第六章 厌氧生物处理工艺
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6厌氧生物讲义处理工艺
产氢产乙酸阶段 产甲烷阶段
H2、CO2、乙酸 CH4、CO2
厌氧生物处理的主要特征 主要优点：
能耗低，且还可回收生物能（沼气）； 污泥产量低； 可间歇运行； 负荷高，占地省； 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；
厌氧生物处理的主要特征
主要缺点：
设备启动和处理时间长； 对温度、pH等环境因素较敏感； 出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理； 气味较大； 对氨氮的去除效果不好。
200:5:1 CH4、H2O、CO2 较高 较低、回收能源
厌氧生物处理工艺
早期处理工艺：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。 现代高速厌氧反应器： 70年代后发展起来的用于处理高浓度 有机废水的厌氧接触法、厌氧滤池、上流式厌氧污泥层（床） 反应器、厌氧流化床、 厌氧附着膜膨胀床、厌氧生物转盘、 挡板式厌氧反应器。
1）进水配水系统
脉冲式布水与连续流布水 底部穿孔管与分枝管 上部一管一孔式配水
UASB反应器的布水装置——脉冲式布水
北京市环科院应用于房亭酒厂的实例
UASB反应器的布水装置——一管多孔配水系
统
UASB反应器的布水装置——一管多孔配水系
统
配水系统
三相分离器
进水
UASB反应器的布水装置——分枝式配水系统
10%
AF
UASB
8%
59%
国内厌氧反应器的应用（共219个项目）
AF+UASB 1%
AF
UBF
1%
1%
全混 29%
UASB 58%
其它 10%
上流式厌氧污泥床(UASB)反应器
Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor, 简称 UASB 反应器；
第1516讲厌氧生物处理
⑦ ⑧
2 ( C 3 ) 3 H S 3 H 2 O 3 C 4 H H 3 H C 2 H O 2 S
4 C 3 O H H 2 C 4 H H 2 O
12
产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：①产甲烷杆菌； ②产甲烷球菌；③产甲烷八叠球菌；④产甲烷丝菌；等 等。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在150-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用； 产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达46 天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步 骤。
(3)负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2~4kgBOD/m3.d， 而厌氧法为2～10kg COD/m3.d，高的可达50kgCOD／ m3.d。
14
(4)剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧法每去除 1kg COD将产生0.4~0.6 kg生物量，而厌氧法去除1kg COD只产生0.02~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法 的5％~20％。
22
四、 营养
厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生 物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多数厌氧 菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所 以有时需要投加： ①K、Na、Ca等金属盐类； ②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； ③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
氧生物转盘等。
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（一）、厌氧消化池
厌氧消化池主要应用于处理城市污水厂的污泥，也可 应用于处理固体含量很高的有机废水；它的主要作用 是：① 将污泥中的一部分有机物转化为沼气；② 将 污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③ 提高污泥的脱水性能；④ 使得污泥的体积减少1/2 以上；⑤ 使污泥中的致病微生物得到一定程度的灭活， 有利于污泥的进一步处理和利用。
厌氧生物处理工艺讲义
厌氧生物处理工艺第一节厌氧生物处理的基本原理第二节厌氧生物处理工艺的发展及特征第三节早期的厌氧生物反应器第四节厌氧消化池第五节现代高速厌氧生物反应器第六节厌氧生物处理工艺的新进展第七节厌氧生物处理工艺的运行管理第一节废水厌氧生物处理原理废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。
一、厌氧生物处理的基本生物过程1、两阶段理论：20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论”第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH等）强。
第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。
2、三阶段理论对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质；厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；上世纪70年代，Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另一种细菌则利用H2和CO2产生CH4（一种真正意义上的产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌）；因而，Bryant提出了厌氧消化过程的“三阶段理论”：水解、发酵阶段：产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
第六章厌氧生物处理
