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1、Ch14 工业废水的生物处置工业废水的生物处置 v工业废水的可生化性工业废水的可生化性v工业废水的好氧生物处置工业废水的好氧生物处置v活性污泥法活性污泥法v生物膜法生物膜法v工业废水的厌氧生物处置工业废水的厌氧生物处置v工业废水的厌氧好氧串联生物处置工业废水的厌氧好氧串联生物处置14.1 工业废水的可生化性工业废水的可生化性 一工业废水可生化性的评价方法：一工业废水可生化性的评价方法：水质规范法水质规范法BOD/CODBOD/COD微生物耗氧速率法微生物耗氧速率法脱氢酶活性法脱氢酶活性法有机化合物分子构造评价法有机化合物分子构造评价法二可生化性评价实验应留意的问题：二可生化性评价实验应留意的问
2、题：生物处置方法；生物处置方法；微生物来源及浓度；微生物来源及浓度；有机物浓度、营养物质、有机物浓度、营养物质、pHpH值、水温、值、水温、共存物质。共存物质。14.2 工业废水的好氧生物处置工业废水的好氧生物处置 一活性污泥法一活性污泥法 (Activated Sludge Process)传统活性污泥法传统活性污泥法 (Traditional Activated Sludge Process)氧化沟氧化沟 (Oxidation Ditch)SBR (Sequencing Batched Reactor)二生物膜法二生物膜法(Bio-film Process)接触氧化法接触氧化法 (Cont
3、act Oxidation Process)生物转盘生物转盘 (Biological Rotating Contactor)生物滤池生物滤池 (Biological Filter)14.3 工业废水的生物处置工业废水的生物处置l废水厌氧生物处置是环境工程与能源废水厌氧生物处置是环境工程与能源工程中的一项重要技术工程中的一项重要技术l可用于处置有机污泥和高浓度有机废可用于处置有机污泥和高浓度有机废水，也用于处置中、低浓度有机废水水，也用于处置中、低浓度有机废水一厌氧生物处置原理一厌氧生物处置原理废水的厌氧生物处置：指在无氧条件下，借助厌氧废水的厌氧生物处置：指在无氧条件下，借助厌氧微生物的新陈代
4、谢作用分解废水中的有机物质，微生物的新陈代谢作用分解废水中的有机物质，并使之转变为小分子的无机物质的处置过程。并使之转变为小分子的无机物质的处置过程。1979年出现了厌氧消化的三阶段实际，主要包括：年出现了厌氧消化的三阶段实际，主要包括：第一阶段水解发酵阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作第一阶段水解发酵阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物；这些简单的有机物用下，首先被分解成简单的有机物；这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸和丁酸等脂肪酸和醇类等。酸和丁酸等脂肪酸和醇类等。第二阶段产氢产
5、乙酸阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，把第第二阶段产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙一阶段的产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙酸等物质。酸等物质。第三阶段产甲烷阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段第三阶段产甲烷阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段产生的乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。产生的乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。二厌氧生物处置的特点二厌氧生物处置的特点与好氧生物与好氧生物处置法相比的置法相比的优点：点：运用范运用范围广：适于广：适于处置中、高置中、高浓度度废水；几水；几百到上万吨百到上万吨规模；模；能耗低，是好氧能耗低，是好氧
6、处置的置的1015%；且可以；且可以产生大量能源；生大量能源；负荷高荷高510kgBOD/m3.d，是好氧的，是好氧的10倍，占地少；倍，占地少；剩余剩余污泥量少是好氧的泥量少是好氧的1/20，且其，且其浓缩性和脱水性能良好。性和脱水性能良好。对氮、磷氮、磷营养物的需求量少养物的需求量少BOD:N:P=200400:5:1厌氧氧处置置过程有一定的程有一定的杀菌作用；菌作用；厌氧活性氧活性污泥可以泥可以长期期储存可保管存可保管一年以上，可延一年以上，可延续或季或季节性运性运转。与好氧生物与好氧生物处处置法相比的缺陷：置法相比的缺陷：处处置后出水水置后出水水质较质较差，差，难难以直接达以直接达标标
