工业废水的生物处理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

Ch14 工业废水生物处理工业废水生物处理 v工业废水可生化性工业废水可生化性v工业废水好氧生物处理工业废水好氧生物处理v活性污泥法活性污泥法v生物膜法生物膜法v工业废水厌氧生物处理工业废水厌氧生物处理v工业废水厌氧好氧串联生物处理工业废水厌氧好氧串联生物处理第1页14.1 工业废水可生化性工业废水可生化性（一）工业废水可生化性评价方法（一）工业废水可生化性评价方法：v水质标准法（水质标准法（BOD/CODBOD/COD）v微生物耗氧速率法微生物耗氧速率法v脱氢酶活性法脱氢酶活性法v有机化合物分子结构评价法有机化合物分子结构评价法第2页（二）可生化性评价试验应注意问题（二）可生化性评价试验应注意问题：v生物处理方法；生物处理方法；v微生物起源及浓度；微生物起源及浓度；v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。第3页14.2 工业废水好氧生物处理工业废水好氧生物处理（一）活性污泥法（一）活性污泥法(Activated Sludge Process)v传统活性污泥法传统活性污泥法(Traditional Activated Sludge Process)v氧化沟氧化沟(Oxidation Ditch)vSBR(Sequencing Batched Reactor)第4页（二）生物膜法（二）生物膜法(Bio-film Process)v接触氧化法接触氧化法(Contact Oxidation Process)v生物转盘生物转盘(Biological Rotating Contactor)v生物滤池生物滤池(Biological Filter)第5页14.3 工业废水生物处理工业废水生物处理l废水厌氧生物处理是环境工程与能源废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中一项主要技术工程中一项主要技术l可用于处理有机污泥和高浓度有机废可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水水，也用于处理中、低浓度有机废水第6页（一）厌氧生物处理（一）厌氧生物处理原理原理废水厌氧生物处理废水厌氧生物处理：指在无氧条件下，借助厌氧微：指在无氧条件下，借助厌氧微生物新陈代谢作用分解废水中有机物质，并使之生物新陈代谢作用分解废水中有机物质，并使之转变为小分子无机物质处理过程。转变为小分子无机物质处理过程。1979年出现了厌氧消化三阶段理论年出现了厌氧消化三阶段理论，主要包含：，主要包含：第7页第一阶段第一阶段水解发酵阶段水解发酵阶段，复杂有机物在厌氧菌胞外酶作用下，复杂有机物在厌氧菌胞外酶作用下，首先被分解成简单有机物；这些简单有机物在产酸菌作首先被分解成简单有机物；这些简单有机物在产酸菌作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸和丁酸等脂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。肪酸和醇类等。第二阶段第二阶段产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸菌作用下，把第一，在产氢产乙酸菌作用下，把第一阶段产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙酸等阶段产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化为乙酸等物质。物质。第三阶段第三阶段产甲烷阶段产甲烷阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段，产甲烷细菌利用第一阶段和第二阶段产生乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。产生乙酸、二氧化碳和氢转化为甲烷。第8页（二）厌氧生物处理特点（二）厌氧生物处理特点与好氧生物处理法相比优点：与好氧生物处理法相比优点：应用范围广：应用范围广：适于适于处处理中、高理中、高浓浓度度废废水水；几；几百到上万吨规模；百到上万吨规模；能耗低，是好氧处理能耗低，是好氧处理1015%；且能且能够产够产生大量能源生大量能源；负负荷高（荷高（510kgBOD/m3.d，是好氧，是好氧10倍），倍），占地少占地少；剩下污泥量少（剩下污泥量少（是好氧是好氧1/20），且其浓缩性），且其浓缩性和脱水性能良好。和脱水性能良好。第9页对对氮、磷氮、磷营营养物需求量少养物需求量少（BOD:N:P=200400:5:1）厌氧处理过程有一定杀菌作用；厌氧处理过程有一定杀菌作用；厌氧活性污泥能够长久贮存（厌氧活性污泥能够长久贮存（可保留可保留一年以上），可一年以上），可间间断或季断或季节节性运行性运行。