（1）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般 为10～15g/L,耐冲击能力强； 耐冲击能力强
（2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 容积负荷较普通消化池高
一般为2～5kgCOD/(m3· d)， 水力停留时间 （3）水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下， 大大缩短 普通消化池为15～30天，而接触法小于10天； （4）不仅可以处理溶解性有机污水，也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用，池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点：消化速率低， 消化时间长，适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装臵，有分 层，顶部为浮渣层，
中间是清液和起厌氧
分解的活性层，底部 为熟污泥。 功能：挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点：能提供1/3的 贮存体积。
（2）二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理（UASB）
UASB反应器良好运行的三个重要前提是：
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，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L，高的可达60～ 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为10～20kgCOD/(m3· d)；（3）反应器内设 三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买
（2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 容积负荷较普通消化池高
一般为2～5kgCOD/(m3· d)， 水力停留时间 （3）水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下， 大大缩短 普通消化池为15～30天，而接触法小于10天； （4）不仅可以处理溶解性有机污水，也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用，池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点：消化速率低， 消化时间长，适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装臵，有分 层，顶部为浮渣层，
中间是清液和起厌氧
分解的活性层，底部 为熟污泥。 功能：挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点：能提供1/3的 贮存体积。
（2）二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理（UASB）
UASB反应器良好运行的三个重要前提是：
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，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L，高的可达60～ 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为10～20kgCOD/(m3· d)；（3）反应器内设 三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买
厌氧生物处理原理及工艺
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸 基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼 气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。 此时消化液中pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。 这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之为弱 碱性发酵状态，它是一种高效而又稳定的发酵状态， 最佳负荷率应达此状态。
超高
三相分离区
反应区
布水区
UASB布置结果示意图
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
六、厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小 （d=0.5mm左右）的挂膜介质，当其表面长满微生 物时，称为生物颗粒。 在上升水流速度很小时，生物颗粒相互接触，形成 固定床。借助循环管增大（即图9-6中回流用水泵及 流量计控制）反应器内的上升流速，可使生物颗粒 开始脱离接触，并呈悬浮状态。当继续增大流速至 污泥床的膨胀率达10~20%时，生物颗粒便呈流化态。
完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产 气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应 用。
原理
一、厌氧消化的生化阶段 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同 的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的 物态及物性变化，可分三个阶段（表9-1）。
厌氧生物处理——原理
表9-1 有机物厌氧消化过程
d1
D
d2
圆筒形厌氧消化池
h4
h3
h2 h1
蛋形厌氧消化池
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
三、厌氧接触系统 普通消化池用于处理高浓度有机废水时，为了强化有机物与 池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌； 同时为了提高处理效率，必须改间断进水排水为连续进水排 水。但这样一来，会造成厌氧污泥的大量流失。 为了克服这一缺点，可在消化池后串联一个沉淀池，将沉淀 下的污泥又送回消化池，因此组成了厌氧接触系统（图9-4）。 污泥回流量约为进水流量的2~3倍。消化池内的MLVSS为 6~10g/L。
