拌，器内没有填料，不设搅拌，器内没有填料，不设搅拌，器内没有填料，不设搅拌，上升的水流上升的水流上升的水流上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求和产生的沼气可满足搅拌要求和产生的沼气可满足搅拌要求和产生的沼气可满足搅拌要求 。入水三相分离器沼气升流式厌氧污泥床（USAB)沉淀区反应区出水悬浮污泥区颗粒污泥区6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：4.4. 升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）（2 2）升流式厌氧污泥床的构造）升流式厌氧污泥床的构造 进水配水系统进水配水系统进水配水系统进水配水系统 将进水将进水将进水将进水均匀均匀均匀均匀分配到反应器整个横断面；分配到反应器整个横断面；分配到反应器整个横断面；分配到反应器整个横断面； 起到水力搅拌的作用。起到水力搅拌的作用。起到水力搅拌的作用。起到水力搅拌的作用。 反应区反应区反应区反应区 UASB UASB的核心，包括的核心，包括的核心，包括的核心，包括颗粒污泥区和悬浮污颗粒污泥区和悬浮污颗粒污泥区和悬浮污颗粒污泥区和悬浮污泥区泥区泥区泥区。 三相分离器（三相分离器（三相分离器（三相分离器（图图图图） 由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将沼气、污泥、废水等三相进行分离将沼气、污泥、废水等三相进行分离将沼气、污泥、废水等三相进行分离将沼气、污泥、废水等三相进行分离。 气室气室气室气室 也称集气罩，其功能是收集产生的沼气。也称集气罩，其功能是收集产生的沼气。也称集气罩，其功能是收集产生的沼气。也称集气罩，其功能是收集产生的沼气。入水三相分离器沼气升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（USAB)沉淀区反应区出水悬浮污泥区颗粒污泥区6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：4.4. 升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）（2 2）升流式厌氧污泥床的构造）升流式厌氧污泥床的构造 出水排水系统出水排水系统出水排水系统出水排水系统 将沉淀区的上清液将沉淀区的上清液将沉淀区的上清液将沉淀区的上清液均匀均匀均匀均匀地加以收集，并将地加以收集，并将地加以收集，并将地加以收集，并将其排出反应器。其排出反应器。其排出反应器。其排出反应器。 排泥系统排泥系统排泥系统排泥系统 均匀均匀均匀均匀排泥，可进行均布多点排泥，可选择排泥，可进行均布多点排泥，可选择排泥，可进行均布多点排泥，可选择排泥，可进行均布多点排泥，可选择每每每每10m10m2 2设一个排泥点。设一个排泥点。设一个排泥点。设一个排泥点。 浮渣清除系统浮渣清除系统浮渣清除系统浮渣清除系统 浮渣清除可采用浮渣清除可采用浮渣清除可采用浮渣清除可采用撇渣机或刮渣机撇渣机或刮渣机撇渣机或刮渣机撇渣机或刮渣机清除，清除，清除，清除，或采用人工清渣。或采用人工清渣。或采用人工清渣。或采用人工清渣。入水三相分离器沼气升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（USAB)沉淀区反应区出水悬浮污泥区颗粒污泥区气室6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：4.4. 升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）（3 3）颗粒污泥形成机理）颗粒污泥形成机理 所谓污泥颗粒化是指床中的污泥形态发生了变化，由絮状污泥变为所谓污泥颗粒化是指床中的污泥形态发生了变化，由絮状污泥变为所谓污泥颗粒化是指床中的污泥形态发生了变化，由絮状污泥变为所谓污泥颗粒化是指床中的污泥形态发生了变化，由絮状污泥变为密密密密实、边缘圆滑的颗粒实、边缘圆滑的颗粒实、边缘圆滑的颗粒实、边缘圆滑的颗粒。 粒径为粒径为粒径为粒径为0.50.54mm4mm。 形成机理：形成机理：形成机理：形成机理： 晶核假说晶核假说晶核假说晶核假说 微生物本身形成微生物本身形成微生物本身形成微生物本身形成 A A. . . .电中和作用电中和作用电中和作用电中和作用 B B. . . .