13种厌氧生物反应器结构及原理
厌氧生物反应器分类与发展历程

➢ 其膨胀率一般为5~20%。 ➢ AAFEB对有机污水的处理过程,实质上是其中
三相分离器
颗粒污泥
配水系统
上流式厌氧污泥床(UASB)
➢ 特点:
➢ 可形成沉淀性能非常好的颗粒污 泥,利用污泥颗粒化实现了HRT 与污泥停留时间的分离,从而延 长了污泥龄
➢ 具有有机负荷高,水力停留时间 短,且无填料、无污泥回流装置、 无搅拌装置,大大降低了运行成 本
➢ 允许较大的上流速度,而且处理 率高,运行稳定
➢ 特点:
➢ 上升流速大Vup (2.5~10m/h,UASB 0.5~1.5 m/h); ➢ CODcr有机负荷率高(5~35kg/m3.d); ➢ 高径比大,污泥床处于膨胀状态; ➢ 出水回流,适合处理低浓度废水; ➢ 颗粒污泥接种,活性高,沉降性能好,粒径大; ➢ Vup大,废水与污泥接触状态良好; ➢ 可应用于含悬浮固体和有毒物质的废水处理。
➢ 这些反应器可以称为第一代厌氧反应器。
2. 第一代反应器
➢ 第一代厌氧反应器的特点 • 通过厌氧产生沼气的作用能使待处理废水与厌氧污泥完 全混合; • 能有效降解废水中的有机污染物; • 反应器内污泥停留时间(sludge retention time, SRT)与 水力停留时间(hydraulic retention time, HRT) 无法分开; • 处理废水或有机废物需要较长的时间(长达几十天), 属低负荷系统。
AF反应器示意
厌氧滤池(AF)
污水处理三代厌氧生物反应器

污水处理三代厌氧生物反应器一、引言随着社会经济的发展和城市化进程的加快,污水处理成为环境保护和可持续发展的重要环节。
厌氧生物反应器作为污水处理的重要技术之一,经历了第一代、第二代和第三代的发展,其中第三代厌氧生物反应器在处理复杂有机废水方面表现出卓越的性能。
本文将详细介绍第三代厌氧生物反应器的技术原理、特点及实际应用案例,为相关领域的研究和应用提供参考。
二、三代厌氧生物反应器的技术发展第一代厌氧生物反应器第一代厌氧生物反应器主要采用传统升流式厌氧消化池,具有结构简单、易维护等优点。
但存在处理效率低、占地面积大等缺点,已逐渐被淘汰。
第二代厌氧生物反应器第二代厌氧生物反应器是在第一代基础上发展而来的高效厌氧反应器,通过改变反应器的结构或运行方式,提高反应器的容积负荷和产气率。
代表技术包括:升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)等。
第三代厌氧生物反应器第三代厌氧生物反应器是在第二代基础上进一步优化升级的新型反应器,具有更高的处理效率、更低的能耗和更好的抗负荷冲击能力。
代表技术包括:膜分离厌氧反应器(MABR)、升流式固体厌氧反应器(USR)和超级厌氧反应器(SUFR)等。
三、第三代厌氧生物反应器的技术特点1.高处理效率:第三代厌氧生物反应器采用新型的微生物种群结构和运行模式,具有更高的有机物去除率和产气率。
2.适应性强:第三代厌氧生物反应器能够适应不同种类和浓度的有机废水,具有较强的抗负荷冲击能力。
3.能耗低:第三代厌氧生物反应器采用新型的能量回收和利用技术,降低了能耗。
4.自动化程度高:第三代厌氧生物反应器采用先进的自动化控制技术,减少了人工操作和维护工作量。
5.占地面积小:第三代厌氧生物反应器采用紧凑型设计,占地面积小,适合城市污水处理等空间有限的场所。
四、第三代厌氧生物反应器的实际应用案例1.城市污水处理厂:某城市污水处理厂采用第三代厌氧生物反应器技术进行改造,实现了高效去除有机物、降低能耗和减少占地面积的目标。
厌氧罐工艺系统构成、原理及防火防爆措施

厌氧罐工艺系统构成、原理及防火防爆措施厌氧罐是污水处理站常用的生物处理设备,它能够将有机废水中的有机物转化为沼气和有机肥料,沼气可用作作燃料或发电,有机肥料可作为细菌营养液或植物肥料。
由于许多人对厌氧罐接触较少,对其危险性知之较少,为此在此汇总了部分有关厌氧罐的相关知识,希望对各位有所帮助。
一、厌氧罐工艺系统构成及原理1、厌氧罐工艺系统构成及作用厌氧罐,也叫厌氧反应器,是一种高效的多级内循环厌氧反应罐。
其主要组成部分包括反应器本体、内循环系统、气体收集系统和废水处理系统。
反应器本体,即厌氧罐,是设备的核心部分,它通常采用圆柱形结构,内部设置有填料和微生物群落。
填料的作用是增加反应器内的表面积,提高微生物的附着率,从而促进微生物的生长和代谢。
微生物群落则是反应器内的关键组成部分,它们能够利用有机物质进行厌氧发酵,产生沼气和有机肥料。
内循环系统是反应器的重要组成部分,它能够将反应器内的废水不断循环流动,从而提高微生物的代谢效率。