第10页与好氧生物与好氧生物处处理法相比理法相比缺缺点：点：n处处理后出水水理后出水水质较质较差，差，难难以直接达以直接达标标，普通需要，普通需要进进行后行后处处理（普通在理（普通在厌厌氧氧处处理后串理后串联联好氧好氧处处理）。理）。n因因为厌为厌氧氧细细菌增殖菌增殖迟缓迟缓，厌厌氧反氧反应应器首次开启器首次开启过过程需程需时较长时较长，普通需要，普通需要812周周时间时间才能完成。才能完成。n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，操敏感，操作控制原因比作控制原因比较较复复杂杂，操作不妥可能造成反，操作不妥可能造成反应应器器运行条件运行条件恶恶化（化（产产生臭味和腐生臭味和腐蚀蚀性气体）。性气体）。第11页（三）厌氧生物处理主要影响原因（三）厌氧生物处理主要影响原因温度温度：产甲烷菌温度范围是：产甲烷菌温度范围是560，在，在35和和53上下能够分别取得较高消化效率，温度为上下能够分别取得较高消化效率，温度为4045时，厌氧消化效率较低。各种产甲烷时，厌氧消化效率较低。各种产甲烷菌适宜范围不一致，且最适温度范围较小菌适宜范围不一致，且最适温度范围较小pH值值：产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，产酸：产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，产酸细菌适宜细菌适宜pH值值4.58.0；产甲烷菌最适；产甲烷菌最适pH值值7.07.2，适宜，适宜pH值值6.67.4第12页有机负荷有机负荷：在一定范围内，伴随有机负荷提升，产：在一定范围内，伴随有机负荷提升，产气率趋向下降，而消化器容积产气量则增多。气率趋向下降，而消化器容积产气量则增多。有机负荷过高，会使消化系统中污泥流失速率有机负荷过高，会使消化系统中污泥流失速率大于增加速率而降低消化效率；有机负荷过低，大于增加速率而降低消化效率；有机负荷过低，物料产气率即使能够提升，但容积产生率降低，物料产气率即使能够提升，但容积产生率降低，反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，而增加投资和运行费用。而增加投资和运行费用。厌氧活性污泥厌氧活性污泥：厌氧活性污泥浓度和性状与消化效：厌氧活性污泥浓度和性状与消化效能有亲密关系。在一定范围内，活性污泥浓度能有亲密关系。在一定范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化效率也愈高，但到了一定程度愈高，厌氧消化效率也愈高，但到了一定程度后，效率提升不再显著。后，效率提升不再显著。第13页有毒物质有毒物质：厌氧系统中有毒物质会不一样程度地对：厌氧系统中有毒物质会不一样程度地对过程产生抑制作用，通常包含有毒有机物、重过程产生抑制作用，通常包含有毒有机物、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还原电位氧化还原电位：产甲烷菌初始繁殖环境条件是氧化：产甲烷菌初始繁殖环境条件是氧化还原电位不能高于还原电位不能高于-0.3V。在厌氧消化全过程。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为还原电位为0.1-0.1V，而在产甲烷阶段，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为氧化还原电位须控制为-0.3-0.35V（中温消（中温消化）与化）与-0.56-0.6V（高温消化）（高温消化）搅拌和混合搅拌和混合：搅拌可消除池内梯度，增加食料与微：搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间接触，防止产生分层，促进沼气分离，生物之间接触，防止产生分层，促进沼气分离，显著地提升消化效率显著地提升消化效率第14页第一代厌氧反应工艺第一代厌氧反应工艺：1880s1950s开发，开发，HRT长，效率低。长，效率低。第二代厌氧反应工艺第二代厌氧反应工艺：1960s开始，以提升厌氧开始，以提升厌氧微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目标。为目标。第三代厌氧反应工艺第三代厌氧反应工艺：1990s后，微生物以颗粒后，微生物以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积生物量更高，能承受更高水力负荷，位容积生物量更高，能承受更高水力负荷，并含有较高有机污染物净化效能。并含有较高有机污染物净化效能。