厌氧生物处理
第六章厌氧生物处理
（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-new
第三代厌氧反应工艺
厌氧反应器中污泥与废水的混合，首先取决于布水系统的设计，合 理的布水系统是保证固液充分接触的基础。与此同时，反应器中液体表面 上升流速、沼气的搅动等因素也对污泥与废水的混合起到极其重要的作用。 当反应器的布水系统已经确定后，如果在低温条件下运行，或在启动初期 (只能在低负荷下运行)，或处理较低浓度的有机废水时，由于不可能产生 大量沼气的较强扰动，因此，反应器中混合效果较差，从而出现短流，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。在实际应 用中，UASB还存在着所允许的液体表面上升流速很低、启动并达到稳定 状态的时间较长、不适合处理SS含量高的污水等不足。 代表工艺：厌氧膨胀颗粒污泥床 (Expanded Granular Sludge Blanket， 简称EGSB)、厌氧内循环反应器(Internal Circulation reactor，简称IC)、 升流式厌氧污泥床过滤器(Upflow anaeroBic sludge Filter，简称UBF)
3. 厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的构造类似于一般的生物滤池，但池顶密封， 产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。 处理水所挟带的生物膜，在滤后沉淀池分离。
3.解决办法：用两相厌氧生物处理工艺中的产酸相先期还原硫酸菌。
反硝化与厌氧氨氧化：
1.无氧条件下存在：NH4+和NO2-化能异养型菌 2.定义：在厌氧条件下，过程为厌氧氨氧化 3.有氧条件： NH4+ →NH2OH →NO2- →NO3－ 4.厌氧条件： NO3- →NO2- →NO →N2O → N2
第三代厌氧反应器的共同特点是：微生物均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；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；占地面积小。 这些新型高效厌氧反应器反应工艺的出现，突破了厌氧处理较长的 水力停留时间，较高的反应温度和较低的容积负荷的传统模式，极大地促 进了厌氧生物处理技术在实践中的应用和发展。
厌氧生物处理
厌氧生物处理厌氧生物处理是一种环保技术，它利用微生物的代谢活动将有机废弃物转化为可再利用的有机物、水及气体等。
厌氧微生物在无氧条件下进行，其代谢能力远高于好氧微生物，处理效率更高。
适用于大量有机物质的处理，而化学工艺只能在少量有机物质的情况下派上用场。
厌氧生物处理包括四个主要过程，即生物分解、溶解、酸化和产气。
这个过程始于一种叫做厌氧污泥的生物质。
厌氧污泥由一系列不同类型的厌氧微生物组成，包括菌类、古菌、甲烷菌和硫氧化细菌等。
这些微生物能够在无氧条件下将有机质转化为甲烷气体和二氧化碳等简单化合物，并且排出废物。
在厌氧生物处理中，污水首先通过一个预处理装置，如透平式格栅、排油池和沉淀池等前处理系统进行去除固体和油脂。
这一步骤有助于保证进入反应器中的污水符合有关要求。
污水进入反应器后，污泥中的微生物便益处。
厌氧微生物通过好氧微生物无法利用的各种有机物质，如蛋白质、脂肪、碳水化合物和醇类，产生乙酸、氢气、二氧化碳等物质。
再经过适当的处理，水及二氧化碳水平下降，而甲烷气体和水生成。
厌氧生物处理可以分为两类。
第一种类型是系统构造较为简单，处理效果较好。
第二种类型的系统比较复杂，但可以处理生物中难分解的物质。
这两种类型有各自的特点和优点，通常在对待具体种类的有机物质时需要加以权衡。
与好氧生物处理系统相比，厌氧生物处理系统具有许多优点。
首先是运营成本低。
因为反应器靠微生物进行处理，不需要机械设备，甚至不需要外部加热或通风。
其次厌氧生物处理系统对水流量的变化不敏感，对于处理不同质量的污水都有较好的性能。
以及效果更优，可以处理大量有机质质来源、难处理的特殊生物来源等。
但厌氧生物处理也有其缺点。
首先是处理效率受很多因素影响，例如厌氧池体积、反应温度、进水pH值等。
其次，它美观的外观、运行稳定等比较难以得到保证。
综合来说，厌氧生物处理是一个比较有效的环保处理技术。
它使用自然微生物处理废水，不需要大量的人工干预和供给外力，效率较高，花费较低。
厌氧生物处理
作者：张欣