内循环系统通常由泵、管道和喷头组成,泵将反应器内的废水抽出,经过管道输送到喷头处再喷回反应器内。
这样,废水就能够在反应器内不断循环,从而提高微生物的代谢效率。
气体收集系统和废水处理系统为厌氧罐配套设施,在厌氧罐外进行。
2、厌氧罐产气(沼气)原理在厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等。
在此过程中,不同微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成了复杂的生态系统。
高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段:水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。
也有些研究人员把厌氧消化过程分为三个阶段,把第一、第二阶段合成为一个阶段,称为水解酸化阶段。
在这里以四个阶段介绍厌氧反应过程。
(1)水解阶段:复杂的非溶解性的高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,不可能为细菌直接利用,需要在微生物作用下分解成小分子。
厌氧生物处理反应器概述及展望

生物工程设备课程论文厌氧生物处理反应器概述及展望学生姓名:2017年11月厌氧生物处理反应器概述及展望摘要:概述了厌氧消化阶段理论与厌氧消化的主要影响因素;介绍了厌氧生物反应器的发展历史;并对几种典型的高效厌氧生物反应器(上流式厌氧污泥床,厌氧折板反应器,厌氧膨胀颗粒污泥床和内循环式反应器)的工作原理、构造、技术特点、运行机制及其应用情况等做了详尽的阐述;最后,对厌氧反应器今后的研究方向给予了展望。
关键词:厌氧消化;厌氧生物反应器;工作原理;研究方向随着我国工业化进程的不断加快,环境保护压力也越来越大,大量难降解工业废水的处理是摆在我们面前的一个重大难题。
在废水生物处理领域,常用的有好氧法和厌氧法两种,其中好氧生物处理技术的曝气需要大量的能耗,而厌氧生物处理技术相对而言能耗则低的多,并且能够产生沼气达到资源再利用,符合当今节能环保的主题。
因此研究和开发新型高效的厌氧生物处理反应器及其相关工艺具有长远的战略意义。
1 厌氧消化阶段理论厌氧消化,是指在严格厌氧条件下,通过多种微生物(厌氧或兼性菌)的共同作用,将各种复杂有机物进行降解,并产生大量的CH4和CO2等沼气能源的复杂过程[1]。
厌氧消化阶段理论先后经历了两阶段理论、三阶段理论到四菌群学说,其中三阶段理论和四菌群学说描述较为全面和准确,是目前在业内相对得到公认的主流理论,占主导地位。
1.1 三阶段理论M.P.Bryant根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果,于1979 年,在两阶段理论的基础上,提出了三阶段理论[2]。
该理论将厌氧发酵分成三个阶段,即水解和发酵阶段、产氢、产乙酸阶段及产甲烷阶段1.2 四菌群理论1979 年,J.G. Zeikus在第一届国际厌氧消化会议上提出了四菌群理论。
该理论认为参与厌氧消化菌,除了水解发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌外,还有一个同型产乙酸菌种群[3]。
这类菌可将中间代谢物的H2和CO2转化成乙酸。
厌氧发酵过程分为四个阶段,各类群菌的有效代谢均相互密切连贯,处于平衡状态,不能单独分开,是相互制约和促进的过程。
EGSB和IC三种厌氧反应器比较

EGSB和IC三种厌氧反应器比较B、EGSB和IC三种厌氧反应器比较UASB、EGSB和IC是在高负荷有机废水处理中最常见的三种厌氧反应器。
这三种反应器结构不同,处理能力各异,今天我们将这三种厌氧反应器进行详细比较,分别说一说他们的优缺点。
1、厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理,就是利用厌氧微生物的代谢特性,将废水中有机物进行还原,同时产生甲烷气体的一种经济而有效的处理技术。
废水厌氧生物处理技术(厌氧消化),就是在在无分子氧条件下,通过厌氧微生物的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等。
厌氧与好氧过程的根本区别,就是不以分子态氧作为受氢体,而以化合态的氧、碳、硫、氢等作为受氢体。