7、，普通需求，普通需求进进展展后后处处置普通在置普通在厌厌氧氧处处置后串置后串联联好氧好氧处处置。置。由于由于厌厌氧氧细细菌增殖菌增殖缓缓慢，慢，厌厌氧反响器初次启氧反响器初次启动过动过程需程需时较长时较长，普通需求，普通需求812周周时间时间才干完成。才干完成。厌厌氧微生物氧微生物对对有毒物有毒物质质和和环环境条件境条件较为较为敏感，操作控敏感，操作控制要素比制要素比较较复复杂杂，操作不当能，操作不当能够导够导致反响器运致反响器运转转条件的条件的恶恶化化产产生臭味和腐生臭味和腐蚀蚀性的气体。性的气体。三厌氧生物处置的主要影响要素三厌氧生物处置的主要影响要素温度：温度：产甲甲烷菌的温度范菌的温度
8、范围是是560，在，在35和和53上下可以分上下可以分别获得得较高的消化效率，温度高的消化效率，温度为4045时，厌氧消化效率氧消化效率较低。各种低。各种产甲甲烷菌的适宜范菌的适宜范围不一致，且最适的温度范不一致，且最适的温度范围较小小pH值：产酸酸细菌菌对酸碱度不及甲酸碱度不及甲烷细菌敏感，菌敏感，产酸酸细菌适宜的菌适宜的pH值4.58.0；产甲甲烷菌最适的菌最适的pH值7.07.2，适宜的，适宜的pH值6.67.4有机负荷：在一定范围内，随着有机负荷的提高，有机负荷：在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的容积产气量那么产气率趋向下降，而消化器的容积产气量那么增多。有机
9、负荷过高，会使消化系统中污泥的增多。有机负荷过高，会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率；有机流失速率大于增长速率而降低消化效率；有机负荷过低，物料产气率虽然可以提高，但容积负荷过低，物料产气率虽然可以提高，但容积产生率降低，反响器容积将增大，使消化设备产生率降低，反响器容积将增大，使消化设备的利用效率降低，而添加投资和运转费用。的利用效率降低，而添加投资和运转费用。厌氧活性污泥：厌氧活性污泥的浓度和性状与消化厌氧活性污泥：厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有亲密的关系。在一定的范围内，活性的效能有亲密的关系。在一定的范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高，但到污泥浓
10、度愈高，厌氧消化的效率也愈高，但到了一定程度后，效率的提高不再明显。了一定程度后，效率的提高不再明显。 有毒物质：厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对有毒物质：厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对过程产生抑制造用，通常包括有毒有机物、重过程产生抑制造用，通常包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等金属离子和一些阴离子等氧化复原电位：产甲烷菌初始繁衍的环境条件是氧氧化复原电位：产甲烷菌初始繁衍的环境条件是氧化复原电位不能高于化复原电位不能高于-0.3V。在厌氧消化全过。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化复原电位为化复原电位为0.1-0.1
11、V，而在产甲烷阶段，而在产甲烷阶段，氧化复原电位须控制为氧化复原电位须控制为-0.3-0.35V中温中温消化与消化与-0.56-0.6V高温消化高温消化搅拌和混合：搅拌可消除池内的梯度，添加食料与搅拌和混合：搅拌可消除池内的梯度，添加食料与微生物之间的接触，防止产生分层，促进沼气微生物之间的接触，防止产生分层，促进沼气分别，显著地提高消化的效率分别，显著地提高消化的效率第一代第一代厌氧反响工氧反响工艺：1880s1950s开开发的，的，HRT长，效率低。，效率低。第二代第二代厌氧反响工氧反响工艺：1960s开开场，以提高，以提高厌氧氧微生物微生物浓度和停留度和停留时间、缩短液体停留短液体停留时
12、间为目的。目的。第三代第三代厌氧反响工氧反响工艺：1990s后，微生物以后，微生物以颗粒粒污泥固定化方式存在于反响器中，反响器泥固定化方式存在于反响器中，反响器单位容位容积的生物量更高，能接受更高的水力的生物量更高，能接受更高的水力负荷，并具有荷，并具有较高的有机高的有机污染物染物净化效能。化效能。五厌氧生物反响器五厌氧生物反响器第一代第一代厌氧反响工氧反响工艺：1950s以前开以前开发的，典型代表：的，典型代表：城市城市污水：水： 1881年法国年法国Mouras的自的自动净化器：化器： 1891年英国年英国Moncriff的装有填料的升流式反的装有填料的升流式反响器：响器： 1895年，英
13、国年，英国设计的化的化粪池池Septic Tank； 1905年，德国的年，德国的Imhoff池双池双层沉沉淀池；淀池； 剩余剩余污泥：各种泥：各种厌氧消化池等。氧消化池等。特点：特点：处置废水的同时，也处置沉淀下来的污泥处置废水的同时，也处置沉淀下来的污泥HRT长污泥处置时长污泥处置时:长达长达90天，目前天，目前WWTP污泥污泥处置处置2030天；天；处置效率低，处置效果不好；由于废水与污泥不处置效率低，处置效果不好；由于废水与污泥不分隔而影响出水水质；双层沉淀池那么有了很分隔而影响出水水质；双层沉淀池那么有了很大改良，有上层沉淀池和下层消化池大改良，有上层沉淀池和下层消化池具有浓臭的气味
