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1、第十章 污水的厌氧生物处理什么叫什么叫污水的水的厌氧生物氧生物处理？理？ 厌厌氧氧生生物物处处理理是是利利用用厌厌氧氧微微生生物物的的代代谢谢过过程程，在在无无须须提提供供氧氧气气的的情情况况下下，把把有有机机物物转转化化为为无无机机物物和和少少量量的的细细胞胞物物质质，这这些些无无机机物物主主要要包包括括大大量量的的生生物物气气（沼沼气气）和和水水。沼沼气气的的主主要要成成分分是是约约2/32/3的的甲甲烷烷气气和和约约1/31/3的的二二氧氧化化碳碳以以及及少少量量的的H H2 2、NHNH3 3、H H2 2S S，是一种可回收的能源。，是一种可回收的能源。第十章 污水的厌氧生物处理第一
2、节厌氧生物处理的基本原理第二节厌氧工艺的类型和发展第三节UASB厌氧反应器厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理机理厌氧生物处理的早期目的和过程早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的固态有机物降解为液态和气态的物质。污泥的消化过程明显分为两个阶段：固态有机物先液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程历时半年以上。厌氧生物处理的早期目的和过程液化液化阶段：段：最最显显著的特征是液著的特征是液态污态污泥的泥的PHPH值值迅速下降，不迅速下降，不到到10d10d，降到最低，降到最低值值( (例如在室温下，露在空气例如在室温下，露在空气中的食物几天内就
3、中的食物几天内就变馊发变馊发酸酸) )，所以又称，所以又称酸化酸化阶阶段段。污污泥中的固泥中的固态态有机物如淀粉、有机物如淀粉、纤维纤维素、素、油脂、蛋白油脂、蛋白质质等，在无氧等，在无氧环环境中降解境中降解时时，转转化化为为有机酸、醇、有机酸、醇、醛醛、水分子等液、水分子等液态产态产物和物和C0C02 2、H H2 2、NHNH3 3、H H2 2S S等气体分子。由于等气体分子。由于转转化化产产物中有物中有机酸是主体，所以机酸是主体，所以导导致致PHPH值值下降。又由于下降。又由于产产生生的的NHNH3 3溶解于水后溶解于水后产产生的生的NHNH4 4OHOH具有碱性，具有碱性，产产生生中
4、和反中和反应应并并经过长时间经过长时间的的过过程后使程后使PHPH值值回升，回升，并并进入入气化气化气化气化阶阶段段段段。 厌氧生物处理的早期目的和过程气化气化阶段段： 有机酸、醇、有机酸、醇、醛醛等中等中间产间产物在甲物在甲烷烷菌的作用下菌的作用下转转化化为为生物气，也可称消化气，主体是生物气，也可称消化气，主体是CHCH4 4，因此气化，因此气化阶阶段段常称甲常称甲烷烷化化阶阶段。段。该阶该阶段除段除产产生生CHCH4 4外，外，还产还产生生COCO2 2和和微量微量H H2 2S S。液化液化液化液化阶阶段：段：段：段：兼性兼性厌厌氧菌作用，大量氧菌作用，大量氢产氢产生，也称生，也称氢发
5、氢发酵酵阶阶段，有机酸大量段，有机酸大量积积累，累，pHpH迅速下降，迅速下降，污污泥泥带带有粘性，有粘性，呈灰黄色，并呈灰黄色，并发发出出恶恶臭，臭，污污泥称泥称为为酸性酸性发发酵酵污污泥。泥。气化气化气化气化阶阶段：段：段：段：专专性性厌厌氧菌作用，需隔氧菌作用，需隔绝绝光和空气，最佳光和空气，最佳pHpH值值，有机酸有机酸浓浓度不超度不超过过2000mg/L2000mg/L，最佳，最佳5050500mg/L 500mg/L 碱度碱度不不应应超超过过5000mg/L5000mg/L，最佳，最佳200020003000mg/L 3000mg/L 污污泥呈黑泥呈黑色，色，稳稳定不易腐化，无甚定
