第五章 厌氧处理法

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三相分离器
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生物气 三相分离器 出水 气体 收集室 上升的 生物气 污泥床 进水分配
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污泥与水如何分离，高污泥龄。 污泥与水如何分离，高污泥龄。 组成：颗粒污泥区、悬浮区、分离区、沉淀区、 组成：颗粒污泥区、悬浮区、分离区、沉淀区、气相区 UASB的上升流速在0.5-1.5m/h，这是污泥床对上升流速的限制。 的上升流速在0.5 UASB的上升流速在0.5-1.5m/h，这是污泥床对上升流速的限制。 高径比一般小于2 中温有机物容积负荷10 10－ 高5－8米，高径比一般小于2，中温有机物容积负荷10－ .d。 20kg/m3.d。 有机物容积负荷可以这么高？反应器中的产酸和产甲烷如何协调？ 有机物容积负荷可以这么高？反应器中的产酸和产甲烷如何协调？ 颗粒污泥 氢离子向外传递是主要的，测定的pH pH是外水相的 氢离子向外传递是主要的，测定的pH是外水相的 三相分离器 四个阶段协调 高污泥龄
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针对上述缺陷， 针对上述缺陷， 厌氧膨胀颗粒污泥床（ 厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB） ） 内循环反应器（ ） 内循环反应器（IC） 升流式厌氧污泥床过滤器（ 升流式厌氧污泥床过滤器（UBF） ） 厌氧折流板反应器（ 厌氧折流板反应器（ABR）为代表的第 ） 三代厌氧反应器相继出现。 三代厌氧反应器相继出现。
产甲烷菌是厌氧消化中的关键微生物。该菌的特 产甲烷菌是厌氧消化中的关键微生物。 微生物产率低(g细胞 细胞/g 点：1 微生物产率低 细胞 COD) 碳水化合物 蛋白质 乙酸盐 丙酸盐
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0.35 0.20 0.032 0.037
丁酸盐 H2 脂肪
0.058 0.03 0.038
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2 对温度敏感 乙酸盐转化为甲烷的K 乙酸盐转化为甲烷的 S 和k与温度的关 与温度的关 一般温度在35℃ 系.一般温度在 ℃－38℃和52℃－55℃ 一般温度在 ℃ ℃ ℃
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产酸菌和产甲烷菌的特性比较
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第二节 污水的厌氧生物处理方法
四个阶段（水解、酸化、乙酸化和甲烷化） 四个阶段（水解、酸化、乙酸化和甲烷化） 的协调问题。 的协调问题。 1 厌氧水解酸化作预处理（不完整的厌氧处理） 厌氧水解酸化作预处理（不完整的厌氧处理） 既然产甲烷菌对许多环境因素敏感， 既然产甲烷菌对许多环境因素敏感，如果厌氧处理 只到水解酸化这一步，控制起来就容易得多。 只到水解酸化这一步，控制起来就容易得多。对提 高可生化性也有好处。 高可生化性也有好处。 这就是现在许多废水的好氧生化处理前用厌氧水解 酸化作预处理的原因。 酸化作预处理的原因。
35 25 20 k(d-1) 6.67 4.65 3.85 KS(mg/L) 164 930 2130
3 对pH敏感 最佳范围 敏感:最佳范围 敏感 最佳范围6.5-8.2, 为什么会降 低和升高? 低和升高 4 严格厌氧 氧化还原电位 严格厌氧,氧化还原电位 氧化还原电位-150—-420mv 5 有毒物质
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停留时间短 可提高废水可生化性和溶解性 尤其适用于难降解有机废水处理 与传统厌氧工艺相比， 与传统厌氧工艺相比， 水解酸化工艺不需要密闭 池，也不需要复杂的 三相分离器。 三相分离器。
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水解酸化对COD的去除和对生化降解性的提高 水解酸化对COD的去除和对生化降解性的提高
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优点： 优点： 1 污泥量少 2 污泥的浓度更高或生物膜更厚，可提高负荷，不受 污泥的浓度更高或生物膜更厚，可提高负荷，不受DO的限制 的限制 3 不要曝气，少了动力 不要曝气， 4 可回收能源 5 氮和磷用量较少 缺点 1 启动时间长 2 对负荷变化和 的变化敏感（指产甲烷） 对负荷变化和pH的变化敏感 指产甲烷） 的变化敏感（ 3 一般不能作最终处理 前景 对高浓度有机废水、难处理的和难降解（有些） 对高浓度有机废水、难处理的和难降解（有些）的有机废水可 作预处理，与好氧联合用于脱氮去磷, 作预处理，与好氧联合用于脱氮去磷 低浓度有机废水也在开 发，经济效应较好
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应用特点 <1> 高COD负荷（８－15kgCODcr/m3.d)； COD负荷（ 负荷 15kgCODcr/m3.d)； <2> 液体上升流速(2.5-10m/h)快(UASBD的上 液体上升流速(2.5-10m/h)快(UASBD的上 升流速在0.5-1.5m/h), CODcr去除负荷高； 升流速在0.50.5 CODcr去除负荷高； 去除负荷高 <3> 厌氧颗粒污泥活性高,沉降性能好,粒径和 厌氧颗粒污泥活性高,沉降性能好, 强度较大，抗冲击负荷能力强； 强度较大，抗冲击负荷能力强； <4> 适用范围广，可用于SS含量高和对微生物 适用范围广，可用于SS含量高和对微生物 SS 有抑制性的废水处理； 有抑制性的废水处理； <5> 反应器为塔式结构，高径比（H/D）较大, 反应器为塔式结构，高径比（H/D）较大, 占地面积小； 占地面积小； <6> 在低温和处理低浓度有机废水时有明显 2012-4-17 27 优势。 优势。