14、原污泥中含有的有机氮或硫酸盐具有浓臭的气味原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢等在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢第二代第二代厌氧反响工氧反响工艺：1960s开开场，以提高，以提高厌氧微氧微生物生物浓度和停留度和停留时间、缩短液体停留短液体停留时间为目目的，的，SRT与与HRT分分别。典型代表：典型代表：厌氧接触池、氧接触池、厌氧氧滤池池AF、升流、升流式式厌氧氧污泥床泥床UASB、厌氧流化床氧流化床AFB、厌氧附着膜膨氧附着膜膨胀床床AAFEB等。等。与第一代与第一代厌氧工氧工艺相比，第二代工相比，第二代工艺更加注重更加注重对系系统环境条件的控制，反响器中通常添加
15、了温控境条件的控制，反响器中通常添加了温控设备和和搅拌安装，拌安装，经过不同的运不同的运转方式在反响方式在反响器内器内坚持很高持很高浓度的生物量。度的生物量。特点：特点：SRT长，厌氧微生物浓度高；长，厌氧微生物浓度高；SRT与与HRT分别，分别， HRT短；短；效率高。效率高。第三代第三代厌氧反响工氧反响工艺：1990s后，微生物以后，微生物以颗粒粒污泥固泥固定化方式存在于反响器中，反响器定化方式存在于反响器中，反响器单位容位容积的生物的生物量更高，能接受更高的水力量更高，能接受更高的水力负荷，并具有荷，并具有较高的有高的有机机污染物染物净化效能，具有化效能，具有较大的高径比，占地面大的高径
16、比，占地面积小等。小等。典型工典型工艺有：有：厌氧膨氧膨胀颗粒粒污泥床泥床EGSB、厌氧内氧内循循环反响器反响器(IC)、升流式、升流式厌氧氧污泥床泥床过滤器等。器等。EGSB反响器：利用外加的出水循反响器：利用外加的出水循环使反响器内部使反响器内部构成很高的上升流速，提高反响器内的基构成很高的上升流速，提高反响器内的基质与微生与微生物之物之间的接触和反响，可以在的接触和反响，可以在较低温度下低温度下处置置较低低浓度的有机度的有机废水，如城市水，如城市废水等；水等；IC反响器：主要运用于反响器：主要运用于处置高置高浓度有机度有机废水，依托水，依托厌氧生物氧生物过程本身所程本身所产生的大量沼气构
17、成内部混合生的大量沼气构成内部混合液的充分循液的充分循环与混合，可以到达更高的有机与混合，可以到达更高的有机负荷荷 。厌氧生物处置技术厌氧生物处置技术厌氧接触法厌氧接触法 (Anaerobic Contact Process)厌氧生物滤池厌氧生物滤池 (Anaerobic Filter, AF)升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)厌氧膨胀床厌氧膨胀床Anaerobic Expanded Bed, AEB和和 厌氧流化床厌氧流化床Anaerobic Fluidized Bed, AFB)厌氧生物转盘厌氧生物转盘Anaer
18、obic Rotating Biological Contactor厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 (Expanded Granular Sludge Blanket, EGSB)厌氧内循环反响器厌氧内循环反响器Internal Circulation, IC两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺 (Anaerobic Digester)1. 厌氧接触法厌氧接触法 l机械、水力或紧缩沼气的搅拌：完全混合形状机械、水力或紧缩沼气的搅拌：完全混合形状l真空脱气安装：脱气，提高沉淀池中混合液的真空脱气安装：脱气，提高沉淀池中混合液的固液分别效果固液分别效果l沉淀池、沉淀污泥回流至消化池：沉淀池、沉淀
19、污泥回流至消化池：SRT与与HRT的分别，坚持污泥浓度，降低的分别，坚持污泥浓度，降低HRT1. 厌氧接触法厌氧接触法 厌氧细菌生长缓慢，根本可以作到不从系统中排厌氧细菌生长缓慢，根本可以作到不从系统中排放剩余污泥，那么放剩余污泥，那么Qw = 0 ： 1. 厌氧接触法厌氧接触法 普通厌氧消化池：因普通厌氧消化池：因Xe = X，故，故c = HRT。中温条件下，为满足产甲烷菌的生长繁衍，中温条件下，为满足产甲烷菌的生长繁衍，SRT要求要求2030d，因此厌氧消化池的，因此厌氧消化池的HRT为为2030d。厌氧接触法：由厌氧接触法：由X Xe，故，故HRTSRT；而且而且X越大，越大，Xe越小
20、，那么越小，那么HRT可以越短。可以越短。1. 厌氧接触法厌氧接触法 厌氧接触法具有如下特点：氧接触法具有如下特点： 耐冲耐冲击才干才干强污泥泥浓度度510gMLVSS/L 消化池的容消化池的容积负荷荷较普通消化池大大提高普通消化池大大提高 可以直接可以直接处置置悬浮固体含量浮固体含量较高或高或颗粒粒较大的大的料液；料液； 出水的水出水的水质好，但需添加沉淀池、好，但需添加沉淀池、污泥回流和泥回流和脱气脱气设备； 混合液混合液难于在沉淀池中于在沉淀池中进展固液分展固液分别，污泥中泥中脱气不脱气不彻底，沉淀池中存在底，沉淀池中存在厌氧生化反响氧生化反响 1. 厌氧接触法厌氧接触法 n存在存在问题