6、不易腐化，无甚恶恶臭，易于脱水，臭，易于脱水，这这种种污污泥泥成成为为熟熟污污泥或消化泥或消化污污泥。泥。 厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理有机物的有机物的厌氧生物降解氧生物降解过程程 : : 厌厌氧氧生生物物处处理理是是一一个个复复杂杂的的过过程程，大大致致可可分分为为3 3个个阶阶段：段： 第一第一阶阶段：水解段：水解发发酵酵阶阶段；段； 第二第二阶阶段：段：产产酸脱酸脱氢阶氢阶段；段； 第第三三阶阶段段：产产甲甲烷烷阶阶段段。有有机机物物厌厌氧氧降降解解过过程程模模式式见见下下图图： 厌氧生物处理机理厌氧降解模式氧降解模式图 厌氧生物处理机理1 1）水解）水解发发酵酵阶阶段段 水解水解发
7、发酵酵阶阶段是将大分子不溶性复段是将大分子不溶性复杂杂有机物在有机物在细细胞外胞外酶酶的作用下，水解成小分子溶解性高的作用下，水解成小分子溶解性高级级脂肪酸脂肪酸( (醇醇类类；醛类醛类、酮类酮类等等) )，然后渗入，然后渗入细细胞内，参与的微生物主要胞内，参与的微生物主要是兼性是兼性细细菌与菌与专专性性厌厌氧菌。氧菌。 兼性兼性细细菌的附菌的附带带作用：是消耗掉作用：是消耗掉污污水水带带来的溶解氧，来的溶解氧，为专为专性性厌厌氧氧细细菌的生菌的生长创长创造有利条件。此外造有利条件。此外还还有真菌有真菌( (毛霉毛霉MucorMucor，根霉，根霉RhigopusRhigopus，共，共头头霉
8、霉syncephastrum ,syncephastrum ,曲霉曲霉Aspergillus)Aspergillus)以及原生以及原生动动物物( (鞭毛虫，鞭毛虫，纤纤毛虫，毛虫，变变形虫形虫) )等。可等。可统统称称为为水解水解发发酵菌。酵菌。厌氧生物处理机理在在该阶该阶段，段，污污水中三种有机物的分解情况如下：水中三种有机物的分解情况如下：a. a. 碳水化合物水解成碳水化合物水解成单单糖，是最易分解的有机物，糖，是最易分解的有机物，b. b. 含含氮氮有有机机物物水水解解产产氨氨较较慢慢，故故蛋蛋白白质质及及非非蛋蛋白白质质的的含含氮氮化化合合物物( (嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶等等) )继继碳
9、碳水水化化合合物物及及脂脂肪肪的的水水解解后后进进行，行，经经水解水解为脲为脲，胨胨，肌酸，多，肌酸，多肽肽后形成氨基酸；后形成氨基酸；c. c. 脂肪的水解脂肪的水解产产物主要物主要为为甘油、甘油、醛醛等。等。 上上述述三三种种有有机机物物的的水水解解速速率率常常数数为为：碳碳水水化化合合物物( (纤纤维维素素为为0.040.040.130.13，半半纤纤维维素素为为0.54)0.54)，脂脂肪肪为为0.080.081.71.7，蛋蛋白白质为质为0.020.020.030.03。不溶性有机物的水解。不溶性有机物的水解发发酵速度酵速度较缓较缓慢。慢。 从从从从水水水水解解解解速速速速率率率率常
10、常常常数数数数可可可可看看看看出出出出水水水水解解解解过过程程程程的的的的快快快快慢慢慢慢，不不不不难难理解不同的水理解不同的水理解不同的水理解不同的水质质需有不同的水解停留需有不同的水解停留需有不同的水解停留需有不同的水解停留时间时间。厌氧生物处理机理 2 2）产产酸脱酸脱氢阶氢阶段段 产产酸酸脱脱氢氢阶阶段段是是将将第第一一阶阶段段的的产产物物降降解解为为简简单单脂脂肪肪酸酸( (乙乙酸酸、丙丙酸酸、丁丁酸酸等等) )并并脱脱氢氢。奇奇数数碳碳有有机机物物还还产产生生C0C02 2，如戊酸：，如戊酸： CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOH+2HCOOH+2H2