CODCH4+CO2+H2O+H2S+NH3+微生物2、厌氧处理技术发展历史时间国家事件特点1881法国“cosmos”杂志报道应用厌氧生物技术处理市政污水污泥与废水完全混合SRT与HRT相同,厌氧微生物浓度低,处理效果差1896英国第一座处理生活污水的厌氧消化池,沼气用于照明1914美国14座城市建立了厌氧消化池1940澳大利亚连续搅拌的厌氧消化池20世纪50年代厌氧接触反应器增设污泥回流装置SRT>HRT,提高了负荷与处理效率3、三代厌氧反应器的演变名称特点代表第一代用于污泥和粪肥的消化,生活污水的处理普通厌氧接触工艺厌氧消化器第二代以提高微生物浓度和停留时间,强化传质作用,缩短液体停留时间为基础。
实现SRT和HRT相分离,提高反应器内污泥浓度厌氧滤器(AF)厌氧流化床(AFB)上流式厌氧污泥床(UASB)第三代解决污泥流失问题厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)内循环式厌氧反应器(IC)厌氧上流污泥床过滤器(UBF)厌氧折返式反应器(ABR)厌氧序批式间歇反应器(ASBR)4、三种厌氧反应器比较(1)UASB反应器UASB反应器是第二代厌氧反应器,它的优缺点如下:优点:有机负荷居第二代反应器之首污泥颗粒化使反应器对不利条件抵抗性增强简化工艺,节约投资与运行费用提高容积利用率,避免堵塞问题缺点:内部泥水混合较差不利于微生物和有机物之间的传质当液相和气相上升流速较高时会出现污泥流失,导致运行不稳定水力负荷和反应器有机负荷无法进一步提高(2)EGSB反应器EGSB反应器相当于改进型UASB反应器,属于第三代厌氧反应器,它的优缺点如下:优点:提高反应器内的液体上升流速, 颗粒污泥床层充分膨胀污水与微生物之间充分接触,加强传质效果避免反应器内死角和短流的产生占地面积较UASB小缺点:反应器较高采用外循环,动力消耗大(3)IC反应器IC反应器属于第三代厌氧反应器,它的内部结构相当于两个UASB叠加。
多级厌氧反应器工作原理

多级厌氧反应器工作原理一、多级厌氧反应器的概述多级厌氧反应器是一种用于处理有机废水的生物处理设备,通过厌氧发酵作用将有机物质转化为沼气和生物质。
多级厌氧反应器由多个厌氧池组成,每个池中都有特定的微生物群落,这些微生物能够在不同的环境条件下工作,从而提高废水处理的效率。
二、多级厌氧反应器的结构多级厌氧反应器通常由三个主要部分组成:进水池、反应池和气体收集系统。
1. 进水池进水池是废水进入反应器的第一站,其主要功能是调节废水的流量和质量。
进水池通常包括格栅、沉淀池和泵站等设备,格栅用于去除大颗粒物质,沉淀池用于沉淀悬浮物质,泵站用于将废水送入反应池。
2. 反应池反应池是多级厌氧反应器的核心部分,其结构通常是多个池体依次排列。
每个池体都有特定的工作条件,以适应不同微生物的生长和代谢需求。
反应池内通常设置有填料或生物膜,以提供更大的表面积供微生物附着并进行反应。
3. 气体收集系统气体收集系统用于收集反应过程中产生的沼气。
沼气主要由甲烷和二氧化碳组成,可以用作能源或燃料。
气体收集系统包括气体管道、收集罐和气体处理设备等。
三、多级厌氧反应器的工作原理多级厌氧反应器的工作原理主要包括有机物降解、微生物代谢和沼气产生三个过程。
1. 有机物降解废水进入反应池后,微生物开始降解有机物质。
有机物质被分解为低分子量的有机物,如脂肪酸、醇类和氨基酸等。
这些有机物质是微生物生长和代谢的基础。
2. 微生物代谢不同池体中的微生物群落在不同的环境条件下进行代谢。
第一级池体中的微生物主要进行羟酸和乙酸的产生,第二级池体中的微生物主要进行乙酸和丙酸的产生,第三级池体中的微生物主要进行丙酸和沼气的产生。
微生物在代谢过程中通过降解有机物质产生能量,并进一步转化为沼气和生物质。
3. 沼气产生在多级厌氧反应器的最后一个池体中,微生物通过产酸和产气反应将有机物质转化为沼气。
产酸反应主要是产生乙酸、丙酸和其他有机酸,产气反应主要是产生甲烷和二氧化碳。
厌氧池简介
厌氧池简介厌氧池是一种用于处理污水的生物反应器,通过在缺氧条件下利用微生物降解有机物质来净化水体。
厌氧池通常被用于污水处理厂,是污水处理系统中的重要组成部分。
在厌氧条件下,微生物可以利用有机物质进行呼吸作用,产生甲烷等气体,并将有机物质转化为更简单的化合物。
本文将介绍厌氧池的工作原理、结构特点以及在污水处理中的应用。
工作原理。
厌氧池的工作原理主要是利用微生物在缺氧条件下对有机物质进行分解。
在厌氧条件下,微生物通过厌氧呼吸将有机物质分解成甲烷、二氧化碳等气体,并将有机物质转化为更简单的有机物质。
这一过程需要一定的时间,通常需要在污水处理系统中设置一定的停留时间来保证微生物有足够的时间进行分解作用。
结构特点。
厌氧池通常由池体、进水口、出水口、搅拌装置等部分组成。
池体通常采用圆形或方形的结构,以保证污水在池内有足够的停留时间。
进水口和出水口用于将污水引入和排出厌氧池,搅拌装置用于保持污水内部的均匀混合,以促进微生物的分解作用。