胞外多聚物架桥作用胞外多聚物架桥作用胞外多聚物架桥作用胞外多聚物架桥作用6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：5.5. 厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧膨胀床和厌氧流化床 厌厌氧氧流流化化床床是是一一种种填填有有比比表表面面积积很很大大的的惰惰性性载载体体颗颗粒粒的的反反应应器器，它它的的一一部部分分出出水水回回流流，与与进进水水混混合合后后，进进入入池池内内向向上上流流动动，使使载载体体颗颗粒粒在在整整个个反反应应器器内内均均匀匀分布。分布。 根根据据颗颗粒粒膨膨胀胀程程度度可可分分为为膨膨胀胀床床和和流流化化床床。膨膨胀胀床床运运行行流流速速控控制制在在略略高高于于初初始始流流化化速速度度，相相应的膨胀率为应的膨胀率为520。 流流化化床床一一般般按按2070的的膨膨胀胀率率运运行行，这这样样颗颗粒粒不不致致流流失失并且生物膜与废水又充分接触。并且生物膜与废水又充分接触。进水进水循循环环泵泵沼气沼气出水出水厌氧流化床反应器示意图厌氧流化床反应器示意图6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：6.6. 厌氧生物转盘厌氧生物转盘 厌厌氧氧生生物物转转盘盘和和好好氧氧法法生生物物转转盘盘相相似似，不不同同之之处处在在于于盘盘片片大大部部分分或或全全部部渗渗没没在在处处理理水水中中。为为保保证证厌厌氧氧条条件件和和收收集集沼沼气气整整个个生生物转盘设在物转盘设在密闭的容器内密闭的容器内。 厌氧生物转盘的优点厌氧生物转盘的优点（1）不需回流，运行中动力消耗及费）不需回流，运行中动力消耗及费用较低。用较低。（2）运行管理简单，没有堵塞问题，）运行管理简单，没有堵塞问题，可处理高浓的废水。可处理高浓的废水。（3）转盘上微生物量很大，微生物停）转盘上微生物量很大，微生物停留时间长，水利停留时间短。留时间长，水利停留时间短。（4）工作稳定，耐冲击负荷能力强。）工作稳定，耐冲击负荷能力强。隔板进水出水沼气转轴固定盘片转动盘片6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：6.6. 厌氧生物转盘厌氧生物转盘 中中温温发发酵酵条条件件下下，有有机机物物面面积积负负荷荷可可达达0.04kgCOD/(m2(盘片盘片)d)盘片总面积按负荷法进行计算：盘片总面积按负荷法进行计算：A所需盘片总面积，所需盘片总面积，m2Ns有机物面积负荷，有机物面积负荷，kgCOD/（m2盘片盘片d）6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：7.7. 厌氧折流板反应器厌氧折流板反应器 该工艺使用一系列垂直放置的折流板使废水在反应器内沿折流板该工艺使用一系列垂直放置的折流板使废水在反应器内沿折流板上下流动，但整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平推流，由于上下流动，但整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平推流，由于污水在折流板的作用下，呈上下锯齿形绕流，水流所流经的总长度加污水在折流板的作用下，呈上下锯齿形绕流，水流所流经的总长度加大了，加上大小不等的折流板的阻挡及污泥自身沉降作用，生物固体大了，加上大小不等的折流板的阻挡及污泥自身沉降作用，生物固体被有效地截留在反应器内。被有效地截留在反应器内。进水出水沼气循环泵回流厌氧挡板反应器工艺流程6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法8.8. 两相厌氧法两相厌氧法 两步厌氧消化法，问世两步厌氧消化法，问世于于20世纪世纪70年代后期，基本年代后期，基本设想，设想，是将有机物酸化和气是将有机物酸化和气化过程分别在两个独立的反化过程分别在两个独立的反应器中进行应器中进行。 如高固形物浓度废水处理，酸化罐采用不易堵塞的完全混合（如高固形物浓度废水处理，酸化罐采用不易堵塞的完全混合（CSTR）式的厌氧接触反应器为好，酸化罐不必严格厌氧。气化罐要求严格厌氧，中式的厌氧接触反应器为好，酸化罐不必严格厌氧。气化罐要求严格厌氧，中性性pH值，中温或高温发酵。值，中温或高温发酵。高热值沼气排泥沉淀池低热值气酸化罐气化罐CSTRUASB污泥回流出水进水 两段反应器系统可由上两段反应器系统可由上述各种反应器组合而成。选述各种反应器组合而成。选用时，主要考虑废水水质和用时，主要考虑废水水质和微生物特点。