一、厌氧生物处理法的定义
厌氧生物处理又称为厌氧消化、厌氧 发酵,是指在没有游离氧的条件下由多种 厌氧或兼性厌氧微生物的共同作用,使有 机物分解并产生CH4和CO2的过程。
二、厌氧生物处理的特点
• ①不需要另加氧元源，运行费用低； • ②剩余污泥少； • ③可回收能源—甲烷； • ④反应速度较慢，反应时间长； • ⑤处理构筑物容积大。一般可用于对有
（2）升流式厌氧污泥床(UASB)
• 该工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污 泥法的双重特点，作为能够将污水中的 污染物转化成再生清洁能源——沼气的 一项技术。对于不同含固量污水的适应 性也强，且其结构、运行操作维护管理 相对简单，造价也相对较低，技术已经 成熟，正日益受到污水处理业界的重视 ，得到广泛的欢迎和应用。
4.3第三代厌氧反应器
厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB） 厌氧内循环（IC） 上流污泥床过滤器( UBF) 厌氧序批反应器（ASBR） 折流式厌氧反应器（ABR） 厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR） 上流式分段污泥床（USSB）
• ①厌氧颗粒污泥膨胀床( EGSB)
EGSB 与UASB 反应器的不同之处仅仅在 于运行方式。上流速度高达2. 5～6. 0 m/ h ,远 远大于UASB 反应器中采用的约0. 5～2. 5 m/ h 的上流速度。因此,在EGSB 反应器内颗粒污泥 床处于“膨胀状态”,而且在高的上流速度和产 气的搅拌作用下,废水与颗粒污泥间的接触更充 分,水力停留时间更短,从而可大大提高反应器的 有机负荷和处理效率。
UASB的工作原理 ：
• 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与污泥进行混 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。
厌氧生物处理
（2）升流式厌氧污泥床(UASB) • 该工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污 泥法的双重特点，作为能够将污水中的 污染物转化成再生清洁能源——沼气的 一项技术。对于不同含固量污水的适应 性也强，且其结构、运行操作维护管理 相对简单，造价也相对较低，技术已经 成熟，正日益受到污水处理业界的重视 ，得到广泛的欢迎和应用。
ABR反应器示意图
⑥厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）
• AMBR工艺类似ABR工艺,在每个隔室里增加了机 械搅拌,通过周期性改变进出水的方向来保持大 量的污泥,使每个上流式污泥床保持一致。有实 验证明，AMBR处理工艺在15℃和20℃时处理脱 脂牛奶,水力停留时间4~12h,有机负荷为 1·0~3·0kgCOD/m3·d,在更高COD负荷,在15℃时 COD的去除率为59%;在20℃时,COD负荷为1·0~2·0 kg COD/m3·d COD的去除率为80~95%。
注：(a)EGSB; (b)IC; ©UFB 第三代反应器结构示意图
④ASBR反应器
• ASBR法的主要特征是以序批式间歇的方 式运行,通常由一个或几个ASBR反应器组 成.运行时,废水分批进入反应器,与其中的 厌氧颗粒污泥发生生化反应,直到净化后 的上清液排出,完成一个运行期。ASBR法 一个完整的运行操作周期按次序应分为四 个阶段:进水期、反应期、沉降期和排水 期,如下图所示：
五、现代厌氧反应器技术的发展方向
5.1 两相或多级厌氧处理技术
第三代厌氧反应器特点比较
• 厌氧反应器的处理效率主要决定于反应器所能保有的 微生物浓度及其生化反应速率,而传质条件对生化反应 速率起着重要的作用。针对这些因素，新一代的反应 器具有一些共同的特性: • 1)微生物均以颗粒污泥固定化的方式存在于反应器中, 单位容积达微生物持有量更高; • 2)能承受更高的水力负荷,具有较高的有机污染物净化 效能; • 3)具有较大的高径比,占地面积小,动力消耗小; • 4)颗粒污泥与有机物之间具有更好的传质,使反应器的 处理能力大大提高. • 他们也具有各自的特点，也有各自的不足，具体见下 表：
厌氧生物处理相关资料
概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧生物处理——概述