此外,厌氧池内通常还设置有气体收集装置,用于收集甲烷等气体,以减少对环境的污染。
在污水处理中的应用。
厌氧池在污水处理中起着重要的作用。
首先,厌氧池可以有效地去除污水中的有机物质,减少对水体的污染。
其次,厌氧池还可以产生甲烷等气体,这些气体可以被收集利用,减少对环境的污染。
另外,厌氧池还可以减少污水处理系统中的化学需氧量(COD)和总氮排放,提高污水处理的效率。
总之,厌氧池是污水处理系统中不可或缺的部分,通过利用微生物在缺氧条件下进行有机物质的分解,可以有效地净化水体,减少对环境的污染。
随着污水处理技术的不断发展,厌氧池将会在未来得到更广泛的应用,为保护环境和改善生活质量发挥更大的作用。
厌氧塔的功效和工作原理是什么?
厌氧塔的功效和工作原理是什么?前言厌氧塔是一种常用于废水处理、工业废气处理以及生物质发酵等领域的设备。
它的紧要作用是在没有氧气的情况下,通过特定的微生物反应,将有机物质转化为甲烷等气体和有机酸。
本文将认真介绍厌氧塔的功效和工作原理。
厌氧塔的功效废水处理厌氧反应器可以对高浓度有机废水进行处理,可以有效去除COD等有机质,同时还可以产生可再生能源——甲烷。
近年来,随着环保意识的提高,厌氧工艺在废水处理领域的应用也越来越广泛。
工业废气处理工业生产中常常会排放各种有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
这些气体污染不仅对人体健康造成危害,还会对环境产生负面影响。
通过将这些气体引入厌氧反应器,利用反应器中的微生物进行吸附、分解、转化等过程,最后将有害气体转化为无害气体,达到净化空气的作用。
生物质发酵厌氧反应器还可以用于生物质的发酵过程,可以将生物质转化为有机酸、甲醇等化合物。
这种利用微生物的生物质发酵技术,不仅可以将废弃有机废料转化为可再生能源,还可以使得资源得到高效利用,具有紧要的经济和生态意义。
厌氧塔的工作原理厌氧微生物反应过程厌氧反应器紧要利用厌氧微生物在无氧环境下进行代谢反应的特性,使得有机物质得以分解。
一般而言,厌氧微生物反应过程可分为酸化阶段、季相阶段、甲烷阶段三个阶段。
酸化阶段酸化阶段紧要是将废水中的有机物质分解为短链有机分子,如酸类和醇类。
这个过程需要低pH值的环境,并且会产生大量的挥发性有机酸,导致厌氧反应器内部的酸度渐渐上升。
季相阶段当酸度渐渐上升到确定程度时,就会进入季相阶段。
季相阶段紧要是由嗜甲烷气厌氧微生物将挥发性有机酸进一步转化为乙酸和氢氧化钠等更小的有机分子。
这个过程需要适合的温度和pH值。
甲烷阶段在产生了充分多的乙酸之后,厌氧微生物就会将乙酸转化为甲烷和二氧化碳,进入甲烷阶段。
这个过程需要缺氧环境、适合的温度和适当的发酵液高度,同时还需要甲烷菌的存在。
厌氧反应器的结构厌氧反应器的结构多种多样,但是它们的紧要构成部分如下。
厌氧的基本原理及影响其效果的因素知识讲解
厌氧的基本原理及影响其效果的因素厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称为厌氧消化。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠三大主要类群的细菌,即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段,即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段,如下图所示:24% 28%CH4 52% 72%乙酸第一阶段为水解酸化阶段。
复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。
这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外,在水中部分电离,形成NH4HCO3,具有缓冲消化液PH值的作用。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2,在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。
产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段,但是在厌氧反应器中,三个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡。
这种动态平衡一旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。