厌氧生物处理
8
厌氧生物处理 3）负荷高 通常好氧法的有机容积负荷最高为 2 kgBOD/(m3·d)， kgBOD/(m3·d)， 而 厌 氧 法 为 2-l0 kgCOD/(m3·d) ， 高 的 可 达 50 kgCOD/(m3 kgCOD/(m3·d)。 kgCOD/(m3·d)。 4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 剩余污泥量少，且其浓缩性、 好氧法每去除l kgCOD将产生0 好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量，而 kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0 02- kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0.02-0.l kg生物量，其剩 余污泥量只有好氧法的5 20％ 余污泥量只有好氧法的5％-20％。 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作 为肥料、饲料或饵料利用。 为肥料、饲料或饵料利用。
22
厌 氧 生 物 处 理Fra bibliotek厌氧生物处理 (二)工艺操作条件
确定厌氧消化装置的负荷率
厌 氧 生 物 处 理 重要的原则是： 在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡的条件下， 求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量） 三种状态的发酵: 三种状态的发酵: 酸性发酵状态 不稳定 弱碱性发酵状态 稳定高效 碱性发酵状态 稳定低效 （3）温度和pH ）温度和pH
厌 氧 生 物 处 理
二、甲烷发酵的控制条件 （一）营养与环境条件 COD大于1000mg/L。 COD大于1000mg/L。 COD∶ COD∶N∶P=200∶5∶1 P=200∶ (1)氧化还原电位（ORP或Eh） (1)氧化还原电位（ORP或Eh）(-350mV)
厌氧生物处理ppt
微生物种群的影响
厌氧生物处理中的微生物种群是影响 处理效果的重要因素之一。厌氧生物 处理中的微生物种群包括产酸菌、产 甲烷菌等，这些微生物在适宜的环境 条件下协同作用，完成有机物的分解 和沼气的生成。
VS
微生物种群的影响因素包括温度、 pH值、有机负荷率、营养物质等。 在实际操作中，需要控制这些因素， 以保证微生物种群的适宜生长和代谢， 从而提高厌氧生物处理的效果。同时， 还需要注意防止有毒物质的进入，以 避免对微生物种群产生不利影响。
厌氧消化阶段
酸化反应
在厌氧条件下，废水中的复杂有机物被厌氧微生物转化为挥发性 脂肪酸等易降解物质。
产氢产乙酸反应
部分有机物被转化为氢气和乙酸，为甲烷菌提供营养物质。
甲烷化反应
甲烷菌将氢气和乙酸转化为甲烷气体，释放能量并合成细胞物质。
后处理阶段
沉淀
去除经过厌氧处理后废水中的悬浮物和生物污泥。
过滤
通过砂滤池、活性炭过滤等手段进一步去除废水 中的微量有机物、重金属等有害物质。
它通过厌氧微生物的代谢作用，将有 机物转化为甲烷、二氧化碳等无机物。
厌氧生物处理和醇类物质。
产氢产乙酸阶段
02
小分子有机物进一步转化为乙酸和氢气。
甲烷化阶段
03
乙酸和氢气被转化为甲烷。
厌氧生物处理的应用领域
01
废水处理
厌氧生物处理广泛应用于城市污 水、工业废水、高浓度有机废水 等处理领域。
厌氧活性污泥法
厌氧活性污泥法是一种利用活性污泥去除废水中的有机物 和氮、磷等营养物质的技术。
厌氧活性污泥法的原理是利用活性污泥中的微生物将废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳，同时将氮、磷等营养 物质转化为细胞物质或沉淀物。
废水厌氧生物处理原理与工艺
厌氧生物处理
厌氧生物处理
水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解, 促进后续处理过程的生物有效性, 故对难降解废水可以预置厌氧反应器. Water Pollution Control Engineering 温度,停留时间对水解速率常数Kh的影响
温度(℃)
15
60
15
60
15
60
15
0
0
0.03
0.018
废水厌氧生物处理反应器
第三节
第一代厌氧反应器：第一代厌氧反应器由于无法对水力停留时间和污泥停留时间分离, 造成处理废水的停留时间至少需要20～30d, 因此处理污水效率低.
A
第二代厌氧反应器： 50 年代-厌氧接触工艺，60 年代-厌氧滤池 (AF), 70年代-UASB 反应器, 标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代.以这些反应器为代表的第二代厌氧反应器的共同特点,就是实现了污泥停留时间与水力停留时间相分离,从而提高了反应器内污泥的浓度.
Water Pollution Control Engineering
厌氧生物处理
产甲烷菌：严格厌氧菌。
01
对环境的条件要求比较苛刻, 对pH, 温度, 氧, 有毒物质浓度等较敏感.
02
厌氧生物处理
厌氧生物处理
厌氧微生物与好氧微生物参数的比较
细菌类型
世代时间d
Y(VSS/COD)
Kmax(gCOD/gVSS·d)
S底物浓度, X污泥浓度, Y厌氧产率系数, kd厌氧的内源代谢系数.
5 废水厌氧生物处理动力学简介 好氧的动力学方程仍适用,厌氧生化反应动力学方程:
厌氧生物处理
废水厌氧生物处理工艺流程
第二节
厌氧生物处理
厌氧生物处理
水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解, 促进后续处理过程的生物有效性, 故对难降解废水可以预置厌氧反应器. Water Pollution Control Engineering 温度,停留时间对水解速率常数Kh的影响
温度(℃)
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60
15
60
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0.018
废水厌氧生物处理反应器
第三节
第一代厌氧反应器：第一代厌氧反应器由于无法对水力停留时间和污泥停留时间分离, 造成处理废水的停留时间至少需要20～30d, 因此处理污水效率低.