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌 氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程 ，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、 城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
废水或污泥 中不溶态大 分子有机物
而又不稳定的发酵状态，应尽量防止。
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸根本 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，最正确负荷率应达 此状态。
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反响器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物 量，称为污泥负荷率，单位为kg/kg·d或g/g·d。
每天向单位有效容积投加的新料的体积，称为投配率 ，单位为m3/m3·d。投配率的倒数为平均停留时间或 消化时间，单位为d。投配率有时也用百分数表示，例 如，0.07m3/m3·d的投配率也可表示为7%。
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
双层沉淀池上部有一个流槽，槽底呈V形。废水沿槽缓 慢流过时，悬浮物便沉降下来，并从V形槽底缝滑落于 大圆形池底，在那里进行厌氧消化。这两种处理构筑 物仅起截留和降解有机悬浮物的功用，产生的沼气难 以收集利用。
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。
第五章 厌氧生物处理
1.水解阶段
产酸细菌胞外水解酶 简单有机物 （糖、肽、氨基酸）
2.产酸发酵阶段
产酸发酵细菌 挥发性脂肪酸和醇，H2、CO2 （乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇）
3.产氢产乙酸阶段 4.产甲烷阶段
产氢产乙酸细菌 乙酸、H2、CO2
产甲烷细菌
CH4、CO2
厌氧生物处理的微生物
产酸发酵菌群
多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，其主要功能是：
二、影响产甲烷细菌的主要生态因子
1.pH和碱度
产甲烷菌pH 6.5～7.5
2.氧化还原电位ORP（溶解氧）
-300～-500mV
3.负荷率
厌氧反应的负荷率决定厌氧反应池的容积。
容积负荷 表 达
参数为投配率(%)
每日投加的生污泥（污染物）与池容之比，其 倒数相当于污泥在消化池中的平均停留时间 污泥负荷 参数为有机负荷率 (kgCOD/kgSS·d)
（截止1999年3月共1303个项目）
EGSB 11% FB 2% HYBR 4% LAG 6%
CSTR 10%
UASB 59%
AF 8%
国内厌氧反应器的应用（共219个项目）
AF+UASB 1% AF 1% UBF 1% « ì È » 29%
UASB 58%
ä ü Æ Ë 10%
一、悬浮生长厌氧生物处理法
度废水由于产气量小，搅拌强度小，使得污泥不能很好
悬浮，泥水接触不均，有效处理容积大为减弱。
（4）第四阶段（高效） 改进：保持污水和活性污泥的良好接触，加强传质效果，
大大提高反应器的容积利用率，抗负荷冲击能力强。
代表：厌氧颗粒污泥膨胀床、复合式厌氧反应器
特点：水力停留时间短，容积负荷高，可间歇性运行，
厌氧生物处理
厌氧生物处理3.1基本概念3.1.1厌氧生物处理的基本原理一、厌氧生物处理的基本生物过程及其特征——又称厌氧消化、厌氧发酵；——实际上，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。