（五）厌氧生物反应器（五）厌氧生物反应器第15页n第一代厌氧反应工艺：n1950s以前开发，经典代表：n城市污水：1881年法国Mouras自动净化器：1891年英国Moncriff装有填料升流式反应器：1895年，英国设计化粪池（Septic Tank）；19，德国Imhoff池（双层沉淀池）；n剩下污泥：各种厌氧消化池等。第16页特点：特点：n处理废水同时，也处理沉淀下来污泥处理废水同时，也处理沉淀下来污泥nHRT长长（污泥处理时（污泥处理时:长达长达90天，当前天，当前WWTP污泥污泥处理处理2030天）；天）；n处理效率低，处理效果不好处理效率低，处理效果不好；（因为废水与污；（因为废水与污泥不分隔而影响出水水质；双层沉淀池则有了很大泥不分隔而影响出水水质；双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下层消化池）改进，有上层沉淀池和下层消化池）n含有浓臭气味（含有浓臭气味（原污泥中含有有机氮或硫酸盐等原污泥中含有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）在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢）第17页第二代厌氧反应工艺第二代厌氧反应工艺：1960s开始，以提升厌氧微开始，以提升厌氧微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目标，标，SRT与与HRT分离。分离。经典代表：厌氧接触池、厌氧滤池（经典代表：厌氧接触池、厌氧滤池（AF）、升流）、升流式厌氧污泥床（式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（）、厌氧流化床（AFB）、）、厌氧附着膜膨胀床（厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）等。）等。与第一代厌氧工艺相比，第二代工艺愈加重视对系与第一代厌氧工艺相比，第二代工艺愈加重视对系统环境条件控制，反应器中通常增加了温控设统环境条件控制，反应器中通常增加了温控设施和搅拌装置，经过不一样运行方式在反应器施和搅拌装置，经过不一样运行方式在反应器内保持很高浓度生物量。内保持很高浓度生物量。第18页特点特点：nSRT长，厌氧微生物浓度高；长，厌氧微生物浓度高；nSRT与与HRT分离，分离，HRT短；短；n效率高。效率高。第19页第三代厌氧反应工艺第三代厌氧反应工艺：1990s后，微生物以后，微生物以颗粒污泥颗粒污泥固固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积生物量定化方式存在于反应器中，反应器单位容积生物量更高，能承受更高水力负荷，并含有较高有机污染更高，能承受更高水力负荷，并含有较高有机污染物净化效能，含有较大高径比，占地面积小等。物净化效能，含有较大高径比，占地面积小等。经典工艺有：厌氧膨胀颗粒污泥床（经典工艺有：厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧内）、厌氧内循环反应器循环反应器(IC)、升流式厌氧污泥床过滤器等。、升流式厌氧污泥床过滤器等。EGSB反应器：利用外加出水循环使反应器内部形成很反应器：利用外加出水循环使反应器内部形成很高上升流速，提升反应器内基质与微生物之间接触和高上升流速，提升反应器内基质与微生物之间接触和反应，能够在较低温度下处理较低浓度有机废水，如反应，能够在较低温度下处理较低浓度有机废水，如城市废水等；城市废水等；IC反应器：主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌反应器：主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生大量沼气形成内部混合液充分氧生物过程本身所产生大量沼气形成内部混合液充分循环与混合，能够到达更高有机负荷循环与混合，能够到达更高有机负荷。第20页厌氧生物处理技术厌氧生物处理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（Anaerobic 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)厌氧内循环反应器厌氧内循环反应器（Internal Circulation,IC）两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺(Anaerobic Digester)第21页1.