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1、废水生物处理新技术马伟芳 副教授参考教材1、废水处理理论与设计,张自杰主编，中国建筑工业出版社2、水污染治理新技术新工艺、新概念、新理论,王宝贞主编，科学出版社3、废水生物处理新技术理论与应用，沈耀良 王宝贞编著，中国环境科学出版社4、废水处理与资源化新工艺,赵庆良主编，中国建筑工业出版社5、废水工程处理与回用，美梅特卡夫和艾迪公司第1部分 废水厌氧生物处理新工艺环保技术可行性的重要衡量尺度环保技术可行性的重要衡量尺度应能杜绝或明显减少污染物的产生不需要用清水对污染物稀释对环境污染的控制而言它们有较高效率应尽可能做到资源的回收和综合利用应当是低成本的技术，包括基建、设备动力、操作和维修等费用应
2、较低操作和维修应当简单应能够在较大规模和较小规模同样好地运行能够被当地的人们认识和接受选择废水处理方法的重要尺度选择废水处理方法的重要尺度应当对各类污染物（BOD、SS、氨和有机氮、磷酸盐、致病菌）有较高的去除率工艺系统应当对高峰负荷、电力供应的突然中断、供液的中断以及对毒性污染物等有较高的刚干扰能力或稳定性工艺上具有灵活性，例如对效率的改进，规模的扩大等工艺系统在操作、维修和控制上应当简单，应不需要工程技术人员进行连续的现场操作占地应当少，特别在土地紧缺和地价较高的地区工艺系统需要的不同操作单元应尽量少工艺系统使用寿命长这一系统在使用中没有严重的污泥处理难题系统不应当有严重的臭气问题系统应当
3、有回收有用副产品的可能性工艺的应用有足够的经验以资借鉴项目好氧生物处理好氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理优点应用范围低浓度有机废水，易降解有机物 高、低浓度有机废水，某些难降解有机物能量消耗高（需充氧曝气设备）低，是活性污泥法的1/10能量回收无有，理论上去除kgCOD产生0.35m3CH4容积负荷率低：24kgCOD/(m3d)高：510kgCOD/(m3d)剩余污泥处理多：0.40.6kg/kgCODcr，费用高少：为活性污泥的1/61/10，费用低营养需要量高：BOD:N:P=100:5:1低：BOD:N:P=（300500）:5:1耐冲击负荷能力弱强对水温适宜范围常温1030常温10
4、30/中温3040/高温5060处理成本高低：约为好氧法成本的1/3不足生化反应速度较快较慢水力停留时间较短较长系统启动需时短，一般需12周需时长，一般需812周处理后水质一般可达标排放需进一步好氧或物化处理才能达标排放（1 1） 厌氧生物处理的优点厌氧生物处理的优点 废水处理成本低，仅为好氧法成本的废水处理成本低，仅为好氧法成本的1/31/3或更低或更低 能源需求少，而且还能产生能源（甲烷）能源需求少，而且还能产生能源（甲烷） 厌氧废水处理设备负荷高，占地少厌氧废水处理设备负荷高，占地少 剩余污泥量比好氧法少，脱水性能好，浓缩时可不使用脱水剂剩余污泥量比好氧法少，脱水性能好，浓缩时可不使用脱
5、水剂 对营养物需求量少，对营养物需求量少，BOD:N:P=300-500:5:1BOD:N:P=300-500:5:1 可处理高浓度的有机废水可处理高浓度的有机废水 厌氧微生物在停止供养的情况下能较长时间的保持活性厌氧微生物在停止供养的情况下能较长时间的保持活性（2 2） 厌氧生物处理的缺点厌氧生物处理的缺点 进水负荷高，但出水水质比好氧差进水负荷高，但出水水质比好氧差 厌氧微生物对环境要求高，对有毒物质较为敏感厌氧微生物对环境要求高，对有毒物质较为敏感 厌氧反应器的启动较为缓慢，厌氧反应器的启动较为缓慢，8-128-12周左右周左右1基本原理n n水解阶段：高分子有机物不能为细菌直接利用，在
6、细菌水解阶段：高分子有机物不能为细菌直接利用，在细菌胞外酶作用下，分解为小分子，能够溶解于水并透过细胞外酶作用下，分解为小分子，能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用胞膜为细菌所利用n n 酸化（或发酵）阶段：小分子化合物在酸化菌的细胞内酸化（或发酵）阶段：小分子化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氨主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氨等。等。1基本原理n n产氢产乙酸阶段：发酵阶段的产物进一步转化为乙酸、产氢产乙酸阶段：发酵阶段的产物进一步转化为乙酸、氢气