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2 厌氧生物滤池 与好氧生物滤池比较， 与好氧生物滤池比较，与厌氧接触法比 堵塞，传质不好。 较。堵塞，传质不好。
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3 上流式厌氧污泥床反应器
缩写:UASB (Up-flow Anaerobic 缩写 Sludge Blanket (Bed) reactor) 厌氧第二代 20世纪 年代 世纪70年代 世纪 荷兰， 荷兰，瓦格宁根 （Wageningen）农业大学 ， ） Lettinga
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目前市场份额来看， 反应器明显落后 目前市场份额来看，IC反应器明显落后 的应用， 于UASB的应用，前景好。 的应用 前景好。
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IC反应器的工作过程： IC反应器的工作过程： 反应器的工作过程 1)进水与污泥和出水均匀混和后 进水与污泥和出水均匀混和 1)进水与污泥和出水均匀混和后，进入第一个反应分离区 流化床反应室。 -流化床反应室。 2)在第一反应室高负荷 大部分COD 降解为沼气。 在第一反应室高负荷， COD被 2)在第一反应室高负荷，大部分COD被降解为沼气。第二 反应室低负荷，深度处理，在那里剩余的可生物降解的 反应室低负荷，深度处理， COD被去除 被去除。 COD被去除。 沼气由低位和高位三相分离器收集和分离。 低位和高位三相分离器收集和分离 3）沼气由低位和高位三相分离器收集和分离。 水和污泥混和在沼气压的作用下经过同心的“下降” 4）水和污泥混和在沼气压的作用下经过同心的“下降” 管直接滑落到反应器底部形成内部循环流 内部循环流。 管直接滑落到反应器底部形成内部循环流。 5)动力来自高水力负荷与沼气的搅动。 5)动力来自高水力负荷与沼气的搅动。 动力来自高水力负荷与沼气的搅动
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有机物完整厌氧消化的四个阶段:水解、酸化、 有机物完整厌氧消化的四个阶段 水解、酸化、 水解 乙酸化和甲烷化。 乙酸化和甲烷化。 每个阶段产物是什么？ 每个阶段产物是什么？
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第一节 厌氧生物处理的基本原理
分离鉴定的产甲烷菌( Methanotrops)已有 200 多种。嗜甲烷菌 Methanotrophs) 多种。嗜甲烷菌(
（
EGSB反应器 EGSB反应器 工作区为膨胀阶段（容积膨胀率约为10－30%）， 工作区为膨胀阶段（容积膨胀率约为10－30%）， 10 在此条件下，进水流速比UASB高。 在此条件下，进水流速比UASB高 UASB 一方面使进水基质与污泥颗粒的充分接触和混合， 进水基质与污泥颗粒的充分接触和混合 一方面使进水基质与污泥颗粒的充分接触和混合， 加速生化反应； 加速生化反应； 另一方面有减轻或消除静态床（如UASB)中常见 有减轻或消除静态床 另一方面有减轻或消除静态床（ UASB)中常见 的底部死体积,特别是对毒性物质的承受能力。 的底部死体积,特别是对毒性物质的承受能力。
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比如：酸化 缺氧 缺氧—两段好氧生化处理焦化废水工艺 比如：酸化—缺氧 两段好氧生化处理焦化废水工艺
（焦化废水含氨氮、硫酸盐、含油、高浓度有机物废水） 焦化废水含氨氮、硫酸盐、含油、高浓度有机物废水）
升流式水解污泥床反应器 厌氧滤池
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2 厌氧接触法
厌氧活性污泥法,1955年.污泥龄很长， 年 污泥龄很长 污泥龄很长， 厌氧活性污泥法 要改。 要改。
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4 分段厌氧处理法
甲烷 出水 出水 进水 水解 酸化池 二沉池
污泥区
回流污泥
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剩余污泥Βιβλιοθήκη 235厌氧颗粒污泥膨胀床 （Expanded Granular Sludge Bed, EGSB） ） 敞开式和封闭式
在结构形式、污泥形态等方面与 非常相似， 在结构形式、污泥形态等方面与UASB非常相似， 非常相似 但其工作运行方式与UASB显然不同，主要表现在 显然不同， 但其工作运行方式与 显然不同 EGSB中一般采用 中一般采用2.5-6m/h的液体表面上升流速（最高 的液体表面上升流速（ 中一般采用 的液体表面上升流速 可达10m/h）。 可达 ）。 颗粒污泥床层处于膨胀状态， 颗粒污泥床层处于膨胀状态，进水与颗粒污泥充分 接触，传质效率高，反应器的容积负荷较高。 接触，传质效率高，反应器的容积负荷较高。 用于中高浓度有机废水和低浓度有机废水的处理。 用于中高浓度有机废水和低浓度有机废水的处理。