11、20CH0CH3 3CHCH2 2COOH+CHCOOH+CH3 3COOH+2HCOOH+2H2 2 CH CH3 3CHCH2 2COOH+2HCOOH+2H2 20CH0CH3 3COOH+3HCOOH+3H2 2+C0+C02 2 参参与与该该阶阶段段作作用用的的微微生生物物是是兼兼性性或或专专性性厌厌氧氧菌菌( (产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌以以及及硝硝酸酸盐盐还还原原菌菌NRBNRB、硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌SRBSRB等等) )。故故第第二二阶阶段段的的主主要要产产物物是是简简单单脂脂肪肪酸酸，C0C02 2，碳碳酸酸根根HCOHCO3 3- -，铵盐铵盐NHNH4 4+ +和和HS
12、HS- -，H H+ +等。此等。此阶阶段速率段速率较较快。快。厌氧生物处理机理3 3）产产甲甲烷阶烷阶段段 产产甲甲烷阶烷阶段是将第二段是将第二阶阶段的段的产产物物还还原成原成CH4,CH4,参与作用的参与作用的微生物是微生物是绝对厌绝对厌氧菌氧菌( (甲甲烷烷菌菌) )。 碳水化合物分解的主要反碳水化合物分解的主要反应应式：式： (C(C6 6H H10100 05 5) )x x+xH+xH2 20x(C0x(C6 6H H12120 06 6) ) 5(C5(C6 6H H12120 06 6) ) 6CH6CH3 3CHOHCOOH CHOHCOOH + + 4CH4CH3 3CHC
13、H2 2COOH COOH + + 3CH3CH3 3COOH COOH + CH+ CH3 3CHCH2 20H + 4C00H + 4C02 2+ 2H+ 2H2 2 + H+ H2 20 0 简简化反化反应应式式为为 C C6 6H H12120 06 6一一3CH3CH3 3COOHCOOH CHCH3 3C00HCHC00HCH4 4+C0+C02 2 4H4H2 2+C0+C02 2一一CHCH4 4+2H+2H2 20 0厌氧生物处理机理上上述述3 3个个阶阶段段，以以产产甲甲烷烷阶阶段段的的反反应应速速度度最最慢慢，为为厌厌氧氧消消化化的的限限制制阶阶段段。与与好好氧氧氧氧化化
14、相相比比，厌厌氧氧生生物物处处理理产产生的生的污污泥量泥量远远少于好氧氧化。少于好氧氧化。有有的的研研究究人人员员将将厌厌氧氧过过程程分分为为四四个个阶阶段段: :水水解解、酸酸化化、酸酸性性减减退退( (由由于于产产生生中中间间产产物物氨氨, ,中中和和了了酸酸) )、产产甲甲烷阶烷阶段。段。参与参与厌厌氧反氧反应应的的细细菌，酸化菌，酸化阶阶段的段的统统称称产产酸或酸酸或酸化化细细菌，几乎包括所有的兼性菌，几乎包括所有的兼性细细菌；甲菌；甲烷烷化化阶阶段段的的统统称甲称甲烷细烷细菌，已菌，已经证实经证实的已有的已有8080多种多种厌氧生物处理机理厌厌氧反氧反应应的影响因素：的影响因素：l
15、l1.1. pHpH值值：应应在在6.86.87.27.2之之间间。污污水水和和泥泥液液中中的的碱碱度度有有缓缓冲冲作作用用，如如果果有有足足够够的的碱碱度度中中和和有有机机酸酸，其其pHpH值值有有可可能能维维持持在在6.86.8之之上上，酸酸化化和和甲甲烷烷化化两两大大类类细细菌菌就就有有可可能能共共存存，从从而而消消除除分分阶阶段段现现象象。此此外外，消消化化池池池池液液的的充分混合充分混合对调对调整整pHpH值值也是必要的。也是必要的。l l2. 2. 温温度度：应应在在35353838（中中温温）和和52525555（高高温温）各各有有一一个个最最适适温温度度。从从液液温温看看，消消
16、化化可可在在中中温温(35(3538)38)进进行行( (称称中中温温消消化化) )，也也可可在在高高温温(52(5255)55)进进行行( (称称高高温温消消化化) )。但但后后者者需需要要的的热热量量比比前前者者要要高很多。高很多。厌氧工艺的类型和发展厌厌氧工氧工艺艺的的发发展展 早期的早期的厌厌氧消化工氧消化工艺艺可以称可以称为为第一代第一代第一代第一代厌厌氧消化工氧消化工氧消化工氧消化工艺艺，以以厌厌氧消化池氧消化池为为代表代表( (图图15-1)15-1)，属于低，属于低负负荷系荷系统统 由于由于厌厌氧微生物生氧微生物生长缓长缓慢，世代慢，世代时间长时间长，故保持足，故保持足够够长长