A
第二代厌氧反应器： 50 年代-厌氧接触工艺，60 年代-厌氧滤池 (AF), 70年代-UASB 反应器, 标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代.以这些反应器为代表的第二代厌氧反应器的共同特点,就是实现了污泥停留时间与水力停留时间相分离,从而提高了反应器内污泥的浓度.
Water Pollution Control Engineering
厌氧生物处理
产甲烷菌：严格厌氧菌。
01
对环境的条件要求比较苛刻, 对pH, 温度, 氧, 有毒物质浓度等较敏感.
02
厌氧生物处理
厌氧生物处理
厌氧微生物与好氧微生物参数的比较
细菌类型
世代时间d
Y(VSS/COD)
Kmax(gCOD/gVSS·d)
S底物浓度, X污泥浓度, Y厌氧产率系数, kd厌氧的内源代谢系数.
5 废水厌氧生物处理动力学简介 好氧的动力学方程仍适用,厌氧生化反应动力学方程:
厌氧生物处理
废水厌氧生物处理工艺流程
第二节
厌氧生物处理
厌氧生物处理原理及工艺
厌氧生物处理的方法和基本功能有二：
（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生 物降解的基质；
（2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体 燃料。
完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产 气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应 用。
原理
一、厌氧消化的生化阶段 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同 的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的 物态及物性变化，可分三个阶段（表9-1）。
发酵工艺
甲烷发酵 酸发酵
——
厌氧生物处理——原理
二、发酵的控制条件 （以下重点讨论甲烷发酵的控制条件。） （一）营养与环境条件
废水、污泥及废料中的有机物种类繁多，只要未达 到抑制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。对生物 可降解性有机物的浓度并无严格限制，但若浓度太 低，比耗热量高，经济上不合算；水力停留时间短， 生物污泥易流失，难以实现稳定的运行。一般要求 COD大于1000mg/L。 COD∶N∶P=200∶5∶1
（4）pH值的控制 如果料液会导致反应器内液体的pH 值低于6.5或高于8.0时，则应对料液预先中和。当有 机酸的积累而使反应液的pH值低于6.8~7时，应适当 减小有机物负荷或毒物负荷，使pH值恢复到7.0以上 （最好为7.2~7.4）。若pH低于6.5，应停止加料，并 及时投加石灰中和。
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
生污泥从池顶进入，通过搅拌与池内污泥混合，进行 厌氧消化。分解后的污泥从池底排出。产生的生物 气从池顶收集。普通消化池需要加热，以维持高的 生化速率。
这种处理构筑物通常是每天加排料各1~2次，与此同时 进行数小时的搅拌混合。
d1
D d2
圆筒形厌氧消化池
《厌氧生物处理技术》PPT课件
菌为主，后端以产甲烷菌为主，行使不同功能 具有较高的抗冲击负荷能力，对废水中有毒物质具有
较强的缓冲适应能力，具有良好的处理效果和稳定运 行能力 不利的是第一个反应室承受的局部负荷较大
编辑ppt
25
ABR的特点
反应器启动期短。试验表明，接种一个月后， 就有颗粒污泥形成，两个月就可以投入稳定运 行
厌氧生物处理工艺的发展及其应用
厌氧消化技术的早期发展过程
编辑ppt
1
1955年，Schroepter参考活性污泥法流 程开发了厌氧接触法。它采用了二次沉淀 池和污泥回流系统，使厌氧消化池中生物 量浓度得以提高，污泥龄得以延长，因此 停留时间大大缩短，处理能力大大提高。
70年代以来，厌氧滤池、上流式厌氧污 泥床反应器、厌氧附着膜膨胀床、下行式 固定膜反应器、厌氧流化床等“第二代废 水厌氧处理反应器”迅速发展。
借助水流和气体上升的作用，污泥上下运动，而水平 方向流速缓慢，使大量污泥截留在反应室中
具有完全混合和推流的复合型流态
编辑ppt
24
ABR的特点