21、：厌氧氧污泥上附着小的气泡，影泥上附着小的气泡，影响响污泥的沉淀；且泥的沉淀；且污泥在二沉池中泥在二沉池中还具有具有活性，活性，还会会继续产生沼气，有能生沼气，有能够导致已致已下沉的下沉的污泥上浮。泥上浮。n改良措施：改良措施： 真空脱气真空脱气设备真空度真空度为500mmH2O； 添加添加热交交换器，使器，使污泥泥骤冷，冷，暂时抑制抑制厌氧氧污泥的活性。泥的活性。2. 厌氧生物滤池厌氧生物滤池 l厌厌氧氧生生物物滤滤池池的的构构造造类类似似于于普普通通的的生生物物滤滤池池，但但池池顶顶密密封封，产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。l处置水所挟带
22、的生物膜，在滤后沉淀池分别。处置水所挟带的生物膜，在滤后沉淀池分别。l按按水水流流方方向向，厌厌氧氧生生物物滤滤池池可可分分为为：升升流流式式、降降流流式式和和升升流式混合型。流式混合型。2. 厌氧滤池厌氧滤池 l厌氧滤池厌氧滤池Anaerobic Filter，简称，简称AF是世界上是世界上最早运用的污水生物处置构筑物之一。最早运用的污水生物处置构筑物之一。l1891年，年，Scott-Moncrieff在英格兰建成了第一座在英格兰建成了第一座运用石质载体的池子，池子上部是滤层，污水自下运用石质载体的池子，池子上部是滤层，污水自下而上经过滤层，使污水得到净化。虽然这座池子只而上经过滤层，使污
23、水得到净化。虽然这座池子只供处置供处置10人生活污水，也未冠以厌氧生物滤池之名，人生活污水，也未冠以厌氧生物滤池之名，但本质上可以称作厌氧生物滤池的初次运用实例。但本质上可以称作厌氧生物滤池的初次运用实例。l到到20世纪世纪60年代，美国的年代，美国的McCarty等人将厌氧生等人将厌氧生物滤池开展成为第一个高速厌氧反响器，容积负荷物滤池开展成为第一个高速厌氧反响器，容积负荷可达可达10-15kgCOD/m3.d。 2. 厌氧滤池厌氧滤池 厌氧生物滤池的主要优点是：厌氧生物滤池的主要优点是：微微生生物物浓浓度度较较高高，能能接接受受较较高高的的有有机机负负荷及冲击负荷；荷及冲击负荷；泥龄长，泥
24、龄长，HRT较短，反响器的体积小；较短，反响器的体积小；启动时间短，短时间停运后再启动容易；启动时间短，短时间停运后再启动容易；不不需需搅搅拌拌和和回回流流污污泥泥，设设备备简简单单，操操作作方便，能耗低。方便，能耗低。2. 厌氧滤池厌氧滤池 AF工工艺计艺计算与算与设计设计的主要内容：的主要内容： 滤滤料的料的选择选择； 滤滤料体料体积积的的计计算；算； 布水系布水系统统的的设计设计； 沼气系沼气系统统的的设计设计。但目前尚无定型的但目前尚无定型的设计计设计计算程序。算程序。厌氧生物滤池的设计厌氧生物滤池的设计2. 厌氧滤池厌氧滤池 1) 滤滤料体料体积积的的计计算：算： V = Q Si
25、Se /LvCOD2) 常用常用设计设计参数：参数：有机容有机容积积去除去除负负荷可达荷可达0.512 kgCOD/m3.d；有机物去除率可达有机物去除率可达6095%；滤滤料料层层的高度的高度为为25m；相相邻进邻进水孔口水孔口间间隔隔12m 不大于不大于2m ；污污泥排放口泥排放口间间隔不大于隔不大于3m。厌氧生物滤池的设计厌氧生物滤池的设计2. 厌氧滤池厌氧滤池 3) 出水水质出水水质Se：取决于：取决于对处置后出水的水质要求；对处置后出水的水质要求；有机物去除率；有机物去除率；所采用的有机负荷的高低。所采用的有机负荷的高低。4) 有机容积负荷的影响要素：有机容积负荷的影响要素：废水水质
26、，包括有机物的种类和浓度；废水水质，包括有机物的种类和浓度；滤料性质；滤料性质；温度；温度；其它，如：其它，如：pH值、营养物、有毒物质浓度等。值、营养物、有毒物质浓度等。无可靠资料可自创时，小试或中试实验确定无可靠资料可自创时，小试或中试实验确定3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASBvUpflow Anaerobic Sludge BlanketUpflow Anaerobic Sludge Blanket，简称，简称UASB:UASB:是荷兰农业大学是荷兰农业大学1974197419781978年间研制年间研制出来的一种高效厌氧生物反响器。据出来的一种高效厌氧生物
27、反响器。据19931993年年的报道，国外至少已有的报道，国外至少已有300300多座消费规模处多座消费规模处置安装在运转，其中设备最大容积达置安装在运转，其中设备最大容积达15600m315600m3。2#3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB主要工艺特征：主要工艺特征： 在反响器的上部在反响器的上部设设置了气、固、液三相分置了气、固、液三相分别别器；器； 在反响器底部在反响器底部设设置了均匀布水系置了均匀布水系统统； 反响器内的反响器内的污污泥能构成泥能构成颗颗粒粒污污泥泥 直径直径0.54mm，湿比重湿比重1.041.08 ；具有良好的沉降性能和很高的；具有良好
28、的沉降性能和很高的产产甲甲烷烷活性。活性。3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB与与厌氧接触法及氧接触法及厌氧生物氧生物滤池相比，池相比，UASB的主要特点：的主要特点： 污泥的泥的颗粒化使反响器内的平均粒化使反响器内的平均浓度度50gVSS/L以上，以上，污泥泥龄普通普通为30天以上；天以上； 反响器的水力停留反响器的水力停留时间相相应较短；短； 反响器具有很高的容反响器具有很高的容积负荷；荷； 不不仅适于适于处置高、中置高、中浓度的有机工度的有机工业废水，也适于水，也适于处置低置低浓度的城市度的城市污水；水； 集生物反响和沉淀分集生物反响和沉淀分别于一体，构造于一
