第九章第三代厌氧生物处理技术2课时0812
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厌氧生物处理工艺95页PPT
➢ 它们的主要特点有：① HRT大大缩短，有机负荷 大大提高，处理效率大大提高； ② HRT与SRT分 离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内 生物量很高。
➢ 2.第三代厌氧反应器
➢ 进入20世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要 特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又 发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨 胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应 器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以 使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器 内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较 低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水 等；而IC反应器则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的大量沼气形 成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高 的有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代 厌氧生物反应器”。
厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷 缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。 ⑥⑤有杀菌作用 ⑦ 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀 死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。 ⑧⑥污泥易贮存 ⑨ 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器 可以季节性或间歇性运转。
2、主要缺点
➢ ① 厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程 较为复杂，因为厌氧消化过程是由多种不同性质、 不同功能的厌氧微生物协同工作的一个连续的生 化过程，不同种属间细菌的相互配合或平衡较难 控制，因此在运行厌氧反应器的过程中需要很高 的技术要求；
第一节 厌氧生物处理工艺的发展 概况及特征
➢ 一、厌氧生物处理工艺的发展简史 ➢ 二、厌氧生物处理的主要特征
一、厌氧生物处理工艺的发展简史
1.第一代厌氧生物反应器（上个世纪初期）
➢ 人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城 市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥 （如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在 通称为“第一代厌氧生物反应器”，它们的共同 特点是：① HRT很长（污泥消化池的HRT会长达 90天）；② 处理效率仍十分低，处理效果还很不 好；③ 具有浓臭的气味。以上这些特点使得人们 对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大 降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理 城市污水已经十分成功。
➢ 2.第三代厌氧反应器
➢ 进入20世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要 特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又 发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨 胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应 器。其中EGSB反应器利用外加的出水循环可以 使反应器内部形成很高的上升流速，提高反应器 内的基质与微生物之间的接触和反应，可以在较 低温度下处理较低浓度的有机废水，如城市废水 等；而IC反应器则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的大量沼气形 成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高 的有机负荷。这些反应器又被统一称为“第三代 厌氧生物反应器”。
厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷 缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。 ⑥⑤有杀菌作用 ⑦ 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀 死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。 ⑧⑥污泥易贮存 ⑨ 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器 可以季节性或间歇性运转。
