污水的厌氧生物处理

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1、第十五章第十五章 污水的厌氧污水的厌氧 生物处理生物处理第一节第一节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理第二节第二节 污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺第三节第三节 厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计第一节第一节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理一、厌氧生物处理工艺的发展简史 厌氧过程广泛存在于自然界中； 1881年，法国，Louis Mouras ，“自动净化器”； 处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等处理剩余污泥的各种厌氧消化池等；HRT很长、处理效率很低、浓臭的气味等；二、厌氧生物处理的主要特征主要特点： 能耗低，且还可回收生物能（沼气）； 污泥产量低

2、； 厌氧微生物的增殖速率低， 厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的某些有机 物进行降解或部分降解；早期厌氧生物反应器的特点：对废水的处理主要是沉淀，有些还能对沉淀下 来的污泥进行部分处理；停留时间较长，出水水质不好；目前仍有应用 厌氧消化发展的第二阶段，厌氧消化作为剩余污泥处理 的主要手段， 1927年，加热装置； 随后，机械搅拌器； 50年代初，沼气循环搅拌装置； 高速消化池，至今仍是污泥处理的主要技术。厌氧污水污泥处理技术的发展 1860年法国的Muras将简易沉淀池改为污泥处 理构筑物； 1895年英国Cameron进一步改进为腐化池； 1903年英国的Travis首先建成了双层沉淀池

3、； 1906年德国的Imhoff发明Imhoff双层沉淀池； 1912年英国的伯明翰市建了第一个消化池； 1920年英国Watson建成最早二级消化池，同时 利用了沼气； 19251926年在德国、美国相继建成较标准的 消化池。高碑店污泥消化池高碑店污泥消化池 杭州四堡污水厂污泥消化池 青岛市团岛污水厂污泥消化池污泥热交换器杭州四堡污水厂（3）沼气的收集与利用 污泥和高浓度有机废水进行厌氧消化时均会产 生大量沼气； 沼气的热值很高（一般为2100025000 kJ/m3， 即50006000 kCal/m3），是一种可利用的生物 能源。高碑店沼气柜高碑店沼气发电机利用沼气的燃料电池（200kw

4、 ）质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池(PEMFC)(PEMFC)燃料电池原理图燃料电池原理图厌氧生物降解与好氧生物降解的比较好氧生物降解 厌氧生物降解 微生物种类: 好氧微生物(较简) 厌氧微生物(复杂) 降解速率: 快 慢 对氧的要求: 适当的溶解氧 无溶解氧 温度要求: 常温 常温-中温-高温 环境条件: 适应范围宽 适应范围较窄 最终产物: H2O CO2 CH4 H2O CO2 基建费用: 较低 较高 运行费用: 较高 较低 回收能源污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称 为消化。消化 过程液化(酸化)液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体 气化(甲烷化 )产生消化气，

5、主体是CH4两阶段:三阶段: 大分子有机物( 碳水化合物，蛋 白质，脂肪等)水解细菌的胞外 酶水解的和溶 解的有机物酸化产酸细菌有机酸 醇 类 醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过 高的SO42-，SO32-。污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱 度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲 烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热 量少，反应速度低。主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较 高的有机工业废水的处理。影响甲烷菌 生长的因素pH：6.87.

6、2温度：3538C和5255C第二节第二节 污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺一、化粪池化粪池例图用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不 设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅 式建筑。污泥殷霍夫（Imhoff)池出水进水消化特点：没有搅拌 、温度控制，没 有剩余污泥排放 ，泥水同时消化 。结果：效率低下 ，停留时间长沉 淀沉 淀单级高速消化池混 合进泥消化污泥沼气热交换器二、厌氧生物滤池优点：处理能力高 ；滤池内可以保持很高 的微生物浓度；不需另 设泥水分离设备，出水 SS较低；设备简单、操 作方便。缺点：滤料费用较 高；滤料易堵塞，尤其 是下部，生物膜很厚； 堵塞后，没有

7、简单有效 的清洗方法。因此，悬 浮物高的废水不适用。三、厌氧接触法对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接 触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而 需要脱气。四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和 去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温 度与pH的变化。上流式厌氧污泥床反应器UASB反应器的工作原理与构造(1)(1)进水配水系统进水配水系统(2)(2)反应区反应区 (3)(3)三相分离器三相分离器(4)(4)出水系统出水系统沼 气出 水进水(5)集气罩悬浮污泥区颗粒污泥区UASB反应器中的颗粒污泥 能形成沉降性能良好、活性高的颗粒污泥是UAS

8、B反应 器的重要特征； 颗粒污泥的形成与成熟，是保证UASB反应器高效稳定 运行的前提。颗粒污泥形成初期时的扫描电镜照片（运行第77天）颗粒污泥基本成熟后的扫描电镜照片（运行第120天）颗粒污泥成熟后的扫描电镜照片（运行180天）高温颗粒污泥中温颗粒污泥成熟颗粒污泥表面细 菌的分区分布五、分段厌氧处理法第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和 稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态 物质。第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲 烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多 的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。第三节第三节 厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计一、流程和设备的

9、选择处理工艺的选择消化温度采用单级或两级(段)消化内容二、厌氧反应器的设计计算确定反应器容积的常用参数是负荷L和消 化时间t，公式为：产气量一般可按0.40.5m3/kg(COD)进行估算。三、 消化池的热量计算包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、 池盖所散失的热量。提高废水温度所需的热量为Q1：通过池壁、池盖等散失的热量Q2与池子构造和材 料有关，可用下式估算：UASB反应器中的三相分离器清华产品UASB反应器中的三相分离器UASB反应器的三相分离器PAQUESUASB反应器的三相分离器BIOTHANE4）UASB反应器中的沼气系统进水闸门井格栅一泵房转 鼓 过滤机调节池二泵房UASB

10、排 入下 水道污 泥 脱水机污 泥 浓缩池污泥泵北京啤酒厂废水处理工艺流程图污泥利用气水分离计量表水封气柜阻火器沼气利用UASB反应器中的沼气系统沼气柜(6) UASB反应器的工程实例 北京啤酒厂(6) UASB反应器的工程实例 合肥啤酒厂(6)、UASB反应器的工程实例 驻马店华中制药厂(6) UASB反应器的工程实例 武汉东西湖啤酒厂格栅井调节池 污泥脱水机房泥饼外运 沼气贮柜图例UASB反应器 氧化沟 污水管线 污泥管线 沼气管线 回流管线 沉淀池 浓缩池集泥井 武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图 出水水封罐 脱硫塔 原废水厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧 生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的， 但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分 子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过 好氧菌进一步分解。采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达 到生物脱氮的目的(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法 (A/A/O法)和缺氧-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，可 以在去除BOD和COD的同时，达到脱氮、除磷的 效果。