1、厌氧生物处理工艺的发展简史：①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中；②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras的“自动净化器”；③随后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）；——长的HRT、低的处理效率、浓臭的气味等；④50、60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理；——HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；——厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；——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。
⑤最近（90年代以后），随着UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB和IC反应器；——EGSB反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水；——IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。
2、厌氧消化过程的基本生物过程①两阶段理论：——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；——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；——其特点有：1）生长快，2）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；——产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；——主要参与微生物统称为产甲烷菌；——其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。
厌氧生物处理第二章PPT
膨胀颗粒污泥床反应器
膨胀颗粒污泥床反应器是一种先进的厌氧生物处理工艺，适用于处理高浓度的有机 废水。
其原理是利用膨胀颗粒污泥作为生物载体，通过厌氧代谢将有机物转化为甲烷和二 氧化碳。
膨胀颗粒污泥床反应器具有处理效率高、耐冲击负荷能力强、剩余污泥量少等优点， 但需要控制合适的膨胀率和颗粒污泥稳定性。
厌氧生物处理工艺在城市污水处理中具有节能、减量、资 源回收等优点，同时能够降低有机物含量，减轻后续好氧 处理的负担。
工业废水处理中的厌氧生物处理工艺
01
工业废水处理
工业废水成分复杂，含有大量的有机物、重金属离子等有害物质，厌氧
生物处理工艺在工业废水处理中具有重要作用。
02 03
工艺流程
工业废水处理中的厌氧生物处理工艺通常包括调节池、酸化池、厌氧消 化池等环节，通过微生物的作用，将有机物转化为沼气和二氧化碳，同 时去除部分重金属离子。
其原理是利用厌氧微生物在滤 料表面形成生物膜，通过厌氧 代谢将有机物转化为甲烷和二 氧化碳。
厌氧滤池具有结构简单、操作 方便、能耗低等优点，但易出 现堵塞和生物膜脱落问题。
厌氧接触法
厌氧接触法是一种高效的厌氧生 物处理工艺，适用于处理低浓度
的有机废水。
其原理是利用厌氧微生物在反应 器内与废水充分接触，通过厌氧 代谢将有机物转化为甲烷和二氧
城市污水处理
城市污水处理厂是厌氧生物处理工艺的重要应用场景，通 过厌氧消化和产甲烷过程，将有机物转化为沼气和二氧化 碳，实现能源回收和减量化处理。
工艺流程
城市污水处理厂的厌氧生物处理工艺通常包括预处理、厌 氧消化、后处理等环节，通过调节pH值、温度、有机负 荷等参数，提高处理效果和能源回收率。
技术特点
厌氧生物处理技术、
共享知识分享快乐废水的厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术是利用厌氧微生物的代谢特性分解有机污染物，在不需要提供外界能源的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体的水处理技术。
1厌氧生物处理的基本原理1.1两阶段理论在20世纪30-60年代，人们普遍认为厌氧消化过程可以简单地分为两个阶段，即两阶段理论。
第一阶段称为发酵阶段或产酸阶段或酸性发酵阶段，废水中的有机物在发酵细菌的作用下，发生水解和酸化反应，而被降解为以脂肪酸、醇类、CO2和H2等为主的产物。
第二阶段则被称为产甲烷阶段或碱性发酵阶段，所发生的反应时是产甲烷菌利用前一阶段的产物脂肪酸、醇类、CO2和H2等为基质，并最终将其转为CH4和CO2。
1.2三阶段理论三阶段理论认为，整个厌氧消化过程可以分为三个阶段，即水解、发酵阶段，产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