2、主要缺点
➢ ① 厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程 较为复杂，因为厌氧消化过程是由多种不同性质、 不同功能的厌氧微生物协同工作的一个连续的生 化过程，不同种属间细菌的相互配合或平衡较难 控制，因此在运行厌氧反应器的过程中需要很高 的技术要求；
第一节 厌氧生物处理工艺的发展 概况及特征
➢ 一、厌氧生物处理工艺的发展简史 ➢ 二、厌氧生物处理的主要特征
一、厌氧生物处理工艺的发展简史
1.第一代厌氧生物反应器（上个世纪初期）
➢ 人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城 市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥 （如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在 通称为“第一代厌氧生物反应器”，它们的共同 特点是：① HRT很长（污泥消化池的HRT会长达 90天）；② 处理效率仍十分低，处理效果还很不 好；③ 具有浓臭的气味。以上这些特点使得人们 对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大 降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理 城市污水已经十分成功。
最新废水厌氧处理技术.pptPPT课件
UASB反应器初次启动的操作原则
1、启动阶段的目的： • 污泥适应将要处理废水中的有机物 • 污泥具有很好的沉降性
2 、启动时要遵守的原则：
• 最初污泥负荷不要太高 • 在挥发酸未能有效分解之前，不应增加反应器负荷 • 控制厌氧细菌的生存环境 • 种泥量要尽量多 • 控制一定的上升流速
3 、形成颗粒污泥的过程：
厌氧接触法的特点：（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；（2）消 化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2～ 10kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如 常温下，普通消化池为15～30天，而接触法小于10天；（3） 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在 堵塞问题；（4）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加 沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液 难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。
• 在产酸发酵反应器中典型的乙醇型发酵末端产物组 成，除液相产物中主要以乙醇和乙酸为主外 ，气 相非中经还 典存 的在 酵大 母量 菌的的乙CO醇2和发H酵2，。而因是而丙这酮一酸发走酵乙类酰型并 CoA旁路，在丙酮酸铁氧还原酶和氢化酶的作用下 生成乙醇，并同时生成CO2、H2。
但是因为产丁酸过程可减少发酵产物中的酸性末端，所 以对加快葡萄糖的代谢进程有促进作用。
丙酸型发酵类型
• 废水厌氧生物处理中，含氮有机化合物（如酵母膏、 明胶、肉膏等）酸性发酵的主要末端产物为丙酸、 乙酸、CO2和少量的丁酸等，并命名为丙酸型发酵。 难降解碳水化合物（如纤维素）的厌氧发酵过程也 常呈现丙酸型发酵
五、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)
升流式厌氧污泥床集生物反应与沉淀于一体的厌氧反应器， 污水从下部流入，通过布水系统、厌氧颗粒污泥层、三相分 离器，污水从上部溢流堰流出。
厌氧生物处理法5(11-14)(1)
大分子有机物碳水化合物蛋白质脂肪等水解细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇类醛类等乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌ch甲烷细菌ch1水解酸化阶段产酸或酸化细菌2产气阶段甲烷细菌乙酸化阶段甲烷化阶段3四阶段理论在三阶段理论的基础上增加了一类细菌同型产乙酸菌其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的h合成为乙酸
在三阶段理论的基础 上，增加了一类细菌— —同型产乙酸菌，其主 要功能是可以将产氢产 乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。但研究表 明，实际上这一部分由 H2/CO2合成而来的乙酸 的量较少，只占厌氧体 系中总乙酸量的5%左右。
从两阶段到三、 四阶段理论的过 程，是对厌氧消 化不断深化认识 的过程，也反映 出有机物厌氧消 化过程是不同微 生物菌群协同作 用的结果，是一 个极为复杂的生 化过程。
9.2 厌氧消化的影响因素与控制要求
甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段， 因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影 响因素为准。
温度因素 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 搅拌和混合 营养与C/N比 氨氮 有毒物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用
1.温度因素
9.1 厌氧法的基本原理
4. 原理 两阶段 三阶段 四阶段
两阶段