良好的水利条件强化了容积利用率、运行稳定性和处 理效果
具有强大的生物固体截留能力（SS），不会造成堵塞 不同隔室形成良好的微生态系统，前段以水解和产酸
3．三相分离器
三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功 能是把沼气、污泥和液体分开。污泥经沉淀区沉淀后 由回流缝回流到反应区，沼气分离后进入气室。三相 分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。
编辑ppt
20
4．出水系统 其作用是把沉淀区水面处理过的水均匀地加以收
集，排出反应器。 5．气室
气室也称集气罩，其作用是收集沼气。 6．浮渣清除系统
22编辑pptuasbuasb具有高浓度的颗粒污泥具有高浓度的颗粒污泥具有集泥水气分离与一体的三相分离器具有集泥水气分离与一体的三相分离器无需安装搅拌装置无需安装搅拌装置颗粒污泥的形成是颗粒污泥的形成是uasbuasb工艺的关键工艺的关键三相分离器的好坏是影响三相分离器的好坏是影响uasbuasb工艺的重点工艺的重点23编辑ppt第一阶段第一阶段启动与污泥活性提高阶段启动与污泥活性提高阶段有机负荷有机负荷20kgcod20kgcodmm33dd以下运行时间以下运行时间111515月月污泥逐渐适应活性不断提高污泥逐渐适应活性不断提高第二阶段第二阶段颗粒污泥形成阶段颗粒污泥形成阶段有机负荷有机负荷202050kgcod50kgcodmm33dd以下重质污泥留在器以下重质污泥留在器内在其上富集絮凝最终形成内在其上富集絮凝最终形成050550mm50mm颗粒污泥运行时颗粒污泥运行时间间111515月月第三阶段第三阶段污泥床形成阶段污泥床形成阶段有机负荷有机负荷50kgcod50kgcodmm33dd以上污泥浓度提高污泥以上污泥浓度提高污泥床高度提高需要时间床高度提高需要时间3344月月24编辑ppt在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的几个反应室几个反应室每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除降解去除借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中abrabr具有完全混合和推流的复合型流态具有完全混合和推流的复合型流态25编辑ppt良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处理效果理效果具有强大的生物固体截留能力具有强大的生物固体截留能力ssss不会造成堵塞不会造成堵塞不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸菌为主后端以产甲烷菌为主行使不同功能菌为主后端以产甲烷菌为主行使
较强的缓冲适应能力，具有良好的处理效果和稳定运 行能力 不利的是第一个反应室承受的局部负荷较大
编辑ppt
25
ABR的特点
反应器启动期短。试验表明，接种一个月后， 就有颗粒污泥形成，两个月就可以投入稳定运 行
厌氧生物处理工艺的发展及其应用
厌氧消化技术的早期发展过程
编辑ppt
1
1955年，Schroepter参考活性污泥法流 程开发了厌氧接触法。它采用了二次沉淀 池和污泥回流系统，使厌氧消化池中生物 量浓度得以提高，污泥龄得以延长，因此 停留时间大大缩短，处理能力大大提高。
70年代以来，厌氧滤池、上流式厌氧污 泥床反应器、厌氧附着膜膨胀床、下行式 固定膜反应器、厌氧流化床等“第二代废 水厌氧处理反应器”迅速发展。
借助水流和气体上升的作用，污泥上下运动，而水平 方向流速缓慢，使大量污泥截留在反应室中
具有完全混合和推流的复合型流态
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ABR的特点
良好的水利条件强化了容积利用率、运行稳定性和处 理效果
具有强大的生物固体截留能力（SS），不会造成堵塞 不同隔室形成良好的微生态系统，前段以水解和产酸
3．三相分离器
三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功 能是把沼气、污泥和液体分开。污泥经沉淀区沉淀后 由回流缝回流到反应区，沼气分离后进入气室。三相 分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。