厌氧接触法厌氧接触法 l机械、水力或压缩沼气搅拌：完全混合状态机械、水力或压缩沼气搅拌：完全混合状态l真空脱气装置：脱气，提升沉淀池中混合液固真空脱气装置：脱气，提升沉淀池中混合液固液分离效果液分离效果l沉淀池、沉淀污泥回流至消化池：沉淀池、沉淀污泥回流至消化池：SRT与与HRT分离，保持污泥浓度，降低分离，保持污泥浓度，降低HRT第22页1.厌氧接触法厌氧接触法 厌氧细菌生长迟缓，基本能够作到不从系统中排厌氧细菌生长迟缓，基本能够作到不从系统中排放剩下污泥，则放剩下污泥，则Qw=0：第23页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，为满足产甲烷菌生长繁殖，中温条件下，为满足产甲烷菌生长繁殖，SRT要求要求2030d，所以厌氧消化池，所以厌氧消化池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，则越小，则HRT能够越短。能够越短。第24页1.厌氧接触法厌氧接触法 厌氧接触法含有以下特点：厌氧接触法含有以下特点：耐冲击能力强耐冲击能力强（污泥浓度（污泥浓度510gMLVSS/L）消化池容积负荷较普通消化池大大提升消化池容积负荷较普通消化池大大提升 能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液；液；出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气设备；气设备；混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中脱气不彻底，沉淀池中存在厌氧生化反应脱气不彻底，沉淀池中存在厌氧生化反应 第25页1.厌氧接触法厌氧接触法 n存在问题：厌氧污泥上附着小气泡，影响存在问题：厌氧污泥上附着小气泡，影响污泥沉淀；且污泥在二沉池中还含有活性，污泥沉淀；且污泥在二沉池中还含有活性，还会继续产生沼气，有可能造成已下沉污还会继续产生沼气，有可能造成已下沉污泥上浮。泥上浮。n改进办法：改进办法：真空脱气设备（真空度为真空脱气设备（真空度为500mmH2O）；）；增加热交换器，使污增加热交换器，使污泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥活性。泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥活性。第26页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结结构构类类似似于于普普通通生生物物滤滤池池，但但池池顶顶密密封封，产产生沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。生沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。l处理水所挟带生物膜，在滤后沉淀池分离。处理水所挟带生物膜，在滤后沉淀池分离。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。第27页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）是世界上最早使用污水生物处理构筑物之一。最早使用污水生物处理构筑物之一。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使用石质载体池子，池子上部是滤层，污水自下而使用石质载体池子，池子上部是滤层，污水自下而上经过滤层，使污水得到净化。即使这座池子只供上经过滤层，使污水得到净化。即使这座池子只供处理处理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，但实质上能够称作厌氧生物滤池首次应用实例。但实质上能够称作厌氧生物滤池首次应用实例。l到到20世纪世纪60年代，美国年代，美国McCarty等人将厌氧生物等人将厌氧生物滤池发展成为第一个高速厌氧反应器，容积负荷可滤池发展成为第一个高速厌氧反应器，容积负荷可达达10-15kgCOD/m3.d。第28页2.厌氧滤池厌氧滤池 厌氧生物滤池主要优点是：厌氧生物滤池主要优点是：n微微生生物物浓浓度度较较高高，能能承承受受较较高高有有机机负负荷荷及及冲击负荷；冲击负荷；n泥龄长，泥龄长，HRT较短，反应器体积小；较短，反应器体积小；n开启时间短，短时间停运后再开启轻易；开启时间短，短时间停运后再开启轻易；n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，操操作作方方便，能耗低。便，能耗低。第29页2.厌氧滤池厌氧滤池 AF工艺计算与设计主要内容：工艺计算与设计主要内容：滤料选择；滤料选择；滤料体积计算；滤料体积计算；布水系统设计；布水系统设计；沼气系统设计。沼气系统设计。但当前尚无定型设计计算程序。