7、以及新的细胞物质氢气以及新的细胞物质n n 产甲烷阶段：乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化产甲烷阶段：乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳以及新的细胞物质为甲烷、二氧化碳以及新的细胞物质液晶废水常规水质pHCODCr（mg/L)BOD5(mg/L）氨氮（mg/L）石油类（mg/L)）2111500045001200100pHCODCr(mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）石油类(mg/L）6910020155进水水质出水水质方案一报价：470万方案二报价：470万方案三报价：400万方案四报价：559万如何选择？1、报价最低原则？2、综合考虑企业实力、运行维护能力？
8、3、结合企业的各种资质，设计、土建施工、运营？4、商业谈判？化粪池化粪池化粪池是最早的厌氧生物处理构筑物。用于处理来自厕所化粪池是最早的厌氧生物处理构筑物。用于处理来自厕所的粪便污水。化粪池分为两格，污水先进入第一室，水中悬浮的粪便污水。化粪池分为两格，污水先进入第一室，水中悬浮固体或沉于池底，或浮于池面。水从中间流入第二格，而底泥固体或沉于池底，或浮于池面。水从中间流入第二格，而底泥和浮渣被截留于第一格，达到初步净化目的。污水在池内停留和浮渣被截留于第一格，达到初步净化目的。污水在池内停留时间一般为时间一般为12-24h12-24h，污泥在池内进行厌氧反应。，污泥在池内进行厌氧反应。废水厌氧
9、处理工艺厌氧悬浮生长工艺厌氧悬浮生长工艺附着生长厌氧工艺附着生长厌氧工艺厌氧污泥层工艺厌氧污泥层工艺其他厌氧处理工艺其他厌氧处理工艺完全混合悬浮生长厌氧消化池(1)(1)厌氧悬浮生长工艺厌氧悬浮生长工艺完全混合的厌氧消化池，为了保证运转和工艺稳定性有足够的安全系数，反应器的水力停留时间范围为1530d，无污泥回流的完全混合消化池更适合于有机物浓度极高的废水。(1)(1)厌氧悬浮生长工艺厌氧悬浮生长工艺厌氧接触工艺厌氧接触工艺克服了无污泥回流完全混合工艺的缺点。生物污泥被分离并回流到完全混合或接触反应器，工艺的污泥停留时间比水力停留时间长，厌氧反应器的容积可以减小。(1)(1)厌氧悬浮生长工艺厌
10、氧悬浮生长工艺厌氧序批式反应器（ASBR）厌氧序批式反应器可认作是兼反应、固-液分离于同一容器的悬浮生长工艺，该容器与好氧序批式反应器SBR很相像。该工艺的成功取决于形成沉淀性能良好的粒状污泥。(2)(2)附着生长厌氧工艺附着生长厌氧工艺（1）厌氧升流式填充床反应器（2）厌氧膨胀床反应器（3）厌氧流化床反应器（4）厌氧生物转盘在厌氧反应器中利用载体上生长的厌氧微生物处理废水的过程。由于附着生长厌氧生物处理法的微生物在填料表面附着生长，故有可能在很短的水力停留时间下，获得长达100d的污泥停留时间，加之厌氧处理中不存在氧传质的限制，因此该方法具有十分广泛的应用和发展前景。厌氧生物滤池是密封的水池
11、，池内厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料。微生物附着生长在填料放置填料。微生物附着生长在填料上，平均停留时间可长达上，平均停留时间可长达100d100d左右。左右。滤料采用碎石、卵石等，粒径在滤料采用碎石、卵石等，粒径在40mm40mm左右，也可用塑料填料。根左右，也可用塑料填料。根据试验结果，厌氧生物滤池的容积据试验结果，厌氧生物滤池的容积负荷约在负荷约在3-10kgCOD/(m3-10kgCOD/(m3 3d)d)之间。之间。n厌氧生物滤池厌氧生物滤池优点：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