液化(酸化) 液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体
消化 过程
气化(甲烷化) 产生消化气，主体是CH4
三阶段
1）水解酸化阶段：分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。 2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产 物产生乙酸、氢气和二氧化碳等。 3）产甲烷阶段：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基 质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。
在三阶段理论的基础 上，增加了一类细菌— —同型产乙酸菌，其主 要功能是可以将产氢产 乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。但研究表 明，实际上这一部分由 H2/CO2合成而来的乙酸 的量较少，只占厌氧体 系中总乙酸量的5%左右。
从两阶段到三、 四阶段理论的过 程，是对厌氧消 化不断深化认识 的过程，也反映 出有机物厌氧消 化过程是不同微 生物菌群协同作 用的结果，是一 个极为复杂的生 化过程。
9.2 厌氧消化的影响因素与控制要求
甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段， 因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影 响因素为准。
温度因素 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 搅拌和混合 营养与C/N比 氨氮 有毒物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用
1.温度因素
9.1 厌氧法的基本原理
4. 原理 两阶段 三阶段 四阶段
两阶段
液化(酸化) 液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体
消化 过程
气化(甲烷化) 产生消化气，主体是CH4
三阶段
1）水解酸化阶段：分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。 2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产 物产生乙酸、氢气和二氧化碳等。 3）产甲烷阶段：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基 质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。
污水的厌氧生物处理课件
生物膜的吸附、微生物的代谢作用和滤料 的截留作用下，废水中的有机物被降解， 并产生沼气，沼气从池顶部排出。
根据进水的方向将厌氧固定膜反应器 分 为 升 流 式 ( USFF) 、 降 流 式 ( DSFF) 和平流式(LSFF)三种；根据填料填充
的程度分为全充填型和部分充填型。
填料可采用拳状石质滤料，如碎石、 卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。
烷化严重受阻。
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
(2) pH及碱度
按降解机理分段：
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在 6.5-7.5 之间。
在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过 产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高； pH值过高， 常见于NH4+浓度过高。
(5)有机负荷
按降解机理分段：
在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷， 即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3 ∙d]。此外也 有用污泥负荷表达的，即[kgCOD/kgVSS . d]。
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快 得多， 必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消 耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不 能过高。
甲烷产量的70%
产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作 用下
产甲烷阶段
两组生理上不同 的产甲烷菌
③ 厌氧消化的4阶段理论
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
参考教材第357页
由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感机，理分段： 世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的 控制阶段， 反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。
根据进水的方向将厌氧固定膜反应器 分 为 升 流 式 ( USFF) 、 降 流 式 ( DSFF) 和平流式(LSFF)三种；根据填料填充
的程度分为全充填型和部分充填型。
填料可采用拳状石质滤料，如碎石、 卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。