但当前尚无定型设计计算程序。厌氧生物滤池设计厌氧生物滤池设计第30页2.厌氧滤池厌氧滤池 1)滤料体积计算：滤料体积计算：V=Q（Si Se）/LvCOD2)惯用设计参数：惯用设计参数：n有机容积去除负荷可达有机容积去除负荷可达0.512 kgCOD/m3.d；n有机物去除率可达有机物去除率可达6095%；n滤料层高度为滤料层高度为25m；n相邻进水孔口距离相邻进水孔口距离12m（小于（小于2m）；）；n污泥排放口距离小于污泥排放口距离小于3m。厌氧生物滤池设计厌氧生物滤池设计第31页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n对处理后出水水质要求；对处理后出水水质要求；n有机物去除率；有机物去除率；n所采取有机负荷高低。所采取有机负荷高低。4)有机容积负荷影响原因：有机容积负荷影响原因：n废水水质，包含有机物种类和浓度；废水水质，包含有机物种类和浓度；n滤料性质；滤料性质；n温度；温度；n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。（无可靠资料可借鉴时，小试或中试试验确定）（无可靠资料可借鉴时，小试或中试试验确定）第32页3.3.升流式厌氧污泥反应器升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）vUpflow 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一个高效厌氧生物反应器。据出来一个高效厌氧生物反应器。据19931993年报年报道，国外最少已经有道，国外最少已经有300300多座生产规模处理多座生产规模处理装置在运行，其中设备最大容积达装置在运行，其中设备最大容积达15600m15600m3 3。2#第33页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）主要工艺特征：主要工艺特征：在反应器上部设置了气、固、液三相分离器；在反应器上部设置了气、固、液三相分离器；在反应器底部设置了均匀布水系统；在反应器底部设置了均匀布水系统；反应器内污泥能形成颗粒污泥（直径反应器内污泥能形成颗粒污泥（直径0.54mm，湿比重湿比重1.041.08）；含有良好沉降性能和很高产甲）；含有良好沉降性能和很高产甲烷活性烷活性。第34页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）与厌氧接触法及厌氧生物滤池相比，与厌氧接触法及厌氧生物滤池相比，UASB主要特点：主要特点：污泥颗粒化使反应器内平均浓度污泥颗粒化使反应器内平均浓度50gVSS/L以上，污以上，污泥龄普通为泥龄普通为30天以上；天以上；反应器水力停留时间对应较短；反应器水力停留时间对应较短；反应器含有很高容积负荷；反应器含有很高容积负荷；不但适于处理高、中浓度有机工业废水，也适于处理不但适于处理高、中浓度有机工业废水，也适于处理低浓度城市污水；低浓度城市污水；集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；无需设置填料，节约了费用，提升了容积利用率；无需设置填料，节约了费用，提升了容积利用率；普通也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生上升普通也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生上升气流起到搅拌作用；气流起到搅拌作用；结构简单，操作运行方便。结构简单，操作运行方便。第35页UASBUASB反应器组成反应器组成n进水配水系统进水配水系统n反应区反应区n三相分离器三相分离器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.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）第36页UASBUASB反应器型式反应器型式1)开敞式开敞式UASB反应器：顶部不加密封，反应器：顶部不加密封，或仅加一层不太密封盖板；多用于处或仅加一层不太密封盖板；多用于处理中、低浓度有机废水；其结构较简理中、低浓度有机废水；其结构较简单，易于施工安装和维修。单，易于施工安装和维修。2)封闭式封闭式UASB反应器：顶部加盖密封，反应器：顶部加盖密封，液面与池顶之间形成气室；主要适合液面与池顶之间形成气室；主要适合用于高浓度有机废水处理；与传统厌用于高浓度有机废水处理；与传统厌氧消化池有一定类似，其池顶也能够氧消化池有一定类似，其池顶也能够做成浮动盖式。做成浮动盖式。