17、的停留的停留时间时间是是厌厌氧消化工氧消化工艺艺成功的关成功的关键键条件。条件。 厌氧工艺的类型和发展 图15-1 污泥传统厌氧消化池示意图 厌氧工艺的类型和发展 随随着着对对厌厌氧氧发发酵酵过过程程认认识识不不断断提提高高，人人们们认认识识到到反反应应器器内内保保持持大大量量的的微微生生物物和和尽尽可可能能长长的的污污泥泥龄龄是是提提高高反反应应效效率率和和反反应应器器成成败败的的关关键键。为为此此一一个个设设计计合合理理的的厌厌氧氧处处理理系系统统可可以以在在停停留留时时间间非非常常短短和和负负荷荷比比好好氧氧处处理理高高的的条条件件下下，获获得得较较高高的的可生物降解有机物的去除效果。可
18、生物降解有机物的去除效果。 仿照好氧活性仿照好氧活性污污泥法，开泥法，开发发了了厌厌氧接触工氧接触工艺艺( (图图15-2)15-2)；增加微生物与；增加微生物与废废水的固液分离与回流，水的固液分离与回流，从而可提高消化池的从而可提高消化池的污污泥泥龄龄，与普通消化池相比，与普通消化池相比，它的水力停留它的水力停留时间时间可大大可大大缩缩短短. . 厌氧工艺的类型和发展图15-2 传统厌氧接触工艺示意图 厌氧工艺的类型和发展高速率厌氧处理系统必须满足的原则:能够保持大量的厌氧活性污泥和足够长的污泥龄；保持废水和污泥之间的充分接触。厌氧工艺的类型和发展为为了了满满足足第第一一条条原原则则，可可以
19、以采采用用固固定定化化( (生生物物膜膜) )或或培培养养沉沉淀淀性性能能良良好好的的厌厌氧氧污污泥泥( (颗颗粒粒污污泥泥) )的的方方式式来来保保持持厌厌氧氧污污泥泥。从从而而在在采采用用高高的的有有机机和和水水力力负负荷荷时时不不发发生生严严重重的的厌厌氧氧活活性性污污泥泥流流失失。依依照照第第一一条条原原则则，在在2020世世纪纪7070年年代代末末期期人人们们成成功功地地开开发发了了各各种种新新型型的的厌厌氧氧工工艺艺，例例如如，厌厌氧氧滤滤池池(AF)(AF)、上上流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床反反应应器器(UASB)(UASB)、厌厌氧氧接接触膜膨触膜膨胀胀床反床反应应器和器和厌厌
20、氧流化床氧流化床(FB)(FB)等。等。这这些些反反应应器器的的一一个个共共同同的的特特点点是是可可以以将将固固体体停停留留时时间间与与水水力力停停留留时时间间相相分分离离，固固体体停停留留时时间间可可以以长长达达上上百百天天。这这使使得得厌厌氧氧处处理理高高浓浓度度污污水水的的停停留留时时间间从从过过去去的的几几天天或或几几十十天天可可以以缩缩短短到到几几小小时时或或几几天天。这这一一系系列列厌厌氧氧反反应应器器被称被称为为第二代第二代第二代第二代厌厌氧反氧反氧反氧反应应器器器器。 厌氧工艺的类型和发展高效高效厌厌氧氧处处理系理系统统需要需要满满足的第二个条件是足的第二个条件是获获得得进进水
21、和保水和保持与持与污污泥之泥之间间的良好接触。的良好接触。为为了在了在厌厌氧反氧反应应器内器内满满足足这这一一条件，条件，应该应该确保反确保反应应器布水的均匀性，器布水的均匀性，这样这样才可最大程度才可最大程度地避免短流。从另一方面地避免短流。从另一方面讲讲，厌厌氧反氧反应应器的混合来源于器的混合来源于进进水的混合和水的混合和产产气的气的扰动扰动。但是。但是对对于于进进水在无法采用高的水水在无法采用高的水力和有机力和有机负负荷的情况下，荷的情况下，UASBUASB反反应应器的器的应应用用负负荷和荷和产产气率气率受到限制；受到限制；为获为获高的高的搅搅拌拌强强度，必度，必须须采用高的反采用高的反