烷化严重受阻。
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
(2) pH及碱度
按降解机理分段：
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在 6.5-7.5 之间。
在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过 产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高； pH值过高， 常见于NH4+浓度过高。
(5)有机负荷
按降解机理分段：
在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷， 即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3 ∙d]。此外也 有用污泥负荷表达的，即[kgCOD/kgVSS . d]。
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快 得多， 必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消 耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不 能过高。
甲烷产量的70%
产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作 用下
产甲烷阶段
两组生理上不同 的产甲烷菌
③ 厌氧消化的4阶段理论
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
参考教材第357页
由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感机，理分段： 世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的 控制阶段， 反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。
6厌氧生物处理 168页
（三）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；
——厌氧微生物的增殖速率低， ——产酸菌的产率系数Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD， ——产甲烷菌的产率系数Y为0.03kgVSS/kgCOD左右， ——好氧微生物的产率系数约为0. 5~0.6kgVSS/kgCOD。
（三）4 阶段理论 1）水解和发酵阶段
在该阶段，复杂有机物在厌氧菌胞外酶的作用 下，首先被分解为简单有机物，如纤维素经过水 解转化为简单的糖类；蛋白质转化为简单的氨基 酸；脂肪类转化为脂肪酸和甘油；（水解）
然后，这些简单有机物在产酸菌的作用下经厌 氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸 和醇类等。
好氧生物降解 厌氧生物降解
好氧微生物(较简) 厌氧微生物(复杂)
快
慢
碳降解 氨降解
碳降解
适当的溶解氧
无溶解氧
常温
常温-中温-高温
适应范围宽
适应范围较窄
100:5:1
200:5:1
H2O CO2 较低
CH4 H2O CO2 较高
较高
较低 回收能源
几种典型的厌氧反应器示意图p501
（四）厌氧生物处理工艺的应用现状
——IC反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有 机负荷。
厌氧生物处理的发展第三个时期特征： 1)最大限度提高反应器中生物持有量，通过比
好氧反应器中高几倍甚至几十倍的生物量，使处 理效率接近好氧处理效率。在此基础上开发出大 量新型厌氧反应器，其共同特征是有机负荷高、 处理能力强。
2)厌氧细菌可分为产酸菌和产甲烷菌2大类， 利用厌氧细菌的特点，采取相分离技术，开发出 两相厌氧反应器，发挥不同厌氧菌群的各自特点， 在各自的反应器中优化菌群功能，提高处理效率。
废水厌氧生物处理技术
EGSB工程实例
2.厌氧内循环反应器（internal circulation）
IC反应器由2层UASB串联而成，废水自下而上流动，污染物被一级 反应区细菌吸附并降解，气液混合物被提升至顶部分离器，污泥回流至 底部，废水再经过二级反应区降解后流出。
填料
沼
气 出
水
进 水
升流式厌氧生物滤池
布水系统
其它形式的厌氧生物滤池
进水
沼气 布水系统
填料
出水
降流式厌氧生物滤池
1、厌氧生物滤池的运行特征
生物膜厚度约为1-4mm；生物固体浓度沿滤料层高度而有 变化；
适合于处理多种类型、浓度的有机废水；
有机负荷为0.2-15 kgCOD/m3.d；
当进水浓度过高时，应采用出水回流的措施： ① 减少碱度的要求； ② 降低进水COD浓度； ③ 增大进水流量，改善进水分布条件。
（厌氧消化池，厌氧接触反应器）
二、第二代厌氧反应器
（厌氧生物转盘，厌氧滤池，厌氧折流板，升流式 厌氧反应器）
三、第三代厌氧反应器
（膨胀颗粒污泥床，厌氧内循环反应器，上流式污 泥床-滤池反应器）
第一代厌氧反应器
普通消化池
主要处理剩余污泥；温度不到 30℃的低浓度有机废水、水量变化 很大或毒物负荷波动等情况下的废水， 需要较大的反应体积；
由于在反应器中使用一系列垂直安装的折流板，将反应 器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相 对独立的上流式污泥床系统
ABR工艺优点： 良好的水力条件 稳定的生物固体截留能力 良好的颗粒污泥形成及微生物种群的分布 良好而稳定的处理效果
Ⅳ.上流式厌氧污泥床(UASB)反应器
Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor, 简称UASB 反应器； 由荷兰Lettinga教授于1977年发明。
废水厌氧生物处理过程PPT课件
• 厌氧消化分为：高温消化〔55°C 左右〕和中温 消化〔35°C 左右〕；化的反响速率约为中温消 化的1.5~1.9 倍，产气率也较高，但气体中甲烷含 量较低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或 污泥时，高温消化可获得较好的卫生效果，消化 后污泥的脱水性能也较好；
• 随着新型厌氧反响器的开发研究和应用，温度对 厌氧消化的影响不再非常重要〔新型反响器内的 生物量很大〕，因此可以在常温条件下 〔20~25°C〕进展，以节省能量和运行费用
•
高温消化 低温消化
• 可见，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂， 在厌氧消化过程中存在着两个不同的最正确稳度 范围：
• 一为55℃左右，一为35℃左右。
• 厌氧微生物分为嗜热菌(高温细菌)和嗜温菌 (中温细菌)两大类，相应的厌氧消化那么被称为 高温消化(55℃左右)和中温消化(35℃左右)。
• 高温消化的反响速率约为中温消化的～倍， 产气率也高。
• 因此处理废水的厌氧消化反响常在常温条件 (20—25℃)下进展，以节省能量的消耗和运行 费用。
• 产甲烷菌最适pH范围为～。在以下或 以上的环 境中，厌氧消化会受到严重的抑制，这主要是对 产甲烷菌的抑制。
• 水解细菌和产酸菌也不能承受低pH的环境。
• 厌氧发酵体系中的pH除受进水pH的影响外， 还取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡。
3．不产甲烷细菌为产甲烷细菌去除有毒物质
• 以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中可能 含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸、重金 属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质。
• 不产甲烷细菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰 化物等从中获得能源和碳源。这些作用不仅解除 了对产甲烷细菌的毒害，而且给产甲烷细菌提供 了养分。
(三)产甲烷细菌
• 随着新型厌氧反响器的开发研究和应用，温度对 厌氧消化的影响不再非常重要〔新型反响器内的 生物量很大〕，因此可以在常温条件下 〔20~25°C〕进展，以节省能量和运行费用
•
高温消化 低温消化
• 可见，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂， 在厌氧消化过程中存在着两个不同的最正确稳度 范围：
• 一为55℃左右，一为35℃左右。
• 厌氧微生物分为嗜热菌(高温细菌)和嗜温菌 (中温细菌)两大类，相应的厌氧消化那么被称为 高温消化(55℃左右)和中温消化(35℃左右)。
• 高温消化的反响速率约为中温消化的～倍， 产气率也高。
• 因此处理废水的厌氧消化反响常在常温条件 (20—25℃)下进展，以节省能量的消耗和运行 费用。
• 产甲烷菌最适pH范围为～。在以下或 以上的环 境中，厌氧消化会受到严重的抑制，这主要是对 产甲烷菌的抑制。
• 水解细菌和产酸菌也不能承受低pH的环境。
• 厌氧发酵体系中的pH除受进水pH的影响外， 还取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡。
3．不产甲烷细菌为产甲烷细菌去除有毒物质
• 以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中可能 含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸、重金 属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质。
• 不产甲烷细菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰 化物等从中获得能源和碳源。这些作用不仅解除 了对产甲烷细菌的毒害，而且给产甲烷细菌提供 了养分。
(三)产甲烷细菌
《污水厌氧生物处理》课件
详细描述
完全混合式厌氧反应器是一种稳定、高效的污水处理工艺，适用于各种有机废水的处理。该工艺通过完全混合的 方式，使废水与厌氧污泥充分接触，提高了有机物的降解效率。同时，该工艺具有较好的抗冲击负荷能力，能够 稳定运行。
两相厌氧消化工艺
总结词
提高产气量、降低酸化风险
VS
详细描述
两相厌氧消化工艺通过将产酸和产甲烷过 程分开进行，提高了产气量和降低了酸化 风险。该工艺通过优化反应条件，促进了 厌氧微生物的生长和代谢，提高了有机物 的去除效率。同时，该工艺还能够有效降 低废水中的有毒物质对微生物的影响。
03
例如，采用高效厌氧反应器、温度控制、pH调节等手段，可以显著提高厌氧生 物处理的效率，降低能耗和运营成本。
开发高效厌氧反应器与新型厌氧工艺
随着科技的不断进步，新型的厌氧反应器和工艺不断涌现，以满足不同 类型和规模的污水处理需求。
新型厌氧反应器如升流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（ EGSB）和内循环（IC）反应器等，具有更高的有机负荷率和更好的污水
联合应用还可以实现能源回收和资源化利用， 为可持续性发展提供有力支持。
厌氧生物处理技术的环境影响与可持续性发展
在追求高效率、高稳定性的同时，厌氧生物处理技术 的环境影响和可持续性发展也是研究的重要方向。
研究者们致力于减少厌氧生物处理过程中的温室气体 排放、降低能耗和资源消耗、提高能源回收率等方面
的工作。
处理效果。