二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌,可统称为不产甲烷菌,它包括厌氧细菌和兼性细菌,尤以兼性细菌居多。
与产甲烷菌相比,不产甲烷菌对PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性,且其增殖速度快。
而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌,它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格,而且其繁殖的世代期更长。
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理的基本原理以厌氧生物处理的基本原理为标题,本文将详细介绍厌氧生物处理的原理及其应用。
一、厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物代谢有机废物的生物处理技术。
它与传统的好氧生物处理相比,具有处理有机废物效率高、能耗低、生成沼气等优点。
厌氧生物处理的基本原理包括菌群构建、废物降解、产气以及沉淀等过程。
1. 菌群构建厌氧生物处理过程中,首先需要通过适当的操作条件培养出适合厌氧生物处理的微生物菌群。
这些菌群能够在缺氧的环境下生长繁殖,并且能够有效地降解有机废物。
2. 废物降解厌氧生物处理的关键环节是有机废物的降解。
在厌氧条件下,有机废物会被微生物菌群分解成小分子有机物,如酸、氢气和甲烷等。
这个过程涉及多种微生物的协同作用,其中包括厌氧消化酸菌、厌氧酵母菌等。
3. 产气在废物降解的过程中,微生物代谢会产生大量气体,其中主要成分是甲烷(沼气)。
这是厌氧生物处理的重要特点之一,通过收集和利用产生的沼气,可以达到能源回收的目的。
4. 沉淀厌氧生物处理过程中,废物中的固体物质会在沉淀池中沉淀下来。
这些沉淀物包括微生物菌体、有机废物残渣等,在处理过程中起到了分离和去除杂质的作用。
二、厌氧生物处理的应用厌氧生物处理技术在环境保护和资源回收方面具有广泛的应用前景。
以下是厌氧生物处理的一些应用领域:1. 垃圾处理厌氧生物处理可以用于处理城市垃圾、农业废弃物等有机废物。
通过将这些废物送入厌氧生物反应器,可以有效地降解有机物,并将产生的沼气用于发电或燃料。
2. 污水处理厌氧生物处理技术也可以应用于污水处理领域。
将污水送入厌氧生物反应器中进行处理,可以降解有机物,减少污水中的污染物含量,同时产生沼气用于能源回收。
3. 农业废弃物处理农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等也可以通过厌氧生物处理进行处理。
这不仅可以减少废弃物的危害和对环境的污染,还可以将产生的沼气用于农田灌溉、温室加热等。
4. 工业废水处理厌氧生物处理技术在工业废水处理中也有广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
厌氧微生物处理是目前高浓度有机废水处理工艺中不可或缺的处理工段,它较好氧微生物处理不仅能耗低,同时还可以产生沼气作为能源二次利用。
厌氧反应容积负荷高较好氧反应高出很多,对于处理同等量的COD厌氧反应投资更低。
目前常用的厌氧处理工艺有:UASB、EGSB、CSTR、IC、ABR、UBF等。
其他厌氧处理工艺有:AF、AFBR、USSB、AAFEB、USR、FPR、两相厌氧反应器等。
(1)UASB名叫上流式厌氧污泥床反应器,是一种处理污水的厌氧生物方法,又叫升流式厌氧污泥床。
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。
在底部反应区内存留大量厌氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。
要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,把它转化为沼气。
沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室沼气,用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。
沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
结构形式见图1。
(2)EGSB,中文名膨胀颗粒污泥床,是第三代厌氧反应器,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。
EGSB反应器一般为圆柱状塔形,特点是具有很大的高径比,一般可达3~5,生产装置反应器的高度可达15~20米。
颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能。
由底部的污泥区和中上部的气、液、固三相分离区组合为一体的,通过回流和结构设计使废水在反应区内具有较高的上升流速,反应器内部颗粒污泥处于膨胀状态下厌氧反应器。
结构形式见图2。
(3)连续搅拌反应器系统,或称全混合厌氧反应器(continuous stirred tank reactor),简称CSTR,是一种使发酵原料和微生物处于完全混合状态的厌氧处理技术。
在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。
消化器内安装有搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状态。
投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。
新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态,以降解废水中有机污染物,并去除悬浮物的厌氧废水生物处理器。
结构形式见图3。
(4)IC塔相似由2层UASB反应器串联而成,每层厌氧反应器的顶部各设一个气、固、液三相分离器。
其由上下两个反应室组成。
废水在反应器中自下而上流动,污染物被细菌吸附并降解,净化过的水从反应器上部流出。
IC塔由下面第一个UASB反应器产生的沼气作为提升的内动力,是升流管与回流管的混合液产生一个密度差,实现了下部混合液的内循环,使废水获得强化预处理。
上面的第二个UASB 对废水进行后处理(或称精处理),使出水达到预期处理要求。
由底部的污泥区和中上部的气、液、固三相分离区组合为一体的,通过回流和结构设计使废水在反应区内具有较高的上升流速,反应器内部颗粒污泥处于膨胀状态下厌氧反应器。
结构形式见图4。
(5)厌氧折流板反应器(Anaerobicba用edreactor,ABR)是McCarty和Bachmann等人于1982年,在总结了第二代厌氧反应器工艺性能的基础上,开发和研制的一种新型高效的厌氧生物处理装置。
其特点是:反应器内置竖向导流板,将反应器分隔成几个串联的反应室,每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统,其中的污泥以颗粒化形式或絮状形式存在。
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。
当废水通过ABR时,要自下而上流动,在流动过程中与污泥多次接触,大大提高了反应器的容积利用率,可省去三相分离器。
结构形式见图5。
(6)两相厌氧消化系统是20世纪70年代初美国戈什(Ghosh)和波兰特(Pohland)开发的厌氧生物处理新工艺,于1977年在比利时首次应用于生产。
两相厌氧消化工艺使酸化和甲烷化两个阶段分别在两个串联的反应器中进行,使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,这样不仅有利于充分发挥其各自的活性,而且提高了处理效果,达到了提高容积负荷率,减少反应器容积,增加运行稳定性的目的。
传统的应用中,产酸菌和产甲烷菌在单个反应器中,这两类菌群之间的平衡是脆弱的。
这是由于两种微生物在生理学、营养需求、生长速度及对周围环境的敏感程度等方面存在较大的差异。
在传统设计应用中所遇到的稳定性和控制问题迫使研究人员寻找新的解决途径。
从生物化学角度看,产酸相主要包括水解、产酸和产氢产乙酸阶段,产甲烷相主要进行产甲烷阶段。
从微生物学角度,产酸相一般仅存在产酸发酵细菌,而产甲烷相不但存在产甲烷细菌,且不同程度存在产酸发酵细菌。
一般情况下,产甲烷阶段是整个厌氧消化的控制阶段。
为了使厌氧消化过程完整的进行就必须首先满足产甲烷相细菌的生长条件,如维持一定的温度、增加反应时间,特别是对难降解或有毒废水需要长时间的驯化才能适应。
两相厌氧消化工艺把酸化和甲烷化两个阶段分离在两个串联反应器中,使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,这样不仅有利于充分发挥其各自的活性,而且提高了处理效果,达到了提高容积负荷率,减少反应容积,增加运行稳定性的目的。
结构形式见图6。
(7)上流式污泥床-过滤器(,简称UBF)是加拿大人Guiot 在厌氧过滤器(Anaerobic Filter,简称AF)和上流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB)的基础上开发的新型复合式厌氧流化床反应器。