29、体，构造紧凑；凑； 无需无需设置填料，置填料，节省了省了费用，提高了容用，提高了容积利用率；利用率； 普通也无需普通也无需设置置搅拌拌设备，上升水流和沼气，上升水流和沼气产生的上生的上升气流起到升气流起到搅拌的作用；拌的作用； 构造构造简单，操作运，操作运转方便。方便。UASBUASB反响器的组成反响器的组成n进水配水系统进水配水系统n反响区反响区n三相分别器三相分别器n出水系统出水系统n气室气室n浮渣搜集系统浮渣搜集系统n排泥系统等排泥系统等3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASBUASBUASB反响器的型式反响器的型式1) 开敞式开敞式UASB反响器：顶部不加密封，
30、反响器：顶部不加密封，或仅加一层不太密封的盖板；多用于或仅加一层不太密封的盖板；多用于处置中、低浓度的有机废水；其构造处置中、低浓度的有机废水；其构造较简单，易于施工安装和维修。较简单，易于施工安装和维修。2) 封锁式封锁式UASB反响器：顶部加盖密封，反响器：顶部加盖密封，液面与池顶之间构成气室；主要适用液面与池顶之间构成气室；主要适用于高浓度有机废水的处置；与传统的于高浓度有机废水的处置；与传统的厌氧消化池有一定的类似，其池顶也厌氧消化池有一定的类似，其池顶也可以做成浮动盖式。可以做成浮动盖式。3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB3.3.升流式厌氧污泥反响器升流
31、式厌氧污泥反响器UASBUASBlUASB产生的剩余颗粒污泥在常温下可保管很长时产生的剩余颗粒污泥在常温下可保管很长时间而不损失活性，因此间而不损失活性，因此UASB采用剩余污泥接种，采用剩余污泥接种，可使反响器启动时间缩短到几天之内。可使反响器启动时间缩短到几天之内。l产气的搅拌作用使污泥床不断运动而与废水良好混产气的搅拌作用使污泥床不断运动而与废水良好混合，合， 因此因此UASB普通不易构成沟流。普通不易构成沟流。l由于没有填料，由于没有填料，UASB有更大的空间包容污泥，容有更大的空间包容污泥，容积负荷比其它厌氧处置工艺更高。积负荷比其它厌氧处置工艺更高。l由于没有填料，由于没有填料，U
32、ASB在投资和运转本钱上更节省，在投资和运转本钱上更节省，能耗低，操作维护相对简易。能耗低，操作维护相对简易。升流式厌氧污泥反响器的特点升流式厌氧污泥反响器的特点3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB优点：点： 反响器内反响器内污泥泥浓度高；度高； 有机有机负荷高，水力停留荷高，水力停留时间短，中温消化；短，中温消化； 反响器内反响器内设三相分三相分别器，普通无器，普通无污泥回流泥回流设备； 无混合无混合搅拌拌设备； 污泥床内不填泥床内不填载体，体，节省造价。省造价。缺陷：缺陷： 反响器内有短流的景象，影响反响器内有短流的景象，影响处置才干置才干 运运转启启动时间长，
33、对水水质和和负荷突荷突变比比较敏感敏感3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB设计计算的主要内容：算的主要内容： 池型池型选择、有效容、有效容积以及各主要以及各主要部位尺寸确部位尺寸确实定；定； 进水配水系水配水系统、出水系、出水系统、三相、三相分分别器等主要器等主要设备的的设计计算；算； 其它其它设备和管道如排泥和排渣系和管道如排泥和排渣系统等的等的设计计算。算。 UASB反响器的设计计算反响器的设计计算组成：组成：进水配水系统进水配水系统反响区反响区三相分别器三相分别器出水系统出水系统气室气室浮渣搜集系统浮渣搜集系统排泥系统等排泥系统等 颗颗粒粒污污泥的外泥的外观观
34、：卵形、球形、卵形、球形、丝丝形等；形等；其平均直径其平均直径为为1 mm，普通，普通为为0.12 mm，最大，最大可达可达35 mm；反响区底部的反响区底部的颗颗粒粒污污泥多以无机粒子作泥多以无机粒子作为为中心，中心，外包生物膜；外包生物膜；颗颗粒的中心多粒的中心多为为黑色，生物膜的黑色，生物膜的表表层层那么呈灰白色、淡黄色或暗那么呈灰白色、淡黄色或暗绿绿色等；色等；反响区上部的反响区上部的颗颗粒粒污污泥的泥的挥发挥发性相性相对较对较高；高；颗颗粒粒污污泥泥质软质软，有一定的，有一定的韧韧性和粘性。性和粘性。UASB反响器中的颗粒污泥反响器中的颗粒污泥 了解了解 颗颗粒粒污污泥的泥的组组成成
35、各各类类微微生生物物、无无机机矿矿物物以以及及有有机机的的胞胞外外多多聚聚物物等等，VSS/SS普通普通为为7090%；颗颗粒粒污污泥泥的的主主体体是是各各类类微微生生物物，包包括括水水解解发发酵酵菌菌、产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌、产产甲甲烷烷菌菌，有有时时还还会会有有硫硫酸酸盐盐复复原原菌等，菌等，细细菌菌总总数数为为141012个个/gVSS；颗颗粒粒污污泥泥中中C、H、N的的比比例例为为C约约为为4050%、H约约为为7%、N约约为为10%；灰灰分分含含量量因因接接种种污污泥泥的的来来源源、处处置置水水质质等等的的不不同同而而有有较较大大差差距距，普普通通灰灰分分含含量量可可达达8.855