有机物首先通过发酵细菌的作用生成乙醇、丙酸、丁酸和乳酸等，接着通过产氢产乙酸菌的降解作用而被转化为CH4和CO2。
产氢产乙酸菌和产甲烷菌之间存在着互营共生的关系。
该理论将厌氧发酵微生物分为发酵细菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群。
1.3四阶段理论几乎与三阶段理论的提出同时，Zeikus提出了四菌群学说即四类群理论。
与三阶段理论相比，该理论增加了同型(耗氢)产乙酸菌群(Homoacetogenic Bacteria), 该菌群的代谢特点是能将H2/CO2合成为乙酸。
但是研究结果表明，这一部分乙酸的量较少，一般可以忽略不计。
目前为止，三阶段理论和四类群理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
2厌氧生物处理的优缺点卑微如蝼蚁、坚强似大象共享知识分享快乐厌氧生物处理技术与好氧生物处理技术比较，有如下优缺点。
(1)厌氧法的主要优点：①应用范围较广：适用于处理污泥及有机废水；可处理好氧法难降解的有机物，也可处理含有毒有害物质较高的有机废水。
②运行成本与能耗较低：厌氧处理的污泥产率低；厌氧法所需营养成分较少，一般可不必投加营养分；厌氧法不需要供氧设备，因而能耗较少。
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)废水的厌氧生物处理(污水、污泥)1. 引言废水处理是一项重要的环境保护任务，而其中的厌氧生物处理技术在去除废水中有机物的过程中起到了关键作用。
本文将介绍废水的厌氧生物处理技术，重点关注污水和污泥的处理过程。
2. 厌氧生物处理的原理厌氧生物处理是指在缺氧或无氧条件下，利用厌氧细菌将有机物降解为无机物的过程。
该过程分为三步：酸化、产气和甲烷化。
2.1 酸化在厌氧条件下，厌氧细菌将有机物分解为低分子有机物，如醇、酸和醛。
这些有机物反应性较高，可进一步参与产气和甲烷化反应。
2.2 产气酸化产生的低分子有机物经过厌氧发酵反应，进一步分解为二氧化碳、甲酸、乙酸、氢气、乙醇等可溶解气体和胞外多聚物。
其中，氢气和二氧化碳是产气的关键产物。
2.3 甲烷化产气过程中的氢气和二氧化碳被甲烷菌利用，通过甲烷发酵反应甲烷，产生水和二氧化碳。
“丙烷”和“丁烷”等较长链烷烃也可，但产率较低。
3. 废水的厌氧生物处理技术废水的厌氧生物处理技术主要包括厌氧池处理和厌氧滤池处理两种形式。
3.1 厌氧池处理厌氧池处理通常通过在封闭池中收集并处理废水，以便在无氧环境下进行厌氧生物降解过程。
该技术适用于有机物含量较高的废水处理，具有处理效果好、占地面积小等优点。
3.2 厌氧滤池处理厌氧滤池处理是通过在滤料上生长固定化的厌氧细菌来处理废水。
滤料中的微生物能够在滤料表面形成生物膜，提供了厌氧菌的附着点和底物供给。
这种处理方法适用于高悬浮物废水或高有机物浓度的处理。
4. 污泥的厌氧处理废水处理过程中产生的污泥也需要进行处理，以减少对环境的影响。
污泥厌氧处理主要有两种方法：厌氧消化和厌氧堆肥。
4.1 厌氧消化厌氧消化是将污泥在无氧条件下通过微生物降解，产生可用于生物肥料或能源的沼气和液体肥料。
厌氧消化可以有效地减少污泥的体积和质量，回收能源。
4.2 厌氧堆肥厌氧堆肥是将污泥与废弃物一起进行堆肥的过程。
通过堆肥过程中的厌氧发酵，可以降解有机物质，减少污泥的体积和对环境的影响。
第十九章厌氧处理
第19章厌氧生物处理19.1 厌氧生物处理基本原理Bryant认为消化经历四个阶段：1.水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解；2.酸化；3.乙酸化阶段,指进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化4.第四阶段是甲烷化阶段。
根据厌氧消化的两大类菌群，厌氧消化过程又可分为两个阶段，即：酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，如(图 19-1)所示。
1.酸性发酵阶段两阶段理论将液化阶段和产酸阶段合称为酸性发酵阶段。
在酸性发酵阶段，高分子有机物首先在兼性厌氧菌胞外酶的作用下水解和液化，然后渗入细胞体内，在胞内酶的作用下转化为醋酸等挥发性有机酸和硫化物。
pH 值下降。
氢的产生，是消化第一阶段的特征，所以第一阶段也称作“氢发酵”。
兼性厌氧菌在分解有机物的过程中产生的能量几乎全部消耗作为有机物发酵所需的能源，只有少部分合成新细胞。