3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）第37页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）lUASB产生剩下颗粒污泥在常温下可保留很长时间产生剩下颗粒污泥在常温下可保留很长时间而不损失活性，所以而不损失活性，所以UASB采取剩下污泥接种，可采取剩下污泥接种，可使反应器开启时间缩短到几天之内。使反应器开启时间缩短到几天之内。l产气搅拌作用使污泥床不停运动而与废水良好混合，产气搅拌作用使污泥床不停运动而与废水良好混合，所以所以UASB普通不易形成沟流。普通不易形成沟流。l因为没有填料，因为没有填料，UASB有更大空间容纳污泥，容积有更大空间容纳污泥，容积负荷比其它厌氧处理工艺更高。负荷比其它厌氧处理工艺更高。l因为没有填料，因为没有填料，UASB在投资和运行成本上更节约，在投资和运行成本上更节约，能耗低，操作维护相对简易。能耗低，操作维护相对简易。升流式厌氧污泥反应器特点升流式厌氧污泥反应器特点第38页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）优点：优点：反应器内污泥浓度高；反应器内污泥浓度高；有机负荷高，水力停留时间短，中温消化；有机负荷高，水力停留时间短，中温消化；反应器内设三相分离器，普通无污泥回流设备；反应器内设三相分离器，普通无污泥回流设备；无混合搅拌设备；无混合搅拌设备；污泥床内不填载体，节约造价。污泥床内不填载体，节约造价。缺点：缺点：反应器内有短流现象，影响处理能力反应器内有短流现象，影响处理能力 运行开启时间长，对水质和负荷突变比较敏感运行开启时间长，对水质和负荷突变比较敏感第39页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）设计计算主要内容：设计计算主要内容：池型选择、有效容积以及各主要池型选择、有效容积以及各主要部位尺寸确实定；部位尺寸确实定；进水配水系统、出水系统、三相进水配水系统、出水系统、三相分离器等主要设备设计计算；分离器等主要设备设计计算；其它设备和管道如排泥和排渣系其它设备和管道如排泥和排渣系统等设计计算。统等设计计算。UASB反应器设计计算反应器设计计算组成：组成：进水配水系统进水配水系统反应区反应区三相分离器三相分离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第40页 颗粒污泥外观：颗粒污泥外观：卵形、球形、丝形等；卵形、球形、丝形等；其平均直径为其平均直径为1 mm，普通为，普通为0.12 mm，最大可，最大可达达35 mm；反应区底部颗粒污泥多以无机粒子作为关键，外反应区底部颗粒污泥多以无机粒子作为关键，外包生物膜；颗粒关键多为黑色，生物膜表层则呈包生物膜；颗粒关键多为黑色，生物膜表层则呈灰白色、淡黄色或暗绿色等；灰白色、淡黄色或暗绿色等；反应区上部颗粒污泥挥发性相对较高；颗粒污泥反应区上部颗粒污泥挥发性相对较高；颗粒污泥质软，有一定韧性和粘性。质软，有一定韧性和粘性。UASB反应器中颗粒污泥反应器中颗粒污泥（了解）（了解）第41页 颗粒污泥组成颗粒污泥组成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胞胞外外多多聚聚物物等等，VSS/SS普通为普通为7090%；颗颗粒粒污污泥泥主主体体是是各各类类微微生生物物，包包含含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还还原原菌等，细菌总数为菌等，细菌总数为141012个个/gVSS；颗颗粒粒污污泥泥中中C、H、N百百分分比比为为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起起源源、处处理理水水质质等等不不一一样样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%。胞胞外外多多聚聚物物：在在颗颗粒粒污污泥泥表表面面和和内内部部，透透明明发发亮亮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；其存在有利于保持颗粒污泥稳定性。其存在有利于保持颗粒污泥稳定性。第42页3)颗粒污泥生物活性颗粒污泥生物活性颗颗粒粒污污泥泥中中细细菌菌是是成成层层分分布布，即即外外层层中中占占优优势势细细菌菌是是水水解解发发酵酵菌菌，而而内内层层则则是是产产甲烷菌；甲烷菌；颗颗粒粒污污泥泥实实际际上上是是一一个个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生生态态系系统统，各各种种细细菌菌形形成成了了一一条条很很完完整整食食物物链链，有有利利于于种种间间氢氢和和种种间乙酸传递，所以其活性很高。间乙酸传递，所以其活性很高。第43页3.3.