36、%。胞胞外外多多聚聚物物：在在颗颗粒粒污污泥泥的的外外表表和和内内部部，透透明明发发亮亮的的粘粘液液状状物物质质，主主要要是是多多聚聚糖糖、蛋蛋白白质质和和糖糖醛醛酸酸等等；其存在有利于其存在有利于坚坚持持颗颗粒粒污污泥的泥的稳稳定性。定性。 3) 颗粒污泥的生物活性颗粒污泥的生物活性颗颗粒粒污污泥泥中中的的细细菌菌是是成成层层分分布布的的，即即外外层层中中占占优优势势的的细细菌菌是是水水解解发发酵酵菌菌，而而内内层层那那么是产甲烷菌；么是产甲烷菌；颗颗粒粒污污泥泥实实践践上上是是一一种种生生物物与与环环境境条条件件相相互互依依存存和和优优化化的的生生态态系系统统，各各种种细细菌菌构构成成了了
37、一一条条很很完完好好的的食食物物链链，有有利利于于种种间间氢氢和和种间乙酸的传送，因此其活性很高。种间乙酸的传送，因此其活性很高。3.3.升流式厌氧污泥反响器升流式厌氧污泥反响器UASBUASB4) 颗颗粒粒污污泥的培育条件泥的培育条件培育出高培育出高浓浓度、高活性的度、高活性的颗颗粒粒污污泥普通需求泥普通需求13个月；可个月；可以分以分为为三个三个阶阶段：启段：启动动期、期、颗颗粒粒污污泥构成期、泥构成期、颗颗粒粒污污泥泥成熟期。成熟期。影响影响颗颗粒粒污污泥构成的主要要素：泥构成的主要要素： 接种接种污污泥的泥的选择选择； 维维持持稳稳定的定的环环境条件，如温度、境条件，如温度、pH值值等
38、；等； 初始初始污污泥泥负负荷普通荷普通为为0.050.1 kgCOD/kgSS.d，容，容积负积负荷普通荷普通应应小于小于0.5 kgCOD/m3.d； 坚坚持反响器中低的持反响器中低的VFA浓浓度；度； 外外表水力表水力负负荷荷应应大于大于0.3 m3/m2.d，以，以坚坚持持较较大的水力分大的水力分级级作用，冲走作用，冲走轻质轻质的絮体的絮体污污泥；泥； 进进水水COD浓浓度不宜大于度不宜大于4000 mg/l，否那么可采取水回流或稀疏等措施；，否那么可采取水回流或稀疏等措施； 进进水水中可适当提供无机微粒，特中可适当提供无机微粒，特别别可以可以补补充充钙钙和和铁铁，同，同时应时应补补充
39、微量元素充微量元素(如如Ni、Co、Mo)。4.厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧膨胀床和厌氧流化床vAnaerobic Expanded/Fluidized Bed Reactor，简称，简称AEBR/AFBR：自创流态化技术的一种生物反响安：自创流态化技术的一种生物反响安装。装。v以小粒径载体石英砂、活性炭、沸石、塑料颗粒以小粒径载体石英砂、活性炭、沸石、塑料颗粒等，粒径多在等，粒径多在0.21mm为流化粒料，污水作为为流化粒料，污水作为流化介质，当污水以升流式经过粒料床体时，污水流化介质，当污水以升流式经过粒料床体时，污水上升流速使颗粒载体呈膨胀上升流速使颗粒载体呈膨胀/流化形状，污水与外流化形
40、状，污水与外表生长厌氧生物膜的颗粒载体不断接触反响，到达表生长厌氧生物膜的颗粒载体不断接触反响，到达厌氧生物反响处置污水的目的。厌氧生物反响处置污水的目的。 厌氧生物流化床厌氧生物流化床膨胀床：膨胀率膨胀床：膨胀率110120称称膨胀床，床体内膨胀床，床体内载体略有松动，载体略有松动，载体间空隙添加载体间空隙添加但仍坚持相互接但仍坚持相互接触。触。流化床：膨胀率流化床：膨胀率120170，上升流速增大到上升流速增大到可以使载体在床可以使载体在床体内自在运动而体内自在运动而互不接触。互不接触。出水回流：使载出水回流：使载体颗粒在反响器体颗粒在反响器内膨胀或构成流内膨胀或构成流化形状；化形状； 4
41、.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床v流态化可以最大程度使厌氧污泥与污水接触流态化可以最大程度使厌氧污泥与污水接触v颗粒与流体相对运动速度高，液膜分散阻力小。此颗粒与流体相对运动速度高，液膜分散阻力小。此外，颗粒外表生物膜厚度小，传质作用强。因此，外，颗粒外表生物膜厚度小，传质作用强。因此，生物化学过程进展较快，污水在反响器内的水力停生物化学过程进展较快，污水在反响器内的水力停留时间短，处置效率高。留时间短，处置效率高。v抑制了厌氧生物滤池存在的堵塞和沟流问题。抑制了厌氧生物滤池存在的堵塞和沟流问题。v高容积负荷使反响器体积减小，同时，由于其高度高容积负荷使反响器体积减小，同时，由于其高度与直径比
42、例大于其它厌氧反响器，因此，厌氧生物与直径比例大于其它厌氧反响器，因此，厌氧生物流化床占地面积小。流化床占地面积小。 厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床的主要特点流化床的主要特点厌氧流化床存在的主要问题厌氧流化床存在的主要问题v为了实现良好的流态化并使污泥与填料不致从反响为了实现良好的流态化并使污泥与填料不致从反响器流失，必需使生物膜颗粒坚持均匀的外形、大小器流失，必需使生物膜颗粒坚持均匀的外形、大小和密度，但这在工程上是难以实现的，因此，稳定和密度，但这在工程上是难以实现的，因此，稳定的流态化液难以保证。的流态化液难以保证。v为了获得高的水流速度以保证流态化，流化床需求为了获得高的水流速度以保证流态化