编辑ppt
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4．出水系统 其作用是把沉淀区水面处理过的水均匀地加以收
集，排出反应器。 5．气室
气室也称集气罩，其作用是收集沼气。 6．浮渣清除系统
22编辑pptuasbuasb具有高浓度的颗粒污泥具有高浓度的颗粒污泥具有集泥水气分离与一体的三相分离器具有集泥水气分离与一体的三相分离器无需安装搅拌装置无需安装搅拌装置颗粒污泥的形成是颗粒污泥的形成是uasbuasb工艺的关键工艺的关键三相分离器的好坏是影响三相分离器的好坏是影响uasbuasb工艺的重点工艺的重点23编辑ppt第一阶段第一阶段启动与污泥活性提高阶段启动与污泥活性提高阶段有机负荷有机负荷20kgcod20kgcodmm33dd以下运行时间以下运行时间111515月月污泥逐渐适应活性不断提高污泥逐渐适应活性不断提高第二阶段第二阶段颗粒污泥形成阶段颗粒污泥形成阶段有机负荷有机负荷202050kgcod50kgcodmm33dd以下重质污泥留在器以下重质污泥留在器内在其上富集絮凝最终形成内在其上富集絮凝最终形成050550mm50mm颗粒污泥运行时颗粒污泥运行时间间111515月月第三阶段第三阶段污泥床形成阶段污泥床形成阶段有机负荷有机负荷50kgcod50kgcodmm33dd以上污泥浓度提高污泥以上污泥浓度提高污泥床高度提高需要时间床高度提高需要时间3344月月24编辑ppt在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的几个反应室几个反应室每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除降解去除借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中abrabr具有完全混合和推流的复合型流态具有完全混合和推流的复合型流态25编辑ppt良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处理效果理效果具有强大的生物固体截留能力具有强大的生物固体截留能力ssss不会造成堵塞不会造成堵塞不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸菌为主后端以产甲烷菌为主行使不同功能菌为主后端以产甲烷菌为主行使
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8
9
pH
在厌氧反应器中还存在着CO2-HCO3-缓冲系统。因此，
厌氧处理中pH要受到进水pH、挥发酸、碱度、CO2、 NH4-N、H之间的平衡。所以将挥发酸浓度、碱度作为 管理指标。
氧化还原电位
产甲烷菌基本条件之一：无氧； 厌氧反应器中氧浓度：由浓度与电位的关系判断
（Nernst公式），即氧化还原电位； pH也对氧化还原电位有影响：
半机械法
30
350 500
削减工业废水有害性的方法
生产过程中消除； 废水排放前回收或回用； 从废水中去除。 工业废水好氧处理方法：活性污泥法和生物滤池法。
不同处理方法中BOD及SS的去除率（％）
过程
BOD去除率
SS去除率
化粪池
25～65
40～75
一级处理
30～40
40～75
一级处理＋生物滤池 80～90或更多 80～90或更多
30
500 350
SS/ppm 6900 200 漂白牛皮纸法
150
300 250
可沉降固体 /ppm
6600
－
新闻纸厂 （包括亚硫酸
50
400 1000
BOD/ppm 755 200
盐）
COD/ppm
2033
350
未回收亚硫酸 盐
200
100 950
总氮/ppm
39
40 中型亚硫酸盐
总磷/ppm 15 10
剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧：去除1kgCOD——0.4~0.6kg生物量； 厌氧：去除1kgCOD——0.02~0.1kg生物量；
工艺稳定性 简化运行：生物固定、氧的传递； 消除尾气污染 充分解决起泡问题和生物不可降解物质问题 降低毒性 处理季节性污水
附：好氧和厌氧处理的共同特点
有机污染物——能源（电子供体）
O、NO2－、NO3－、SO42－、CO2——电子受体 1. 好氧：O——电子受体；