新型厌氧工艺如上流式厌氧滤池（AF）、水解酸化-好氧处理工艺等，能 够更好地适应不同水质和环境条件，提高污水处理效果和能源回收率。
厌氧生物处理与其他生物处理技术的联合应用
为了更好地满足污水处理的需求，研究者们将 厌氧生物处理与其他生物处理技术进行联合应 用，形成多种组合工艺。
完全混合式厌氧反应器是一种稳定、高效的污水处理工艺，适用于各种有机废水的处理。该工艺通过完全混合的 方式，使废水与厌氧污泥充分接触，提高了有机物的降解效率。同时，该工艺具有较好的抗冲击负荷能力，能够 稳定运行。
两相厌氧消化工艺
总结词
提高产气量、降低酸化风险
VS
详细描述
两相厌氧消化工艺通过将产酸和产甲烷过 程分开进行，提高了产气量和降低了酸化 风险。该工艺通过优化反应条件，促进了 厌氧微生物的生长和代谢，提高了有机物 的去除效率。同时，该工艺还能够有效降 低废水中的有毒物质对微生物的影响。
03
例如，采用高效厌氧反应器、温度控制、pH调节等手段，可以显著提高厌氧生 物处理的效率，降低能耗和运营成本。
开发高效厌氧反应器与新型厌氧工艺
随着科技的不断进步，新型的厌氧反应器和工艺不断涌现，以满足不同 类型和规模的污水处理需求。
新型厌氧反应器如升流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（ EGSB）和内循环（IC）反应器等，具有更高的有机负荷率和更好的污水
联合应用还可以实现能源回收和资源化利用， 为可持续性发展提供有力支持。
厌氧生物处理技术的环境影响与可持续性发展
在追求高效率、高稳定性的同时，厌氧生物处理技术 的环境影响和可持续性发展也是研究的重要方向。
研究者们致力于减少厌氧生物处理过程中的温室气体 排放、降低能耗和资源消耗、提高能源回收率等方面
的工作。
处理效果。
新型厌氧工艺如上流式厌氧滤池（AF）、水解酸化-好氧处理工艺等，能 够更好地适应不同水质和环境条件，提高污水处理效果和能源回收率。
厌氧生物处理与其他生物处理技术的联合应用
为了更好地满足污水处理的需求，研究者们将 厌氧生物处理与其他生物处理技术进行联合应 用，形成多种组合工艺。
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1、反应器结构
于20世纪90年代初由荷兰 Wageingen农业大学的 Lettinga等人率先开发的。 其构造与UASB反应器有 相似之处，可以分为进水 配水系统、反应区、三相 分离区和出水渠系统。与 UASB反应器不同之处是， EGSB反应器设有专门的 出水回流系统。
2、工作原理
EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥，当有机废 水及其所产生的沼气自下而上地流过颗粒污泥床 层时，污泥床层与液体间会出现相对运动，导致 床层不同高度呈现出不同的工作状态。
（5）沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进 行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒 污泥返回第2厌氧区污泥床。
3、IC工艺的技术特点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧 处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物 量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负 荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
5、EGSB反应器的工程应用
20世纪90年代荷兰Biothane System公司推出了一 系列工业规模的EGSB反应器，应用领域已经涉及 啤酒、食品、化工等行业。实际运行表明，EGSB 反应器的处理能力可达到UASB的2-5倍。下表是 几个典型的EGSB处理不同类型废水运行情况的例 子。
处理啤酒生产废水的EGSB反应器
1、IC厌氧工艺的工作原理
如图进水由反应底部进入第一厌 氧反应室，与颗粒污泥均匀混 合，产生的沼气被集气罩收集， 大量沼气携带第一厌氧室的泥 水混合液沿着提升管上升到反 应器顶的气液分离器，沼气由 导管排出，泥水混合液沿着回 流管反回到第一厌氧反应室的 底部，实现混合液的内部循环。 废水处理后自动进入第二厌氧 反应室，反应后的泥水经固液 分离后，上清液由出水管排走， 污泥自动返回第二厌氧反应室。
当废水上升流速较低时，颗粒污泥相对静止，床层 空隙率操持稳定；当流速达到一定数值时，床层 空隙便开始增加，床层也相应膨胀。当上升流速 超过临界流速后，污泥颗粒呈悬浮状态，颗粒床 被流态化，再进一步提高进水流速到最大流化速 度时，载体颗粒将产生大量的流失。
从颗粒污泥流态化的工作 状况可以看出EGSB反应 器的工作区为流态化的 初期，即膨胀阶段，进 水流速较低，一方面可 保证进水基质与泥泥颗 粒的充分接触和混合， 另一方面有利于减轻或 消除静态床（ UASB） 中常见的底部负荷过重 的状况，从而增加了反 应器对有机负荷、毒性 物质的承受能力。
2、IC反应器结构
IC反应器基本构造如图 所示，它相似由2层 UASB反应器串联而成。 按功能划分，反应器 由下而上共分为5个区： 混合区、第1厌氧区、 第2厌氧区、沉淀区和 气液分离区。
（1）混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分 离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