因此酸性消化时，细胞的增殖很少。
产酸菌在低 pH 值时也能生存，具有适应温度、 pH 值迅速变化的能力。
2.碱性消化阶段专性厌氧菌将消化过程第一阶段产生的中间产物和代谢产物均被甲烷菌利用分解成二氧化碳、甲烷和氨，pH 值上升。
由于消化过程第二阶段的特征是产生大量的甲烷气体，所以第二阶段称为“甲烷发酵”。
由于甲烷菌的生长条件特别严格，即使在合适的条件下其增殖速度也非常小，因此甲烷化过程控制污水或者污泥的厌氧消化进程。
图 19-1 厌氧消化两阶段示意图19.1.1废水处理工艺中的厌氧微生物在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（ non-menthanogens ）和产甲烷细菌（ menthanogens ）。
厌氧消化过程的非产甲烷菌和产甲烷菌的生理特性有较大的差异，对环境条件的要求迥异，见(表19-1)。
表 19-1 产酸菌和产甲烷菌的特性参数参数产甲烷菌产酸菌对 pH 的敏感性敏感，最佳 pH 为 6.8～7.2 不太敏感，最佳 pH 为5.5～7.0氧化还原电位 Eh < -350mv( 中温 ) ， < -560mv( 高温 ) < -150～200mv 对温度的敏感性最佳温度： 30～38 ℃， 50～55 ℃最佳温度： 20～35 ℃非产甲烷菌又称为产酸菌（ acidogens ），它们能将有机底物通过发酵作用产生挥发性有机酸（ VFA ）和醇类物质，使处理系统中液体的 pH 值降低。
厌氧生物处理
厌氧生物处理存在以下缺点： （1）厌氧法启动过程较长。 （2）厌氧处理去除有机物不彻底。 （3）厌氧微生物对有毒物质较为敏感。
二、悬浮式厌氧生物处理法
1.厌氧接触法 2.厌氧流化床 3.升流式厌氧污泥床：UASB反应器 4.厌氧膨胀床 5.厌氧折板反应器
1.厌氧接触法
（1）厌氧接触法工艺流程 为了克服普通消化池不能持留或补充厌氧活性污泥的
（2）厌氧折板式反应器的特点
①反应器启动期短。 ②避免了厌氧滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床的堵塞问 题。 ③避免了升流式厌氧污泥床因污泥膨胀而发生污泥流失 问题。 ④不需混合搅拌装置。 ⑤不需载体。
三、附着式厌氧生物处理法
1.厌氧滤池 厌氧滤池（AF）是一种内部填充有微生物载体的厌氧生物反应器。厌氧
①纤维素分解菌 ②碳水化合物分解菌 ③蛋白质分解菌 ④脂肪分解菌
（2）参与厌氧消化第二阶段的微生物
第二阶段的微生物是一群极为重要的菌种——产氢产 乙酸菌以及同型乙酸菌。
它们能够在厌氧条件下，将丙酮酸及其他脂肪酸转化 为乙酸、CO2，并放出H2。同型乙酸菌的种属有乙酸杆菌， 它们能够将CO2，H2转化成乙酸，也能将甲酸、甲醇转化 为乙酸。由于同型乙酸菌的存在，可促进乙酸形成甲烷的 进程。
厌氧生物处理技术不仅用于有机污泥和高浓度有机废 水的处理，而且能有效地处理城市污水等低浓度污水。
一、厌氧理论
1.厌氧生物处理对象 （1）有机污泥
有机污泥包括废水好氧生物处理过程生成的大量活性污泥和生物 膜，初次沉淀池可沉淀的有机固体，以及人畜的粪便等。上述物质是 极不稳定的，有恶臭，并带有病原菌和寄生虫卵等，应妥善处理。 （2）有机废水
食品工业，如酒精、味精、制糖、淀粉、屠宰和啤酒等工业排出 的废水，不仅数量多，而且浓度也很高。未经处理排入环境，对水体 造成了很大的危害。对这些以农牧产品为原料的加工工业排出的高浓 度有机废水，是厌氧生物处理的主要对象。 （3）生物质
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上流式厌氧污泥床（UASB）反应器
• （5）三相分离器：存在问题：A影响分离 器效果因素众多，而某些重要项目测定困 难B有些类型的三相分离器在国内外属专利 产品。C三相分离器形式较多，目前尚末有 比较成熟的方法。
上流式厌氧污泥床（UASB）反应器
• （6）布水系统：作用，有配水和水力搅 拌的作用，使进水与污泥充分接触，最大 限度利用反应器内的厌氧污泥，防止进水 在通过污泥床时出现沟流和死角。沼气对 污泥床中的颗粒污泥有一定的搅拌作用， 对沟流产生有一定的防止作用，产气量大， 形成沟流的可能性小。种类：间隙式进水， 脉冲式进水连续进水和连续进水与间隙回 流相结合的进水等。P266 图6—11图6--12
UASB主要设计参数