2. 缺氧： NO2－、NO3－——电子受体； 3. 厌氧： SO42－、CO2 ——电子受体。
从液相逸出的气
易于生物降解的有机 污染物
体性质类似于皮革
或泥炭的剩余生
厌氧生物处理适用范围：高浓度、物高污负泥荷的 工业废水。
温度
产甲烷菌：5～60℃ 1. 常温厌氧消化： 2. 中温厌氧消化： 3. 高温厌氧消化：
产气量
有机负荷
3
1.4
2.5
1.2
2
1
0.8 1.5
0.6
1
0.4
0.5
0.2
0
0
26 30 35 40 45 50
温度
温度的高低不仅影 响沼气的产量，也影 响沼气中甲烷的含量 和厌氧消化污泥的性 质，对不同性质的底 物影响程度不同；
一级处理＋活性污泥 80～96或更多 80～96或更多
三、 厌氧生物处理的优点
应用范围广 好氧：中、低浓度有机废水； 厌氧：高、中、低；好氧难处理的物质，如固体有机物、 着色剂蒽醌和某些偶氮燃料等。
能耗低： 好氧：曝气； 厌氧：沼气可作为能源；
当废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以低偿消耗 能量。有机物浓度越高，剩余能量越高，一般厌氧法的 动力消耗越为活性污泥法的1/10。
细菌
脂肪酸及其它 产物
H、 CO2、 乙酸
挥发 甲烷 产 烷产甲 菌甲烷阶段
五、厌氧生物处理的影响因素
基础因素： 1. 微生物量（污泥浓度） 2. 营养比 3. 混合接触状况 4. 有机负荷等； 环境因素： 1. 温度 2. pH值 3. 氧化还原电位 4. 有毒物质等。
有机物负荷（g/L.d） 产气量mL/L.d（×1000）
pH越高，氧还电位越低； pH越低，氧还电位越高。
有机负荷
又称容积有机负荷或容积负荷，即消化器中单位有效容积 每天接受的有机物量（kgCOD/m3.d）。
有机负荷要适中： 1. 过高，有水机力负负荷荷或太投高配使率消的化提系高统意中味的着污停泥留流时失间率短高，于则增有长机
物速分率解，率从将而下降降低，消使化单效位率重；量物料的产气量减少，但因反 2. 应过器低相，对物的料处产理气量率增/有加机，物使去得除单率位上容升积了的，产但气容量积增产加气。率下
集较高的聚合磷酸盐，最终通过剩余污泥排放来达到除磷 的目的。
厌出氧量发：；点细菌通创殖过造所染条需色件要粒使的释细P放O菌聚43能磷－够酸吸盐收而超获出得本吸身收细有胞机增物的能 好氧：有机物氧化产生的能量又可用于细菌生长和磷酸盐转
化为细菌原生质中的聚磷酸盐。
二、 厌氧生物处理应用对象——工业废水的特性
四、厌氧生物处理的机理
反应所需菌群：兼性菌、专性厌氧菌 根据阶段不同又可分为： 1. 水解、发酵细菌 2. 产氢产乙酸菌； 3. 产甲烷菌。 三阶段理论模式 1. 水解阶段 2. 产酸阶段 3. 产甲烷阶段
工业废水 排放
有机物 （BOD5、COD、TOC）
水解阶段
水解菌 发酵菌
产氢 产产酸乙阶酸段
高BOD：消耗水中氧气 高SS：影响水中生物呼吸 有毒物质：食物链（生物放大效应）
糖厂废水和生活污水主要参数 平均值
参数
糖厂 生活 废水 污水
大肠杆菌/ （个/L）
5300 ～107
典型造纸废水排放特性（大约1980）
漂白方法
未漂白牛皮纸 法
流量/ SS/ BOD/ （m3/t） ppm ppm
能量（kw.h/t.BOD7)
好氧与厌氧处理的能量平衡与原污水 BOD浓度关系
4000 3000 2000 1000
0 -1000 -2000 -3000
150
1500
15000
污水BOD7浓度（mg/L）
好氧处理 厌氧处理
负荷高 好氧：有机容积2～4kgBOD/m3.d ； 厌氧：有机容积2～10kgCOD/m3.d 。
第六章 厌氧生物处理工 艺
第一节 绪论
一、厌氧生物处理在水处理中的应用
脱氮（A/O工艺）
A（缺氧）：反硝化——脱氮
O（好氧）：硝化
亚硝化单菌
硝化杆菌
硝化：NH4+——NO2 －——NO3－ 反硝化：C＋NO3 －——N2、CO2
反硝化菌
脱氮
生物除磷原理
原理：利用活性污泥在缺氧、好氧交替环境中聚磷菌具有在 厌氧条件下放磷、好氧条件下吸磷的特性，使活性污泥富
同时也影响反应速 度，高温消化期比中 温期短。
温度的急剧变化和 上下波动不利于消化 作用要采用一定温控 措施。
pH 120
100
相对活性（％）
80
产酸：产氢产乙酸菌作用，使pH
下降；
60
产氨：含氮有机物分解，使pH上 40
升。
20
应维持pH在6.8~7.2，才能维 持正常的产甲烷菌活性。
0
5
6 7.5 7