22、应应器或采器或采用出水回流，用出水回流，获获得高的上升流速。正是得高的上升流速。正是对对于于这这一一问题问题的研的研究究导导致了致了第三代第三代第三代第三代厌厌氧反氧反氧反氧反应应器器器器的开的开发发和和应应用。用。 厌氧反应器的分类 (1)(1) 第一代第一代第一代第一代厌厌氧消化工氧消化工艺艺 普通普通厌厌氧消化池；氧消化池； 厌厌氧接触工氧接触工艺艺。(2) (2) 第二代第二代第二代第二代厌厌氧消化工氧消化工艺艺 上流式上流式厌厌氧氧污污泥床泥床(UASB)(UASB)反反应应器；器； 厌厌氧氧滤滤床；床； 厌厌氧流化床反氧流化床反应应器；器； 厌厌氧生物氧生物转盘转盘； 其它，如其它
23、，如厌厌氧混合反氧混合反应应器和器和厌厌氧折流反氧折流反应应器。器。(3) (3) 第三代第三代第三代第三代厌厌氧反氧反应应器和其他改器和其他改进进工工艺艺 厌厌氧氧颗颗粒粒污污泥膨泥膨胀胀床床(EGSB)(EGSB)反反应应器；器； 厌厌氧复合床反氧复合床反应应器器(AF+UASB)(AF+UASB)； 水解工水解工艺艺和两和两阶阶段段厌厌氧消化氧消化( (水解水解+EGSB)+EGSB)工工艺艺。 厌氧消化池 化化粪粪池池是是最最普普及及的的厌厌氧氧消消化化池池，用用于于处处理理来来自自厕厕所所的的粪粪便便污污水。水。 如教材如教材P196P196所示所示为为化化粪粪池的一种构造形式。池的
24、一种构造形式。 厌厌氧氧消消化化池池的的形形式式见见图图15-115-1，污污水水或或污污泥泥定定期期或或连连续续加加入入消消化化池池，经经消消化化的的污污泥泥和和污污水水分分别别从从消消化化池池底底部和上部排出，所部和上部排出，所产产的沼气从的沼气从顶顶部排出。部排出。 通通常常是是间间断断进进料料，也也有有采采用用连连续续进进料料方方式式的的。为为了了使使进进料料和和厌厌氧氧污污泥泥密密切切接接触触而而设设有有搅搅拌拌装装置置，一一般般情情况况下下每每隔隔2-4h2-4h搅搅拌拌一一次次。在在排排放放消消化化液液时时，通通常常停停止止搅搅拌拌，待待沉沉淀淀分分离离后后从从上上部部排排出出上
25、上清清液液。目目前前，消消化化工工艺艺被广泛地被广泛地应应用于城市用于城市污污水厂的水厂的污污泥泥处处理上。理上。厌氧接触反应器厌厌氧氧接接触触工工艺艺( (图图15-2)15-2)的的反反应应器器是是完完全全混混合合的的，排排出出的的混混合合液液首首先先在在沉沉淀淀池池中中进进行行固固液液分分离离，可可以以采采用用沉沉淀淀池池或或气气浮浮处处置置。污污水水由由沉沉淀淀池池上上部部排排出出，沉沉淀淀下下的的污污泥泥回回流流至至消消化化池池；这这样样做做既既保保证证污污泥泥不不会会流流失失，又又可可提提高高消消化化池池内内的的污污泥泥浓浓度度；从从而而在在一一定定程程度度上上提提高高了了设设备备
26、的的有有机机负负荷荷率率和和处处理理效效率率。与与普普通通消消化化池池相相比比，它它的的水水力力停停留留时时间间可可以以大大大大缩缩短短。厌厌氧氧接接触触工工艺艺在在我我国国已已成成功功地地应应用于酒精糟液的用于酒精糟液的处处理上。理上。 厌氧滤池 厌厌氧氧滤滤池池(AF)(AF)是是在在CoulterCoulter等等人人(1955)(1955)工工作作的的基基础础上上由由YoungYoung和和McCartyMcCarty于于19691969年年重重新新开开发发的的。厌厌氧氧滤滤池池是是在在反反应应器器内内充充填填有有各各种种类类型型的的固固体体填填料料，如如卵卵石石、炉炉渣渣、瓷瓷环环、
27、塑塑料料等等来来处处理理有有机机废废水水。废废水水向向上上流流动动通通过过反反应应器器的的厌厌氧氧滤滤池池称称为为升升流流式式厌厌氧氧滤滤池池；当当有有机机物物的的浓浓度度和和性性质质适适宜宜时时采采用用的的有有机机负负荷荷CODCOD可可高高达达101020kg/(m3d)20kg/(m3d)。另另外外还还有有下下流流式式厌厌氧氧滤滤池池。污污水水在在流流动动过过程程中中生生长长并并保保持持与与厌厌氧氧细细菌菌的的填填料料相相接接触触；因因为为细细菌菌生生长长在在填填料料上上，不不随随出出水水流流失失。在在短短的的水水力力停停留留时时间间下下可可取取得得长长的的污污泥泥龄龄，平平均均细细胞胞