• 设计注意事项：可以在出水堰板前设置挡 板，处理稀污水时，需较复杂的三相分离 器以保留尽量多污泥，在较高的反应器设 计时，三相分离器的设计注意克服浮沫问 题。防止废水产生浮沫，在三相分离器的 集气室内安装喷雾喷嘴。 • 设计原则：间隙和出水面的截面积比。 • 分离器相对于出水液面的位置
上流式厌氧污泥床（UASB）反应器
• （3）污泥悬浮层：在污泥床的上部由于气 体的搅动而形成一个污泥浓度相对较小的 悬浮层，即为污泥悬浮层。由高度絮凝的 污泥组成。占UASB容积70%，负担着整个 UASB反应器有机物降解量的10—30%
上流式厌氧污泥床（UASB）反应器
• （4）沉淀区（分离区）：使由于水流的 夹带而随上升水流进入出水区的固体颗粒， 在沉淀区沉淀下来，并沿沉淀区底部的斜 壁滑下而重新回到反应区内，以保证反应 器中污泥不致流失而同时保证污泥床中污 泥的浓度。沉淀区的另一个作用可以通过 合理调整沉淀区的水位高度来保证整个反 应器的集气室的有效空间高度，而防止集 气室空间的破坏。三相分离器就在这个区 域。
第六章厌氧生物处理
一概述
一、厌氧生物处理技术的发展
• 从1896年英国出现第一座用于处理生活污 水的厌氧消化池，厌氧处理技术已有100余 年历史。1906年德国学者殷霍夫开发了双 层沉淀池（殷霍夫池）。
• 进一个世纪厌氧生物处理技术经历了处理 有机污泥到处理高浓度有机工业废水，到 处理低浓度污水（如城市污水），以及从 常温条件下到控温（中温或高温）条件下 进行厌氧生物处理的发展过程，成果显著。
二、厌氧生物处理法的基本原理
• 1）厌氧微生物处理净化机理
• 废水厌氧微生物处理：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，也称厌 氧消化。 • 和好氧过程的区别：厌氧过程不以分子态 的氧作为受氢体，而已化合态的氧，碳， 硫，为受氢体。
• c、底物的种类和形态：底物的种类和形态 对水解酸化过程的速度有很大影响。多糖， 蛋白质和脂肪三类物质在相同操作条件下 水解酸化速度依次减小。对同类有机物来 说，分子量越大，水解越困难，相应地水 解速度就越小。颗粒壮有机物，粒径越大， 单位重量有机物的比表面积就越小，水解 度也越小。
四、厌氧生物处理的分类
二、厌氧生物处理法的基本原理
• 废水的厌氧生物处理是复杂的微生物化学 过程，它是依靠三大主要类群的细菌：水 解产酸细菌，产氢产乙酸细菌和产甲烷细 菌的联合作用完成的。 • 厌氧过程三个连续阶段 • （1）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，醇类等。这个阶 段主要产生较高级脂肪酸。
三、厌氧生物处理的特点
• （5）氮，磷营养需要量较少： BOD:N:P=200:5:1 • （6）杀菌效果好：可杀死废水中的寄生虫 卵和病毒等 • 缺点：A、启动处理时间长；B、出水难以 达到排放标准，需经进一步处理；C、操作 控制复杂
四、厌氧生物处理的分类
• 厌氧接触器法，厌氧生物滤池法，上升式 厌氧污染反应器法（UASB），厌氧流化床 法，分段厌氧消化法，水解（酸化）法等。 • 厌氧接触法：工艺流程见图P259
四、厌氧生物处理的分类
• 5两相厌氧法 • （1）过程与原理
• 将水解酸化过程和甲烷化程分开在两个反 应器内进行，从而使两类微生物都能在各 自最佳条件繁殖。 • （2）特点：A耐冲击负荷能力强，运行稳 定；B两阶段反应不在同一反应器中进行， 互相影响小可更好地控制工艺条件；C消化 率高，尤其适于处理含悬浮固体多，难消 化降解的高浓度有机废水。缺点;设备较多， 流程和操作复杂。
UASB主要设计参数
• （2）进水配水系统：兼有配水和水力搅拌 的功能。 • 满足条件A进水必须在反应器底部分配均匀。 • B在满足污泥床水力搅拌需要的同时，应 充分考虑水力搅拌和反应过程产生的沼气 搅拌，对进水与污泥混合效果的影响，尽 可能防止局部产生酸化现象。
UASB主要设计参数
• • • • 进水配水系统形式 1、树枝管式配水 图6---13 P268 2、穿孔管式配水 图6--13 3、多点多管配水 图6---14
• d、污泥生物固体停留时间：为了保持水解 微生物的活性，水解池内水解微生物浓度 应保持一个合适的浓度，这靠控制水解池 的生物固体停留时间来完成，也就是说， 水解池内污泥的生物固体停留时间决定污 泥的浓度和性质。生物固体停留时间由排 出剩余污泥来控制。 • e、水力停留时间：水解酸化反应器水力停 留时间越长，底物与水解微生物接触时间 也越长相应地水解效率也就越高。