（2）第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该 区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为 沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应 区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接 触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量 的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的 气液分离区。
（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与 泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回 流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污 泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
（4）第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除 一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器 进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大 部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生 量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2 厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利 条件。
处理淀粉生产废水的EGSB反应器
三、内循环（IC）厌氧反应器
IC厌氧反应器是20世纪80年代中期由荷兰 PAQUES公司推出的。目前，该工艺已经 成功地应用于啤酒、造纸及食品加工等行 业的生产污水处理中，由于其处理容量高、 投资少、占地省和运行稳定等优点引起了 各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌 氧生化反应器的代表工艺之一。
第三代厌氧生物处理技术
一、概述 在厌氧反应器中污泥和废水的混合是影响到去除效
果的重要因素。合理的布水系统和反应器中液体 表面上升流速、产生沼气的搅动等因素对污泥和 废水的混合起着极其重要的作用。在UASB等第二 代厌氧生物反应器中，在处理低浓度有机废水时， 由于不可能产生大量沼气的搅动，反应器中的混 合效果较差，如果提高反应器的水力负荷来改善 混合状况，则会出现污泥流失。所以，为了解决 这一问题，20世纪90年代在国际上提出了以 EGSB、IC、UBF、ABR为代表的第三代厌氧生物 反应器。
第三代厌氧生物反应器的共 同特点如下：
1、微生物以颗粒污泥固定 化方式存在于反应器中， 反应器单位容积的生物量 更高；
2、能承受更高的水力负荷， 并具有较高的有机污染物 净化效能；
3、具有较大的较大径比， 一般在5-10以上；
4、占地面积小；
5、能B中颗粒污泥的特性
EGSB工艺中颗粒污泥的沉降性能好，有效地 减少了悬浮于消化液中的微生物个体数量， 避免了微生物随消化液大量流失的可能性， 保证了厌氧反应器中高浓度活性污泥的滞 留量，进而为反应器的高效、稳定运行奠 定了基础。
EGSB中颗粒污泥的形成过程可分为4个阶段： ① 将细胞运到惰性物质或其他细胞（基底）的表面。 ② 通过物理化学作用力可逆吸附于基底上。 ③ 通过微生物表面的鞭毛、纤毛或胞外多聚物将细
胞吸附于基底上。 ④ 细胞的倍增和颗粒污泥的形成。
4、EGSB工艺的主要特点
EGSB工艺作为一种改进型的UASB，虽然在结构形 式、污泥形态等方面与UAS非常相似，但其工作 运行方式与UASB显然不同，液体表面上升速度高 使颗粒污泥床层处于膨胀状态不仅使进水能与污 泥充分接触，而且有利于基质和代谢产物在颗粒 污泥内外的扩散、传送，保证了反应器在较高的 容积负荷条件下正常运行。EGSB反应器的主要特 点如下表所列。
于20世纪90年代初由荷兰 Wageingen农业大学的 Lettinga等人率先开发的。 其构造与UASB反应器有 相似之处，可以分为进水 配水系统、反应区、三相 分离区和出水渠系统。与 UASB反应器不同之处是， EGSB反应器设有专门的 出水回流系统。
2、工作原理
EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥，当有机废 水及其所产生的沼气自下而上地流过颗粒污泥床 层时，污泥床层与液体间会出现相对运动，导致 床层不同高度呈现出不同的工作状态。
（5）沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进 行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒 污泥返回第2厌氧区污泥床。
3、IC工艺的技术特点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧 处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物 量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负 荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
5、EGSB反应器的工程应用
20世纪90年代荷兰Biothane System公司推出了一 系列工业规模的EGSB反应器，应用领域已经涉及 啤酒、食品、化工等行业。实际运行表明，EGSB 反应器的处理能力可达到UASB的2-5倍。下表是 几个典型的EGSB处理不同类型废水运行情况的例 子。
处理啤酒生产废水的EGSB反应器
1、IC厌氧工艺的工作原理
