第15章_厌氧生物处理

（b）出水COD往往达不到排放标准，需要进一步 处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理； （c）厌氧处理系统操作控制因素（T）较为复杂； （d）厌氧过程会产生气味H2S对空气有污染。
15.2 厌氧法的基本原理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微 生物(anaerobic microbes)(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 (methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过 程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 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 (fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌 (acetogenic bacteria)和产甲烷细菌 (methanogenic bacteria)的联合作用完成。
有分层现象：只有部分容积有效；
消化速率很低，HRT很长（30-90天）。
B、高速消化池
设有加热和搅拌装置； 缩短了有机物稳定所需的时间，提高了沼气产量, 一般消化15天左右，运行稳定； 但搅拌使污泥得不到浓缩，上清液不能分离。
C、两级消化池
两级串联，第一级是高速消化池，第二级则不设 搅拌和加热，主要起沉淀浓缩和贮存的作用，并 能分离上清液；
——发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌 2、产氢产乙酸菌 主要功能：将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2； 主要反应：
乙醇：CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2
丙酸： CH3CH2COOH + 2 H2O CH3COOH + 3H2 + CO2 丁酸： CH3CH2CH2COOH + 2 H2O 2CH3COOH + 2H2 主要细菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌 属；
① 两阶段理论（30-60年代）
15.2.1 基本原理
阶段性理论
第二阶段：产甲烷阶段
又称碱性发酵阶段；产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其 转化为CH4和CO2；
A、主要参与微生物为：产甲烷菌；
B、特点： 1）生长慢； 2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。
② 三阶段理论
15.2.1 基本原理
④ 污泥体积可减少1/2以上；
⑤ 致病微生物也得到了一定程度的灭活，有利
于污泥的进一步处理和利用。
二、消化池的类型与构造： 1、消化池的类型 按形状：圆柱形、椭圆形（卵形）和龟甲形； 按池顶结构：固定盖式和浮动盖式;
按运行方式：传统消化池和高速消化池。
A、 传统消化池
又称低速消化池，无加热和搅拌装置；
二者的HRT的比值一般2、消化池的构造
由池顶、池底和池体三部分组成；
池顶：固定盖和浮
动盖，集气罩；
池底：倒圆锥形，
有利于排泥；
搅拌：机械搅拌和 螺旋桨搅拌的消化池 沼气搅拌
15.3 厌氧法的工艺和设备
15.3.3 厌氧接触法 （ anaerobic contact process ）


4、 厌氧生物滤池的特点及改进：
对厌氧生物滤池采取如下改进： （a）出水回流； （b）部分充填载体； （c）采用软性填料。 厌氧生物滤池的特点是： （a）生物固体浓度高，有机负 荷高, SRT长，可缩短HRT，耐冲 击负荷能力强； （b）废水与生物膜两相接触面 大，强化了传质过程，因而有机
螺旋桨搅拌的消化池
循环消化液搅拌式消化池
高温厌氧消化需要加温， 常用加热方式有三种: •(a)废水在消化池外先经 热交换器预热到规定温 度再进入消化池； •(b)热蒸汽直接在消化器 内加热； •(c)在消化池内部安装热 交换管。
一、厌氧消化池主要作用
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； 主要作用： ① 部分有机物转变为沼气； ② 部分有机物形成稳定性良好的腐殖质； ③ 提高了污泥的脱水性能；
15.1 概述
主要特点
（2）能耗低
•好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有 机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而 且产生的沼气可作为能源。 •废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消 耗能量。研究表明，当原水BOD5达到1500mg/L 时，采用厌氧处理有能量剩余。有机物浓度愈高， 剩余能量愈多。 •一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。
阶段性理论
研究表明，产甲烷菌只能利用一些简单有机物如 甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等， 而不能利用含两个碳以上的脂肪酸和甲醇以外的 醇类。 第一阶段：水解、发酵阶段 第二阶段：产氢产乙酸阶段 第三阶段：产甲烷阶段
② 三阶段理论
15.2.1 基本原理
15.2.2 厌氧消化过程中的主要微生物
在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化 池，形成了厌氧接触法。

厌 氧 接 触 法 工 艺
厌氧接触法的特点
（a）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； （b）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消 化时，一般为2～l0kgCOD/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； （c）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； （d）混合液经沉降后，出水水质好； （e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。
有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。
2、构造特征
废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌 氧滤池；

废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层， 从池底部排出，称降流式厌氧滤池。
组成：滤料、布水系统、沼气收集系统；
3、运行特征
厌氧生物滤池中生物膜的厚度约为1～4mm； 生物固体浓度沿滤料层高度而有变化； 降流式较升流式的生物固体浓度的分布更均匀； 厌氧生物滤池适合于处理多种类型、浓度的有机 废水， 在相同的水质条件及水力停留时间下，升流式的
15.1 概述
（5）氮、磷营养需要量较少
•好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1， •而厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5.
主要特点
（6）易管理
厌氧污泥在间断或季节性运行下可保持活 性1年
（7）规模灵活、设备简单
15.1 概述
（8）缺点：
主要特点
（a）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处 理所需时间比好氧设备长8～12周；
15.1 概述
（3）负荷高
主要特点
•通常好氧法有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3· d)， 而厌氧法为2-l0 kgCOD/(m3· d)，高的可达50 kgCOD/(m3· d)。
（4）剩余污泥量少，且浓缩性、脱水性良好
•好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-0.6 kg生物量， 而厌氧法去除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％。 •同时，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，甚 至可作为肥料、饲料或饵料利用。
15.3.1 化粪池（Septic Tank）
Disadvantages of Septic Systems
（ 1 ） Maintenance-intensive: sludge must be pumped out every 1-2 years；
（2）Leach field is vulnerable to clogging（堵塞） with oil & grease ；
① 两阶段理论（30-60年代）
15.2.1 基本原理
阶段性理论
① 两阶段理论（30-60年代）
15.2.1 基本原理
阶段性理论
第一阶段：发酵阶段
又称产酸阶段或酸性发酵阶段；进行水解和酸化，产物主要是 脂肪酸、醇类、CO2和H2等；
A、主要参与微生物为：发酵细菌或产酸细菌；
B、特点： 1）生长快； 2）适应性（温度、pH等）强。
第15章
废水的厌氧处理
The Anaerobic Process
第15章
废水的厌氧处理
15.1 概 述
内 容
15.2 厌氧法的基本原理
15.3 厌氧法的工艺和设备
15.4 厌氧法的影响因素
15.5 厌氧法工艺的新进展
15.1 概 述
废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的 一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法 之一。 过去，它多用于城市污水处理厂的污泥、有机 废料以及部分高浓度有机废水的处理。 目前，厌氧生化法不仅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，包括城市污水。
Concrete Septic Tank
15.3.1 化粪池（Septic Tank）
Fiberglass(玻璃纤维) Septic Tank Leach Field
15.3 厌氧法的工艺和设备
15.3.2
厌氧消化（Digester ）
消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池 中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出， 所产沼气从顶部排出。 池径从几米至三、四十米， 柱体部分的高度约为直径 的1/2，池底呈圆锥形， 以利排泥。 常用搅拌方式有三种：(a) 池内机械搅拌；(b)沼气 搅拌；(c)循环消化液搅拌。
（ 3 ） BOD and nitrates are not treated effectively ；
（4）Can cause groundwater contamination 。
15.3.1 化粪池（Septic Tank）
Cross-section(横断面) of a Septic Tank