28、停停留留时时间间可可以以长长达达100100天天以以上上。厌厌氧氧滤滤池池的的缺缺点点是是载载体体相相当当昂昂贵贵，据据估估计计载载体体的的价价格格与与构构筑筑物物建建筑筑价价格格相相当当。其其另另一一个个缺缺点点是是如如采采用用的的填填料料不不当当，在在污污水水中中悬悬浮浮物物较较多多的的情情况况下下，容容易易发发生短路和堵塞，生短路和堵塞，这这是是AFAF工工艺艺不能迅速推广的原因。不能迅速推广的原因。 厌氧滤池上流式厌氧滤池 下流式厌氧滤池 升流式厌氧污泥床反应器 图l5-3 l5-3 上流式和下流式上流式和下流式厌氧氧滤池和升流式池和升流式厌氧氧污泥床反泥床反应器器 升流式厌氧污泥床反
29、应器 升升流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床(UASB)(UASB)反反应应器器是是由由LettingaLettinga在在2020世世纪纪7070年年代代开开发发的的。待待处处理理的的废废水水被被引引入入UASBUASB反反应应器器的的底底部部，向向上上流流过过由由絮絮状状或或颗颗粒粒状状污污泥泥组组成成的的污污泥泥床床( (图图15-3)15-3)。随随着着污污水水与与污污泥泥相相接接触触而而发发生生厌厌氧氧反反应应，产产生生沼沼气气并并引引起起污污泥泥床床扰扰动动。在在污污泥泥床床产产生生的的气气体体中中有有一一部部分分附附着着在在污污泥泥颗颗粒粒上上，自自由由气气泡泡和和附附着着在在污污泥泥
30、颗颗粒粒上上的的气气泡泡上上升升至至反反应应器器的的顶顶部部。污污泥泥颗颗粒粒上上升升撞撞击击到到脱脱气气挡挡板板的的底底部部，这这引引起起气气泡泡释释放放；脱脱气气的的污污泥泥颗颗粒粒沉沉淀淀回回到到污污泥泥层层的的表表面面。自自由由气气体体和和从从污污泥泥颗颗粒粒释释放放的的气气体体被被收收集集在在反反应应器器顶顶部部的的集集气气室室内内。液液体体中中包包含含一一些些剩剩余余的的固固体体物物和和生生物物颗颗粒粒进进入入到到沉沉淀淀室室内内，剩剩余余固固体体和和生生物物颗颗粒粒从从液液体体中中分分离并通离并通过过反射板落回到反射板落回到污污泥泥层层的上面。的上面。流化床和膨胀床系统 流流化化
31、床床系系统统由由JcrisJcris在在19821982年年开开发发，厌厌氧氧流流化化床床是是一一种种具具有有很很大大比比表表面面积积的的惰惰性性载载体体颗颗粒粒的的反反应应器器，厌厌氧氧微微生生物物在在其其上上附附着着生生长长。它它的的一一部部分分出出水水回回流流，使使载载体体颗颗粒粒在在整整个个反反应应器器内内处处于于流流化化状状态态( (图图15-4)15-4)。最最初初采采用用的的颗颗粒粒载载体体是是沙沙子子，但但随随后后采采用用低低密密度度载载体体如如无无烟烟煤煤和和塑塑料料物物质质以以减减少少所所需需的的液液体体上上升升流流速速，从从而而减减少少提提升升费费用用。由由于于流流化化床
32、床使使用用了了比比表表面面积积很很大大的的填填料料，使使得得厌厌氧氧微微生生物物浓浓度度增增加加。根根据据流流速速大大小小和和颗颗粒粒膨膨胀胀程程度度可可分分成成膨膨胀胀床床和和流流化化床床，流流化化床床一一般般按按2020一一4040的的膨膨胀胀率率运运行行。膨膨胀胀床床运运行行流流速速应应控控制制在在比比初初始始流流化化速速度度略略高高的的水水平平，相相应应的的膨膨胀胀率率为为5 52020。固固定定膜膜膨膨胀胀床床(AAFEB)(AAFEB)反反应应器器床床仅仅膨膨胀胀10102020(Jewen(Jewen，1982)1982)。由由于于载载体体重重量量较较大大，为为便便于于介介质质颗