12、，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。厌氧污泥层（床）工艺厌氧污泥层（床）工艺（1）原型的UASB工艺和原型设计的改型厌氧内循环反应器（IC）膨胀颗粒污泥床（EGSB）（2）厌氧隔板反应器（ABR）（3）厌氧移动床反应器（AMBR）其他厌氧处理工艺其他厌氧处理工艺（1）加盖厌氧塘工艺浮动膜架进水优点：有能力处理的废水特性范围宽，包括固体和油以及油脂；构筑物简单且比较经济；容积大可供均衡负荷；采用的负荷低；出水水质优良。缺点：需要的土地面积大，有可能进水配水效果差，以及地膜盖的维护保养等。（2）膜分离厌氧处理工艺其他厌氧处理工艺其他厌氧处理工艺优点
13、：1）在厌氧反应器中采用较高的生物污泥浓度，以便进一步减小反应器的容积和提高COD的容积负荷；2）容许厌氧反应器的SRT值更高，由于几乎截留了全部固体，这样可达到最大限度地出去VFAs和可降解的可溶性COD物质，得到优良的出水水质；3）最大限度地截留出水中的悬浮固体，从而大大地改善厌氧处理的出水水质。后两项优点，使厌氧反应器产生的出水水质与好氧二级处理工艺的出水水质相等。废水厌氧生物处理新工艺一、升流式厌氧污泥床（一、升流式厌氧污泥床（UASBUASB）二、厌氧内循环反应器（二、厌氧内循环反应器（ICIC）三、厌氧挡板反应器（三、厌氧挡板反应器（ABRABR）四、膨胀颗粒污泥床（四、膨胀颗粒污
14、泥床（EGSBEGSB）五、厌氧生物转盘（五、厌氧生物转盘（AnRBCAnRBC）六、厌氧流化床（六、厌氧流化床（AFBRAFBR）和厌氧膨胀床）和厌氧膨胀床（AEBRAEBR）七、复合厌氧法七、复合厌氧法一、升流式厌氧污泥床（ UASB）升流式厌氧污泥床是于20世纪70年代中期由荷兰农业大学Lettinga教授首创的，由于该反应器具有床内生物量大平均约为2040gVSS/L承受容积负荷高一般可达10kg/(m3d)，甚至高达1540kg/(m3d)、废水在反应器内停留时间短、处理能力大且效果好及构造简单等优点，在世界各地均获得了广泛的研究并投诸实际应用。主要内容 1.UASB的构造2.UAS
15、B中颗粒污泥的形成与特征3.UASB的工艺设计4.UASB的启动与运行5.UASB的工程应用1.UASB1.UASB的构造的构造带中间填料的UASB反应器，中间填料放置在污泥层之上，用于固定膜的附着生长原型UASB工艺带沉淀池和污泥回流的UASB反应器UASB工艺和几种改型的示意图UASB反应器在构造上主要由进水配水系统、反应区、三相分离器、气室和处理水排出装置等组成。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区UASB外观 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区反应区是UASB内有机污染物被微生物分解氧化的主要部位，其内存留有大量厌氧污泥，这些具有良好
16、的絮凝和沉淀性能的污泥在底部形成颗粒污泥层，而颗粒污泥层的上面则是由于沼气在上升过程中搅动而形成的污泥浓度较小的悬浮污泥层。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区沉淀区位于UASB反应器的顶部，其作用是使由于水流的夹带作用而随之上升至出水区的固体颗粒（主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥）在沉淀区沉淀分离，并沿沉淀区底部的斜壁下滑经三相分离器而重新回到反应区内，并同时实现均匀集水。 沼气 处理水气室沉淀区污泥床区原水三相分离器悬浮污泥层反应区三相分离器的主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气）、固体（反应器中的污泥）和液体（被处理废水）等三相加以分离，将沼气引入集气室，将处理出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。三相分离器的合理设计是保证UASB反应器正常有效运行的一个重要内容，应保证其避免沼气气泡随水流上升至沉淀区而影响出水水质。UASB反应器三相分离器单体的不同构造形式UASB反应器的正常运行应具备3个重要前提：（1）反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥；（2）由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用；（3）设计合理的三相分离器使污泥能够保留在反应