UBF具有很高的生物固体停留时间(SRT)并能有效降解有毒物质,是处理高浓度有机废水的一种有效的、经济的技术。
复合式厌氧流化床工艺是借鉴流态化技术处理生物的一种反应器械,它以砂和设备内的软性填料为流化载体。
污水作为流水介质,厌氧微生物以生物膜形式结在砂和软性填料表面,在循环泵或污水处理过程中产甲烷气时自行混合,使污水成流动状态。
污水以升流式通过床体时,与床中附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应,达到厌氧反应分解、吸附污水中有机物的目的。
UBF 复合型厌氧流化床的优点是效能高、占地少,适用于较高浓度的有机污水处理工程。
其主要构造特点是:下部为厌氧污泥床,与UASB反应器下部的污泥床相同,上部为厌氧滤池(AF)相似的填料过滤层,填料层上可附着大量的厌氧微生物,这样子提高了整个反应器的生物量,提高反应器的处理能力和抗冲击能力。
结构形式见图7。
(8)AF是厌氧生物滤池(Anaerobic Biofilter)的简称。
这种工艺是在传统厌氧活性污泥法基础上发展起来的。
反应器由五部分组成,即池底进水布水系统、池底布水系统与滤料层之间的污泥层、生物填料、池面出水补水系统、以及沼气收集系统。
在AF 中,厌氧污泥的保留在于两种方式完成,一是细菌在固定的填料表面形成生物膜;二是在反应器的空间内形成细菌聚集体。
与传统的厌氧生物处理构筑物及其它新型厌氧生物反应器相比,厌氧生物滤池的优点是:生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;微生物固体停留时间长,可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力也较高;启动时间短,停止运行后再启动也较容易;产生剩余污泥量极少,不需污泥回流,无需剩余污泥处理设施,投资性高,运行管理方便;在处理水量和负荷有较大变化的情况下,其运行能保持较大的稳定性;经实际应用,在处理低浓度污水时,无需沼气处理系统。
在AF中,水从反应器底部进入,经过池底布水系统均匀布置后,废水依次通过悬浮的污泥层和生物滤料层,有机物跟污泥及生物膜上的微生物接触、固定,然后被消解。
水再从池面的出水补水系统均匀排出,进入下一级处理器。
厌氧生物滤池按水流的方向可分为升流式厌氧滤池和降流式厌氧滤池。
废水向上流动通过反应器的为升流式厌氧滤池,反之为降流式厌氧滤池。
结构形式见图8。
(9)USSB是上流式分段污泥床(Upflow Staged Sludge Bed)反应器的简称,在反应器中,反应区被分割为几个部分,每个部分的产气分别经水封后逸出,整个反应器相当于一连串的UASB 反应器组合体。
结构形式见图9。
(10)升流式固体厌氧反应器(USR),是一种结构简单、适用于高悬浮固体有机物原料的反应器。
原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。
未消化的有机物固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面,有较多的应用。
许多大中型沼气工程,均采用该工艺。
USR主要处理高有机固体(有机固体物质>5%)废液,废液由底部配水系统进入,在其上升过程中,通过高浓度厌氧微生物的固体床,使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应,有机固体被液化发酵和厌氧分解,从而达到厌氧消化目的。
结构形式见图10。
(11)厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached microbial Film Expanded Bed, AAFEB)反应器是Jewell等人于20世纪70年代中期研制的厌氧消化工艺。
在AAFEB反应器中,大部分微生物以附着于载体上的形式存在,通过利用扩散模式方式进入生物膜的废水中的营养成份,在厌氧发酵菌和产氢产乙酸菌的联合作用下,产生氢气。
AAFEB与EGSB结构基本相似,但反应器内填充有大量的固体颗粒介质(粒径小于0.5-1mm)。
AAFEB具有在低HRT条件下能够保持较高生物量及高传质效率且运行稳定。
一般的厌氧附着膜膨胀床反应器床内填充颗粒活性炭(Granular Activated Carbon, GAC)。
GAC被普遍认为是反应器中固定化微生物效果较好的载体。
在AAFEB反应器中,污泥接种后,由于细菌的运动和废水的涡流,生物膜被附着在载体上,在生物膜外侧开始覆盖有相互缠绕的丝状杆菌,研究表明,生物膜内存在众多的微小菌落,其中有球菌、杆菌、螺旋菌。