43、，流化床需求大量的回流水，导致能耗增大，本钱提高。大量的回流水，导致能耗增大，本钱提高。v流化床设计中的一个重要问题是底部进水的均匀分流化床设计中的一个重要问题是底部进水的均匀分布，虽然出现了多种布水方式，但在消费规模的设布，虽然出现了多种布水方式，但在消费规模的设备中，均匀布水是非常困难的。备中，均匀布水是非常困难的。 4.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床5.厌氧生物转盘厌氧生物转盘ARBCvAnaerobic Rotating Biological Contactor Process，是，是Pretorius等等人于人于1975年废水反硝化脱氮处置时年废水反硝化脱氮处置时提出的，提出的，19
44、80年年Tati等人开展了等人开展了ARBC用于处置有机废水的实验研用于处置有机废水的实验研讨任务。讨任务。v厌氧生物氧生物转盘的构造的构造v同同“好好类似，不同的是似，不同的是ARBC反响反响器是加盖密器是加盖密闭的，的，圆盘全部浸没于水全部浸没于水中。中。v厌氧生物转盘的组成厌氧生物转盘的组成v盘片盘片v密封的反响槽密封的反响槽v转轴转轴v驱动安装驱动安装微生物浓度高，有机负荷高，微生物浓度高，有机负荷高，HRT短，耐冲击负荷才干短，耐冲击负荷才干强强转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜坚持较高活性转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜坚持较高活性废水沿程度方向流动，反响槽高度小，节省了提升高度废水
45、沿程度方向流动，反响槽高度小，节省了提升高度普通不需回流，节能且便于操作普通不需回流，节能且便于操作不会发生堵塞，可处置含较高不会发生堵塞，可处置含较高SS的有机废水的有机废水多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处置效果多采用多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处置效果更好更好运转管理方便运转管理方便缺陷盘片本钱较高，使安装造价较高缺陷盘片本钱较高，使安装造价较高厌氧生物转盘的特点厌氧生物转盘的特点目前还多处于小试阶段目前还多处于小试阶段国外：对多种废水如牛奶废水、奶牛粪、生国外：对多种废水如牛奶废水、奶牛粪、生活污水等的研讨阐明：活污水等的研讨阐明： 在进水在进水TOC为为1106000m
46、g/L的范围内，的范围内，TOC的去除率可达的去除率可达6080%，有机负荷可达，有机负荷可达20gTOC/m3.d国内：对玉米淀粉废水和酵母废水的研讨阐国内：对玉米淀粉废水和酵母废水的研讨阐明：其明：其COD去除率可达去除率可达7090%，有机容积，有机容积负荷可高达负荷可高达3070 gCOD/m3.d厌氧生物转盘的运用情况厌氧生物转盘的运用情况了解了解水力停留时间水力停留时间进水水质进水水质有机负荷率有机负荷率系统的分级系统的分级影响厌氧生物转盘运转性能的要素影响厌氧生物转盘运转性能的要素6.厌氧挡板式反响器厌氧挡板式反响器ABRvAnaerobic Baffled ReactorABR
47、是美国是美国Macarty于于1982年开发的一种新型厌氧活性污泥法。年开发的一种新型厌氧活性污泥法。vABR的开发：的开发：v与与UASB19741978同步同步v由厌氧生物转盘由厌氧生物转盘19751980开展而来：开展而来：ARBC的的转盘不动，全为固定盘转盘不动，全为固定盘ARBCv构造及工艺流程构造及工艺流程v在反响器中设置多个垂直挡板，将反响器分在反响器中设置多个垂直挡板，将反响器分隔为数个上向流和下向流的小室，使废水循隔为数个上向流和下向流的小室，使废水循序流过这些小室；序流过这些小室；v上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较窄，窄，60O导
48、流板便于送水入上向流的中心，导流板便于送水入上向流的中心，使泥水充分混合，坚持较高的污泥浓度；使泥水充分混合，坚持较高的污泥浓度；v相当于多个相当于多个UASB反响器的串联；当废水浓反响器的串联；当废水浓度过高时，可将处置后的出水回流坚持进度过高时，可将处置后的出水回流坚持进水水510g/L。v系列系列UASBUASB串连，具备串连，具备UASBUASB的工艺特点；的工艺特点；v良好的生物固体截留才干，无需三相分别器；良好的生物固体截留才干，无需三相分别器；v推流串连，良好的生物分布；推流串连，良好的生物分布；v工艺简单，投资省，运转费用低；工艺简单，投资省，运转费用低；v耐冲击负荷才干强，顺
49、应范围广；耐冲击负荷才干强，顺应范围广；v固液分别效果好，出水水质好；固液分别效果好，出水水质好；v运转稳定，维护操作简便；运转稳定，维护操作简便；ABR的主要特点的主要特点7. 复合复合厌厌氧法氧法l一个设备内由几种厌氧反响器复合而成的厌氧处置法一个设备内由几种厌氧反响器复合而成的厌氧处置法l目前开发的多为目前开发的多为UASB+AF复合而成的升流式厌氧污复合而成的升流式厌氧污泥床过滤器泥床过滤器Upflow Blanket Filter, UBF，曾经工，曾经工程运用，效果良好。程运用，效果良好。l实践工程中，为减小占地，需求实践工程中，为减小占地，需求UASB向空中开展，向空中开展，但但