微生物特点。6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法9.9. 厌氧内循环反应器厌氧内循环反应器( (IC) )6-2 6-2 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法按降解机理分段：按降解机理分段：10.10. 复合厌氧法复合厌氧法 复合厌氧法是在一个设备内由几种厌氧反应器复合厌氧法是在一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的一种厌氧处理法。复合而成的一种厌氧处理法。 目前开发的多为目前开发的多为升流式厌氧污泥床和厌氧生物升流式厌氧污泥床和厌氧生物滤池复合而成升流式厌氧污泥床过滤器滤池复合而成升流式厌氧污泥床过滤器。 根据有无三相分离器升流式厌氧污泥床过滤器根据有无三相分离器升流式厌氧污泥床过滤器又可分为又可分为无三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器无三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）和有三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤）和有三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器（器（UASBAF）填料填料 UBF6-3 UASB污水处理污水处理工艺设计工艺设计设计的主要内容：设计的主要内容： 选定池型，确定尺寸；选定池型，确定尺寸； 设计进水、设计进水、配水和出水系统；配水和出水系统； 选定三相分离器的型式。选定三相分离器的型式。1. UASB池形池形 矩形矩形 方形方形 圆形圆形 反应器结构较稳定，但三相分离器复杂反应器结构较稳定，但三相分离器复杂 ，多多多多用于小、中型。用于小、中型。用于小、中型。用于小、中型。 UASB的设计的设计 大型大型UASB池形一般为矩形池形一般为矩形，高度一般为，高度一般为38m，其，其中污泥床中污泥床12m，污泥悬浮层，污泥悬浮层24m，多用钢结构或钢筋混，多用钢结构或钢筋混凝土结构，三相分离器可由多个单元组合而成。凝土结构，三相分离器可由多个单元组合而成。6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计 UASB的设计的设计6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计2. UASB反应器容积的确定反应器容积的确定 进水容积负荷法进水容积负荷法 V V反应器有效容积，反应器有效容积，反应器有效容积，反应器有效容积，mm3 3 ； Q Q废水流量，废水流量，废水流量，废水流量，mm3 3 /d /d； S So o进水进水进水进水CODCOD或或或或BODBOD5 5浓度，浓度，浓度，浓度，g/mLg/mL； N NV VCODCOD或或或或BODBOD5 5容积负荷，容积负荷，容积负荷，容积负荷，kg/(mkg/(m3 3d)d) UASB的设计的设计6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计UASB允许容积负荷允许容积负荷 UASB的设计的设计反应温度反应温度（）容积负荷容积负荷kgCOD/m3d溶解性溶解性VFA废水废水不含不含VFA废水废水SS占占COD总量总量30%的废水的废水15241.531.5220462423256124836301018812693515241218914402032152414186-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计 水力停留时间水力停留时间 对低浓度有机废水对低浓度有机废水（COD40kgTSS/m3）20.511223疏松的絮体污泥浓度疏松的絮体污泥浓度2040kgTSS/m31231225颗粒污泥颗粒污泥22440.510.522UASB反应器每个进水点服务面积反应器每个进水点服务面积6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计4. 三相分离器三相分离器 3个主要功能：个主要功能：气液分离、固液分离和污泥回流气液分离、固液分离和污泥回流 3个主要个主要组成部分：组成部分：气封、沉淀区和回流缝气封、沉淀区和回流缝 （1 1）三相分离器的基本构造三相分离器的基本构造 UASB的设计的设计单个三相分离器的基本构造单个三相分离器的基本构造6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计4. 