升流式厌氧污泥反应器（升流式厌氧污泥反应器（UASBUASB）4)颗粒污泥培养条件颗粒污泥培养条件培养出高浓度、高活性颗粒污泥普通需要培养出高浓度、高活性颗粒污泥普通需要13个月；能个月；能够分为够分为三个阶段三个阶段：开启期、颗粒污泥形成期、颗粒污泥：开启期、颗粒污泥形成期、颗粒污泥成熟期。成熟期。影响颗粒污泥形成主要原因影响颗粒污泥形成主要原因：接种污泥选择；接种污泥选择；维维持稳定环境条件，如温度、持稳定环境条件，如温度、pH值等；值等；初始污泥负荷普初始污泥负荷普通为通为0.050.1 kgCOD/kgSS.d，容积负荷普通应小于，容积负荷普通应小于0.5 kgCOD/m3.d；保持反应器中低保持反应器中低VFA浓度；浓度；表面水表面水力负荷应大于力负荷应大于0.3 m3/m2.d，以保持较大水力分级作用，以保持较大水力分级作用，冲走轻质絮体污泥；冲走轻质絮体污泥；进水进水COD浓度不宜大于浓度不宜大于4000 mg/l，不然可采取水回流或稀疏等办法；，不然可采取水回流或稀疏等办法；进水中可适当提进水中可适当提供无机微粒，尤其能够补充钙和铁，同时应补充微量元供无机微粒，尤其能够补充钙和铁，同时应补充微量元素素(如如Ni、Co、Mo)。第44页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：借鉴流态化技术一个生物反应装置。：借鉴流态化技术一个生物反应装置。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/流化状态，污水与表流化状态，污水与表面生长厌氧生物膜颗粒载体不停接触反应，到达厌面生长厌氧生物膜颗粒载体不停接触反应，到达厌氧生物反应处理污水目标。氧生物反应处理污水目标。第45页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，载体间空隙增加载体间空隙增加但仍保持相互接但仍保持相互接触。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能够使载体在床能够使载体在床体内自由运动而体内自由运动而互不接触。互不接触。出水回流：使载出水回流：使载体颗粒在反应器体颗粒在反应器内膨胀或形成流内膨胀或形成流化状态；化状态；第46页4.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床v流态化能够最大程度使厌氧污泥与污水接触流态化能够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，液膜扩散阻力小。另颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小。另外，颗粒表面生物膜厚度小，传质作用强。所以，外，颗粒表面生物膜厚度小，传质作用强。所以，生物化学过程进行较快，污水在反应器内水力停留生物化学过程进行较快，污水在反应器内水力停留时间短，处理效率高。时间短，处理效率高。v克服了厌氧生物滤池存在堵塞和沟流问题。克服了厌氧生物滤池存在堵塞和沟流问题。v高容积负荷使反应器体积减小，同时，因为其高度高容积负荷使反应器体积减小，同时，因为其高度与直径百分比大于其它厌氧反应器，所以，厌氧生与直径百分比大于其它厌氧反应器，所以，厌氧生物流化床占地面积小。物流化床占地面积小。厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床主要特点流化床主要特点第47页厌氧流化床存在主要问题厌氧流化床存在主要问题v为了实现良好流态化并使污泥与填料不致从反应器为了实现良好流态化并使污泥与填料不致从反应器流失，必须使生物膜颗粒保持均匀形状、大小和密流失，必须使生物膜颗粒保持均匀形状、大小和密度，但这在工程上是难以实现，所以，稳定流态化度，但这在工程上是难以实现，所以，稳定流态化液难以确保。液难以确保。v为了取得高水流速度以确保流态化，流化床需要大为了取得高水流速度以确保流态化，流化床需要大量回流水，造成能耗增大，成本提升。量回流水，造成能耗增大，成本提升。v流化床设计中一个主要问题是底部进水均匀分布，流化床设计中一个主要问题是底部进水均匀分布，尽管出现了各种布水方式，但在生产规模设备中，尽管出现了各种布水方式，但在生产规模设备中，均匀布水是非常困难。均匀布水是非常困难。4.厌氧膨胀厌氧膨胀/流化床流化床第48页5.厌氧生物转盘（厌氧生物转盘（ARBC）vAnaerobic Rotating Biological Contactor Process，是，是Pretorius等等人于人于1975年废水反硝化脱氮处理时年废水反硝化脱氮处理时提出，提出，1980年年Tati等人开展了等人开展了ARBC用于处理有机废水试验研究工作。用于处理有机废水试验研究工作。