33、颗粒粒流流化化和和膨膨胀胀需需要要大大量量的的回回流流，这这增增加加了了运运行行过过程程的的能能耗耗；并并且且其其三三相相分分离离特特别别是是固固液液分分离离比比较较困困难难，要要求求较较高高的的运运行行和和设设计计水水平平，所以所以实际应实际应用用较较少。少。流化床和膨胀床系统图15-4 厌氧流化床反应器 厌氧生物转盘反应器 厌厌氧氧生生物物转转盘盘是是与与好好氧氧生生物物转转盘盘相相类类似似的的装装置置。在在这这种种反反应应器器中中，微微生生物物附附着着在在惰惰性性( (塑塑料料) )介介质质上上，介介质质可可部部分分地地或或全全部部浸浸没没在在废废水水中中( (图图15-5a)15-5a
34、)。介介质质在在废废水水中中转转动动时时，可可适适当当限限制制生生物物膜膜的的厚厚度度。剩剩余余污污泥泥和和处处理理后后的的水水从从反反应应器排除。器排除。厌氧生物转盘反应器 ab 图15-5 厌氧生物转盘和厌氧折流反应器 厌氧折流反应器折折流流反反应应器器结结构构如如图图15-5b15-5b所所示示。由由于于折折板板的的阻阻隔隔使使污污水水上上下下折折流流穿穿过过污污泥泥层层，造造成成了了反反应应器器推推流流的的性性质质，并并且且每每一一单单元元相相当当于于一一个个单单独独的的反反应应器器，各各单单元元中中微微生生物物种种群群分分布不同，可以取得好的布不同，可以取得好的处处理效果。理效果。
35、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器 荷荷兰兰WageningenWageningen农业农业大学大学进进行了关于行了关于厌厌氧氧颗颗粒粒污污泥膨泥膨胀胀床床(EGSB)(EGSB)反反应应器的研究。器的研究。EGSBEGSB反反应应器器实际实际上是上是( (改改进进的的)UASB)UASB反反应应器，其运行在高的上升流速下使器，其运行在高的上升流速下使颗颗粒粒污污泥泥处处于于悬悬浮状浮状态态，从而保持了，从而保持了进进水与水与污污泥泥颗颗粒的充分接粒的充分接触。触。EGSBEGSB反反应应器的特点是器的特点是颗颗粒粒污污泥床通泥床通过过采用高的上采用高的上升流速升流速( (与小于与小于1 1
36、2m/h2m/h的的UASBUASB反反应应器相比器相比) )即即6 612m/h12m/h，运行在膨，运行在膨胀胀状状态态。EGSBEGSB特特别别适于低温和低适于低温和低浓浓度度污污水。水。当沼气当沼气产产率低、混合率低、混合强强度低度低时时，在此条件下，在此条件下较较高的高的进进水水动动能和能和颗颗粒粒污污泥床的膨泥床的膨胀胀高度将高度将获获得比得比“ “通常的通常的” ” UASBUASB反反应应器好的运行器好的运行结结果。果。EGSBEGSB反反应应器由于采用高的器由于采用高的上升流速因而不适于上升流速因而不适于颗颗粒有机物的去除。粒有机物的去除。进进水水悬悬浮固浮固体体“ “流流过
37、过” ”颗颗粒粒污污泥床并随出水离开反泥床并随出水离开反应应器，胶体物器，胶体物质质被被污污泥絮体吸附而部分去除。泥絮体吸附而部分去除。 厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器 厌厌氧内循氧内循环环反反应应器器(IC):(IC): IC IC工工艺艺是基于是基于UASBUASB反反应应器器颗颗粒化和三相分离器的概念粒化和三相分离器的概念而改而改进进的新型反的新型反应应器，属于器，属于EGSBEGSB的一种。的一种。厌厌氧内循氧内循环环反反应应器器(IC)(IC)可以看成是由两个可以看成是由两个UASBUASB反反应应器的器的单单元相互元相互重叠而成。它的特点是在一个高的反重叠而成。它的特点是在一