• 工艺特点：该法可允许废水中含较多的悬 浮固体· 中温消化时厌氧接触工艺的有机负 荷为2---5kg/m3.d,这种工艺属于低负荷或中 负荷，其运行稳定，操作简单，有较大的 耐冲击负荷能力。
四、厌氧生物处理的分类
• 厌氧生物滤池法 • 优点：处理能力较高，出水SS较低操作方便， 设备简单。不需搅拌设备，不需另设泥水 分离设备，缺点：滤料费用较贵，滤料易 堵，滤池清洗不易。 • 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
一、厌氧生物处理技术的发展
• 污泥处理：由于对厌氧微生物的深入研究， 原来的常温下处理污泥，现在已发展为高 速高效的人工控温下的厌氧生物处理，并 回收生物能（沼气）高浓度工业废水： 1929丹麦市酵母废水处理厂开始厌氧处理 法，20世纪70年代荷兰学者等人研究成功 的上流式厌氧污泥床，目前已广泛应用。
UASB主要设计参数
• 1）有机负荷（反应器有效容积）
• 定义：在厌氧法中，有机负荷通常指容积 有机负荷简称容积负荷，即消化反应器单 位有效容积，每天接收的有机物量 ｛KGCOD/M3D｝ • 系统正常运转取决于产酸与产甲烷反应速 率的相对平衡。一般产酸速度大于产甲烷 速度。
UASB主要设计参数
Hale Waihona Puke 厌氧微生物处理影响因素• （1）温度：是控制厌氧消化的主要因素 • 温度适宜，细菌发育正常，有机物分解完 全，产气量高。细菌对温度适应性可分为 低温，中温，高温。低温消化10度-30度， 中温消化30度-35度，高温消化50度-56度， 甲烷菌在一定温度范围被驯化后，温度变 化会妨碍甲烷菌的活动，因此在消化过程 中要保持一定相对稳定的消化温度。被围 烷，细菌发育正常，有机物分解完全，产 气量搞称为酸性减退过程器
四、厌氧生物处理的分类
• 6水解（酸化）法 • （1）水解是指有机物（底物）进入微生物 细胞前在胞外进行的生物化学反应。P263 • （2）影响水解酸化过程的重要因素 • a、PH PH3.5---10.O可以最佳PH5.5---6.5 • b、水温：10---20摄氏度（对低温适应性强）
四、厌氧生物处理的分类
UASB主要设计参数
• （3）三相分离器：功能：收集从分离器下 的反应室产生沼气，使分离器上的悬浮物 沉淀下来和污泥回流。 • 设计目标：从反应器中分离和排放产生 的沼气尽可能有效的防止具有生物活性的 厌氧污泥流失。使污泥通过斜板返回反应 器的反应区，当污泥床向上膨胀时，防止 过量污泥进入沉降区，提高出水净化效果， 防止上浮的颗粒污泥洗出。
相分离器的倾角分离下气液界面 的面积。
• 设计所需一些基本数据。图6---15 表6---3 • • C三相分离器三项主要功能：气液分离，固 液分离，污泥回流 • 主要组成为气封，沉淀区，回流缝 • 设计3个内容：沉淀区设计，回流缝设计， 气液分离设计
• 特点：运行费用低，投资省，运行费用低 效果好，耐冲击负荷，适用PH和温度变化， 结构简单，便于操作。
四、厌氧生物处理的分类
• 4厌氧流化床法： • （1）流化床操作满足的条件：上升流速即 操作速度必须要比临界流化速度一般1.2— 1.5倍 • （2）厌氧流化床具有以下特点：A载体表 面积大，常为2000—3000m2/m3左右，床 内的微生物含量很高，有机物容积负荷大， 一般为10—40kgcod/cm3.d水力停留时间短， 具有较强的冲击力，运行稳定。
二、厌氧生物处理法的基本原理
• NH4HCO3只有缓冲消化液pH的作用故有时 也把继碳水化合物分解后的蛋白质分解产 氨过程称为酸性减退期。 • 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.在降解奇数碳数有机酸时降 产生H2和乙酸外还产生CO2。 • 产甲烷阶段：产甲烷细菌将乙酸，乙酸盐 CO2和H2等转化为甲烷。 • 这三个阶段是同时进行的，并保持某种程 度的运态平衡。
厌氧微生物处理影响因素
• （2）PH：甲烷细菌生长的适宜PH6.8---7.2 之间 • 产酸细菌 4.5-----8 • 为了维持产生的酸和形成甲烷之间平衡避 免产生过多的酸应维持PH6.5-----7.5（最好 6.8---7.2）
厌氧微生物处理影响因素
• (3)有毒物质：重金属和某些阳离子 • (4)营养物质的比例：厌氧微生物的生长繁 殖需要按一定的比例摄取碳，氮，磷及其 他微量元素。碳，氮，磷控制（200--300）：5:1为宜。碳氮比例对厌氧消化的影 响最为重要。 • （5）搅拌：新鲜污泥投入消化池后，应及 时搅拌，使新、熟污泥充分接触，整个消 化池内的温度低。甲烷细菌分布均匀。