如图进水由反应底部进入第一厌 氧反应室，与颗粒污泥均匀混 合，产生的沼气被集气罩收集， 大量沼气携带第一厌氧室的泥 水混合液沿着提升管上升到反 应器顶的气液分离器，沼气由 导管排出，泥水混合液沿着回 流管反回到第一厌氧反应室的 底部，实现混合液的内部循环。 废水处理后自动进入第二厌氧 反应室，反应后的泥水经固液 分离后，上清液由出水管排走， 污泥自动返回第二厌氧反应室。
当废水上升流速较低时，颗粒污泥相对静止，床层 空隙率操持稳定；当流速达到一定数值时，床层 空隙便开始增加，床层也相应膨胀。当上升流速 超过临界流速后，污泥颗粒呈悬浮状态，颗粒床 被流态化，再进一步提高进水流速到最大流化速 度时，载体颗粒将产生大量的流失。
从颗粒污泥流态化的工作 状况可以看出EGSB反应 器的工作区为流态化的 初期，即膨胀阶段，进 水流速较低，一方面可 保证进水基质与泥泥颗 粒的充分接触和混合， 另一方面有利于减轻或 消除静态床（ UASB） 中常见的底部负荷过重 的状况，从而增加了反 应器对有机负荷、毒性 物质的承受能力。
2、IC反应器结构
IC反应器基本构造如图 所示，它相似由2层 UASB反应器串联而成。 按功能划分，反应器 由下而上共分为5个区： 混合区、第1厌氧区、 第2厌氧区、沉淀区和 气液分离区。
（1）混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分 离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
（2）第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该 区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为 沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应 区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接 触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量 的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的 气液分离区。
（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与 泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回 流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污 泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
（4）第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除 一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器 进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大 部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生 量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2 厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利 条件。
处理淀粉生产废水的EGSB反应器
三、内循环（IC）厌氧反应器
IC厌氧反应器是20世纪80年代中期由荷兰 PAQUES公司推出的。目前，该工艺已经 成功地应用于啤酒、造纸及食品加工等行 业的生产污水处理中，由于其处理容量高、 投资少、占地省和运行稳定等优点引起了 各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌 氧生化反应器的代表工艺之一。
第三代厌氧生物处理技术
一、概述 在厌氧反应器中污泥和废水的混合是影响到去除效
果的重要因素。合理的布水系统和反应器中液体 表面上升流速、产生沼气的搅动等因素对污泥和 废水的混合起着极其重要的作用。在UASB等第二 代厌氧生物反应器中，在处理低浓度有机废水时， 由于不可能产生大量沼气的搅动，反应器中的混 合效果较差，如果提高反应器的水力负荷来改善 混合状况，则会出现污泥流失。所以，为了解决 这一问题，20世纪90年代在国际上提出了以 EGSB、IC、UBF、ABR为代表的第三代厌氧生物 反应器。
第三代厌氧生物反应器的共 同特点如下：
1、微生物以颗粒污泥固定 化方式存在于反应器中， 反应器单位容积的生物量 更高；
2、能承受更高的水力负荷， 并具有较高的有机污染物 净化效能；
3、具有较大的较大径比， 一般在5-10以上；
4、占地面积小；
5、能B中颗粒污泥的特性
EGSB工艺中颗粒污泥的沉降性能好，有效地 减少了悬浮于消化液中的微生物个体数量， 避免了微生物随消化液大量流失的可能性， 保证了厌氧反应器中高浓度活性污泥的滞 留量，进而为反应器的高效、稳定运行奠 定了基础。
EGSB中颗粒污泥的形成过程可分为4个阶段： ① 将细胞运到惰性物质或其他细胞（基底）的表面。 ② 通过物理化学作用力可逆吸附于基底上。 ③ 通过微生物表面的鞭毛、纤毛或胞外多聚物将细
胞吸附于基底上。 ④ 细胞的倍增和颗粒污泥的形成。
4、EGSB工艺的主要特点
EGSB工艺作为一种改进型的UASB，虽然在结构形 式、污泥形态等方面与UAS非常相似，但其工作 运行方式与UASB显然不同，液体表面上升速度高 使颗粒污泥床层处于膨胀状态不仅使进水能与污 泥充分接触，而且有利于基质和代谢产物在颗粒 污泥内外的扩散、传送，保证了反应器在较高的 容积负荷条件下正常运行。EGSB反应器的主要特 点如下表所列。