38、个高的反应应器内将沼气的器内将沼气的分离分两个分离分两个阶阶段。底部一个段。底部一个处处于极端的高于极端的高负负荷，上部荷，上部一个一个处处于低于低负负荷。荷。 厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器 厌厌氧升流式流化床工氧升流式流化床工艺艺(UFB BIOBED): (UFB BIOBED): 厌厌氧升流式流化床工氧升流式流化床工艺艺是由是由Bio-thaneBio-thane系系统统国国际际公司所开公司所开发发的一种新型反的一种新型反应应器。其起源于器。其起源于BiothaneBiothane公司的公司的厌厌氧流化床，氧流化床，在其在其设计设计的生的生产产性流化床装置上，由于性流化床装置上，
39、由于强强烈的水力和气体烈的水力和气体剪切作用，形成剪切作用，形成载载体的生物膜脱落十分体的生物膜脱落十分厉厉害，无法保持生害，无法保持生物膜的生物膜的生长长。相反地，在运行。相反地，在运行过过程中形成了程中形成了厌厌氧氧颗颗粒粒污污泥，泥，因此在因此在实际实际运行中将运行中将厌厌氧流化床氧流化床转变为转变为EGSBEGSB运行形式；运行形式；UFBUFB是其商品名称，在文献上有是其商品名称，在文献上有时该时该公司也称其公司也称其为为EGSBEGSB反反应应器；器；这这从另一方面从另一方面给给出了出了厌厌氧流化床不成功的例子，因此它是氧流化床不成功的例子，因此它是EGSBEGSB反反应应器的一种
40、。它可以在极高的水、气上升流速器的一种。它可以在极高的水、气上升流速( (两者两者都可达到都可达到5 57m/h)7m/h)下下产产生和保持生和保持颗颗粒粒污污泥，所以不需采用泥，所以不需采用载载体物体物质质。由于高的液体和气体的上升流速造成了。由于高的液体和气体的上升流速造成了进进水和水和污污泥之泥之间间的良好混合状的良好混合状态态，因此系，因此系统统可以采用可以采用CODl5CODl530kg/(m3d)30kg/(m3d)的高的高负负荷。荷。 厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器 图l5-6 厌氧内循环(IC)反应器示意图 图l5-7 Biobed厌氧反应器示意图 复合床反应器(UASB
41、+AF) 许许多研究者多研究者为为了充分了充分发挥发挥升流式升流式厌厌氧氧污污泥床与泥床与厌厌氧氧滤滤池的池的优优点，采用了将两种工点，采用了将两种工艺艺相相结结合的反合的反应应器器结结构，被称构，被称为为复复合床反合床反应应器器(UASB+AF)(UASB+AF)，也称，也称为为UBFUBF反反应应器。复合床反器。复合床反应应器器的的结结构构见图见图15-815-8，一般是将，一般是将厌厌氧氧滤滤池置于池置于污污泥床反泥床反应应器的器的上部。一般上部。一般认为这认为这种种结结构可构可发挥发挥AFAF和和UASBUASB反反应应器的器的优优点，点，改善运行效果。改善运行效果。 当当处处理理含含
42、颗颗粒粒性性有有机机物物组组分分的的污污水水( (如如生生活活污污水水) )时时，采采用用两两级级厌厌氧氧工工艺艺可可能能更更有有优优势势：第第一一级级是是絮絮状状污污泥泥的的水水解解反反应应器器并并运运行行在在相相对对低低的的上上升升流流速速下下。颗颗粒粒有有机机物物在在第第一一级级被被截截留留，并并部部分分转转变变为为溶溶解解性性化化合合物物，重重新新进进入入到到液液相相而在随后的第二个反而在随后的第二个反应应器内消化。器内消化。复合床反应器(UASB+AF)图l5-8 厌氧复合床(AF+UASB)反应器图示 水解酸化水解酸化反水解酸化反应应器即水解池，可以在短的停留器即水解池，可以在短的停留时间时间(HRT=2.5h)(HRT=2.5h)和相和相对对高的水力高的水力负负荷下荷下获获得高的得高的悬悬浮物去浮物去除率除率(SS(SS去除率平均去除率平均为为8585),),并可以改善和提高原并可以改善和提高原污污水水的可生化性和溶解性，以利于好氧后的可生化性和溶解性，以利于好氧后处处理工理工艺艺。其。其CODCOD去除率相去除率相对对UASBUASB较较低，低，仅仅有有4040一一5050