第49页v厌氧生物转盘结构厌氧生物转盘结构同同“好好”相同，不一样是相同，不一样是ARBC反应器是加反应器是加盖密闭，圆盘全部浸没于水中。盖密闭，圆盘全部浸没于水中。v厌氧生物转盘组成厌氧生物转盘组成盘片盘片密封反应槽密封反应槽转轴转轴驱动装置驱动装置第50页微生物浓度高，有机负荷高，微生物浓度高，有机负荷高，HRT短，耐冲击负荷能力短，耐冲击负荷能力强强转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜保持较高活性转盘转动，老化生物膜脱离，生物膜保持较高活性废水沿水平方向流动，反应槽高度小，节约了提升高度废水沿水平方向流动，反应槽高度小，节约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，可处理含较高不会发生堵塞，可处理含较高SS有机废水有机废水多采取多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果多采取多级串联，厌氧微生物在各级中分级，处理效果更加好更加好运行管理方便运行管理方便（缺点）盘片成本较高，使装置造价较高（缺点）盘片成本较高，使装置造价较高厌氧生物转盘特点厌氧生物转盘特点第51页当前还多处于小试阶段当前还多处于小试阶段国外：对各种废水如牛奶废水、奶牛粪、生国外：对各种废水如牛奶废水、奶牛粪、生活污水等研究表明：活污水等研究表明：在进水在进水TOC为为1106000mg/L范围内，范围内，TOC去除率可达去除率可达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研究表明：国内：对玉米淀粉废水和酵母废水研究表明：其其COD去除率可达去除率可达7090%，有机容积负荷，有机容积负荷可高达可高达3070 gCOD/m3.d厌氧生物转盘应用情况厌氧生物转盘应用情况（了解）（了解）第52页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分级系统分级影响厌氧生物转盘运行性能原因影响厌氧生物转盘运行性能原因第53页6.厌氧挡板式反应器（厌氧挡板式反应器（ABR）vAnaerobic Baffled Reactor（ABR）是美国）是美国Macarty于于1982年开发一个新型厌氧活性污泥法。年开发一个新型厌氧活性污泥法。vABRABR开发：开发：l与与UASBUASB（1974197419781978）同时）同时l由厌氧生物转盘（由厌氧生物转盘（19751980）发展而来：）发展而来：ARBCARBC转转盘不动，全为固定盘盘不动，全为固定盘ARBC第54页v结构及工艺流程结构及工艺流程l在反应器中设置多个垂直挡板，将反应器分隔为数个在反应器中设置多个垂直挡板，将反应器分隔为数个上向流和下向流小室，使废水循序流过这些小室；上向流和下向流小室，使废水循序流过这些小室；l上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较窄，上向流室较宽，便于污泥聚集；下向流室较窄，60O导导流板便于送水入上向流中心，使泥水充分混合，保持流板便于送水入上向流中心，使泥水充分混合，保持较高污泥浓度；较高污泥浓度；l相当于多个相当于多个UASB反应器串联；当废水浓度过高时，反应器串联；当废水浓度过高时，可将处理后出水回流（保持进水可将处理后出水回流（保持进水510g/L）。）。第55页v系列系列UASBUASB串连，具备串连，具备UASBUASB工艺特点；工艺特点；v良好生物固体截留能力，无需三相分离器；良好生物固体截留能力，无需三相分离器；v推流串连，良好生物分布；推流串连，良好生物分布；v工艺简单，投资省，运行费用低；工艺简单，投资省，运行费用低；v耐冲击负荷能力强，适应范围广；耐冲击负荷能力强，适应范围广；v固液分离效果好，出水水质好；固液分离效果好，出水水质好；v运行稳定，维护操作简便；运行稳定，维护操作简便；ABR主要特点主要特点第56页7.复合厌氧法复合厌氧法l一个设备内由几个厌氧反应器复合而成厌氧处理法一个设备内由几个厌氧反应器复合而成厌氧处理法l当前开发多为当前开发多为UASB+AF复合而成升流式厌氧污泥床复合而成升流式厌氧污泥床过滤器（过滤器（Upflow Blanket Filter,UBF），），已经工程应已经工程应用，效果良好。用，效果良好。l实际工程中，为减小占地，需要实际工程中，为减小占地，需要UASB向空中发展，向空中发展，但但UASB反应区反应区 4m，上部空间发挥作用不大。为减，上部空间发挥作用不大。为减小占地又发挥空间降解作用，提出了小占地又发挥空间降解作用，提出了UBF，即在，即在UASB污泥层（或悬浮层）污泥层（或悬浮层）上部加填料上部加填料，填料上附着，填料上附着微生物，起到污泥拦截和增加生物量作用。微生物，起到污泥拦截和增加生物量作用。第57页8.两相厌