三相分离器三相分离器 （2 2）设计方法）设计方法 沉淀区设计沉淀区设计 vg，污泥自身重力沉淀速度；，污泥自身重力沉淀速度；vmax，最小过水断面，水的向上流速。，最小过水断面，水的向上流速。 vgvmax。如果。如果vLvgvmax污泥会在沉降污泥会在沉降区累积。如果区累积。如果vgvL，则污泥将直接流则污泥将直接流失。失。 颗粒污泥反应器，沉淀区表面负荷：颗粒污泥反应器，沉淀区表面负荷：12m3/（m2h）；）； 絮体污泥：絮体污泥：0.40.8 m3/（m2h） 沉淀区水深沉淀区水深1.0m，水力停留时间，水力停留时间11.5h。 UASB的设计的设计单元三相分离器的几何关系图单元三相分离器的几何关系图vLvg6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计 UASB的设计的设计 回流缝设计回流缝设计 b1=h3/tg, 一般采用一般采用5560 b2=b-2b1 v1=Q/a1，a1，下三角形集气罩回流缝的，下三角形集气罩回流缝的总面积（总面积（m2） a1b2ln， l，三相分离器的长度；，三相分离器的长度；n，三相分离器，三相分离器单元数单元数 v2Q/a2，a2，上三角形集气罩回流缝的，上三角形集气罩回流缝的总面积（总面积（m2） 假定假定a2为控制断面（为控制断面（Amin，一般不低于反，一般不低于反应器面积的应器面积的20），），v2就是就是vmax ，设计要求：，设计要求：颗粒污泥：颗粒污泥：v1v2（vmax）2.0m/h絮体污泥：絮体污泥：v1v2（vmax）1.0m/h单元三相分离器的几何关系图单元三相分离器的几何关系图vLb36-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计 UASB的设计的设计 气液分离设计气液分离设计 AB的水平投影越大，气体分离效果的水平投影越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，一般应达越好，去除气泡的直径越小，一般应达1020cm。 混合液沿着混合液沿着AB方向斜面流速为方向斜面流速为va，设设A点气泡以速度点气泡以速度vb垂直上升。根据速垂直上升。根据速度合成平行四边形法则：度合成平行四边形法则： 要使气泡分离要使气泡分离不进入沉淀区的必要不进入沉淀区的必要条件条件：单元三相分离器的几何关系图单元三相分离器的几何关系图vLb3Avbva6-3 6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计 UASB的设计的设计 出水系统设计出水系统设计 沉淀区出水系统常采用出水渠（槽），渠宽沉淀区出水系统常采用出水渠（槽），渠宽20cm，设三角，设三角出水堰。出水堰。 浮渣清除方法浮渣清除方法 可采用撇渣机或刮渣机清除，或采用人工清渣。可采用撇渣机或刮渣机清除，或采用人工清渣。6-3 UASB6-3 UASB污水处理工艺设计污水处理工艺设计三三角角出出水水堰堰（1）三角出水堰三角出水堰（2）习习 题题1. 某啤酒厂日排出啤酒废水某啤酒厂日排出啤酒废水2600m3/d，废水的各，废水的各项水质指标为项水质指标为COD平均值为平均值为2200mg/L，SS平均平均值为值为700mg/L，pH67，碱度，碱度300700mg/LCaCO3/L，TN为为2583mg/L，TP为为517mg/L，水温为，水温为2025，拟采用，拟采用UASB工艺工艺处理，试设计处理，试设计UASB。思考题思考题1. 简述厌氧消化的三阶段理论及各阶段的功能特征。简述厌氧消化的三阶段理论及各阶段的功能特征。2. 厌氧消化的影响因素及各因素的适宜范围。厌氧消化的影响因素及各因素的适宜范围。3. 污水的厌氧处理有哪些形式？并简述各工艺形式的特污水的厌氧处理有哪些形式？并简述各工艺形式的特点。点。4. 通常用什么指标判断污水的可生化性？如何判断？通常用什么指标判断污水的可生化性？如何判断？5. 简述简述UASB的构造及各部分的功能特征。的构造及各部分的功能特征。6. 比较污水的厌氧生物处理法与好氧生物处理法的优缺比较污水的厌氧生物处理法与好氧生物处理法的优缺点和适用场合？点和适用场合？7. 简述简述UASB三相分离器的气液分离设计要点三相分离器的气液分离设计要点 ，并画图，并画图示意。示意。