50、UASB反响区反响区 4m，上部空间发扬作用不大。为减，上部空间发扬作用不大。为减小占地又发扬空间的降解作用，提出了小占地又发扬空间的降解作用，提出了UBF，即在，即在UASB污泥层或悬浮层上部加填料，填料上附着污泥层或悬浮层上部加填料，填料上附着微生物，起到污泥拦截和添加生物量的作用。微生物，起到污泥拦截和添加生物量的作用。8. 两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺 实现了生物相的分别，使产酸相和产甲烷相分别在最优实现了生物相的分别，使产酸相和产甲烷相分别在最优条件下运转，确保发扬两大类微生物各自优势所需的条条件下运转，确保发扬两大类微生物各自优势所需的条件，大幅度提高了废水处置才干和反响器的运
51、转稳定性，件，大幅度提高了废水处置才干和反响器的运转稳定性，又进一步提高了厌氧法处置废水的才干和范围。又进一步提高了厌氧法处置废水的才干和范围。 8. 两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺 主要特征：主要特征： 产酸相反响器可以在高的酸相反响器可以在高的负荷下运荷下运转，产甲甲烷相反响器也在最正确的任相反响器也在最正确的任务形状下运形状下运转，总体体负荷比荷比单相工相工艺有明有明显提高。提高。 两相两相厌氧消化工氧消化工艺运运转相相对稳定，接受冲定，接受冲击负荷的才干荷的才干强。 当当污水中含有大量硫酸水中含有大量硫酸盐等抑制物等抑制物时，经过在两相反响器中在两相反响器中间增增设H2S等有害物等有
52、害物质脱除安脱除安装，降低装，降低产甲甲烷菌受抑制的程度。菌受抑制的程度。 工工艺系系统相相对复复杂。14.4 水解酸化好氧生物水解酸化好氧生物处处置工置工艺艺水解酸化工艺与厌氧发酵的区别：水解酸化工艺与厌氧发酵的区别：1 1水解酸化工艺将厌氧反响控制在水解、酸化水解酸化工艺将厌氧反响控制在水解、酸化阶段，此阶段的微生物主要是水解、产酸菌。在阶段，此阶段的微生物主要是水解、产酸菌。在水解阶段，固体物质降解为溶解性物质，大分子水解阶段，固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质。在产酸阶段，碳水化合物质降解为小分子物质。在产酸阶段，碳水化合物降解为脂肪酸。由于反响交叉进展，速度快，物降
53、解为脂肪酸。由于反响交叉进展，速度快，两个阶段难以分开，工程上用作好氧生物处置的两个阶段难以分开，工程上用作好氧生物处置的预处置。预处置。水解酸化好氧生物水解酸化好氧生物水解酸化好氧生物水解酸化好氧生物处处置工置工置工置工艺艺2 2不需求密闭，不需求三相分别器，不需求加热，不需求密闭，不需求三相分别器，不需求加热，便于维护运转。便于维护运转。3 3由于反响控制在酸化阶段，无不良气味产生。由于反响控制在酸化阶段，无不良气味产生。4 4水解酸化工艺反响速度快，池体容积小，水解酸化工艺反响速度快，池体容积小，造价低。造价低。5 5由于固体物质的降解，污泥的由于固体物质的降解，污泥的VSSVSS降低，
54、剩余降低，剩余污泥量少。污泥量少。水解酸化工艺与厌氧发酵的区别水解酸化工艺与厌氧发酵的区别城市污水水解酸化好氧生物处置典型流程：城市污水水解酸化好氧生物处置典型流程：v水解酸化池前要有预处置措施，包括粗、细格栅和沉水解酸化池前要有预处置措施，包括粗、细格栅和沉砂池等，以防止堵塞水解酸化池布水系统。砂池等，以防止堵塞水解酸化池布水系统。v沉砂池普通不用曝气沉砂池，宜选用旋流式沉砂池，沉砂池普通不用曝气沉砂池，宜选用旋流式沉砂池，以便为后续的水解酸化工艺发明比较好的环境条件。以便为后续的水解酸化工艺发明比较好的环境条件。v二沉池排出的剩余污泥进入水解酸化池，并定期从悬二沉池排出的剩余污泥进入水解酸
55、化池，并定期从悬浮污泥层排放剩余污泥，经浓缩与机械脱水后外运。浮污泥层排放剩余污泥，经浓缩与机械脱水后外运。 水解酸化水解酸化-好氧处置工艺的技术特征好氧处置工艺的技术特征可生化性提高，使得后续好氧生物处置的难度减小，可生化性提高，使得后续好氧生物处置的难度减小，好氧生物处置的好氧生物处置的HRT可以缩短。可以缩短。耐进水冲击负荷才干强。耐进水冲击负荷才干强。对于城市污水，水解酸化过程可大幅度地去除废水中对于城市污水，水解酸化过程可大幅度地去除废水中悬浮物或有机物，减轻后续好氧处置工艺负担。悬浮物或有机物，减轻后续好氧处置工艺负担。水解酸化水解酸化-好氧工艺所产生的剩余污泥，必要时可回流好氧工
56、艺所产生的剩余污泥，必要时可回流至水解酸化段，添加水解酸化段的污泥浓度，且降低至水解酸化段，添加水解酸化段的污泥浓度，且降低整个工艺的产泥量、并提高剩余污泥的稳定性。整个工艺的产泥量、并提高剩余污泥的稳定性。水解酸化设备在处置城市污水时，常用作初沉池，一水解酸化设备在处置城市污水时，常用作初沉池，一池多用。池多用。水解酸化阶段的微生物多为兼性菌，种类多，生长快，水解酸化阶段的微生物多为兼性菌，种类多，生长快，对环境条件顺应性强，环境条件宽松，易于管理和控对环境条件顺应性强，环境条件宽松，易于管理和控制。制。水解酸化水解酸化+好氧工艺的运用好氧工艺的运用v难降解工业废水处置难降解工业废水处置v纺织印染废水纺织印染废水v含聚乙烯醇含聚乙烯醇PVAPVA和外表活性剂废和外表活性剂废水水v涤纶纺丝油剂废水涤纶纺丝油剂废水v城市污水处置城市污水处置v现有污水处置厂改造现有污水处置厂改造v新建污水处置厂设计新建污水处置厂设计
