6-水质工程学Ⅱ 第6章 厌氧生物处理

1）不产甲烷菌为产甲烷菌提供基质；
2）不产甲烷菌为产甲烷菌提供适宜的厌氧环境、 清除有毒物；
3）产甲烷菌为不产甲烷菌解除反馈抑制； 4）产甲烷菌的生物调节作用：


调节pH、调节营养
3、厌氧消化的影响因素
1）温度——中温35±1℃，高温55±1℃
2）有机负荷(S)
3）混合搅拌 4）营养配比——
2）有机负荷(S)

S ↑， pH↓ ，产气量↓ 有机容积负荷率：

厌氧容积负荷是好氧的10倍以上

有机污泥负荷率：

0.5~1.0kgBOD/(kgMLVSS· d) 产酸阶段有机负荷率为5~60kgCOD/（m3· d）
4、厌氧生物处理工艺的发展
a普通消化池 b厌氧接触工艺 C上流式厌氧生物滤池 d上流式厌氧污泥床 e厌氧膨胀床 f厌氧转盘 g厌氧折流反应器 h两相厌氧系统
1、接触池容积V计算

用容积负荷计算 设计参数：

Q S0 V NV
(6 2)

有机物容积负荷Nv取2~6kg COD/(m3· d) 有机物污泥负荷Ns（F/M)=0.3~0.5kg COD/(kgMLSS· d) MLVSS=3~6mg/L 回流比R=2~4 SVI=70~150mL/g 温度＞20℃
重点：

厌氧消化三阶段理论；厌氧消化影响因素；
1、Bryant厌氧消化三阶段理论

水解发酵阶段


产氢产乙酸阶段
产甲烷阶段
4 H 2 CO2 CH 4 H 2O 2CH 3COOH 2CH 4 2CO2
2、厌氧生物处理中微生物之间关系
不产甲烷菌与产甲烷菌相互依存、相互制约

采用底部均匀配水 出水孔口流速2m/s

4、三相分离器设计
三个功能：

气液分离、固液分离、污泥回流。
三相分离器类型：
三相分离器设计内容
沉淀区设计
颗粒污泥：表面负荷q=1~2m3 /(m3 · h) 絮状污泥：表面负荷q=0.4~0.8m3/（m2· h） 沉淀区水深h＞1.0m HRT=1~1.5h 集气罩斜面坡度=55~60°
二、厌氧接触法工艺设计
4、污泥产量计算
X Q(S0 Se ) Y (6 4)

Y=0.04~0.15gVSS/gCOD 由于内源呼吸作用小，可忽略不计

内源呼吸系数b=0.02~0.04mgVSS/（mgVSS· d）
二、厌氧接触法工艺设计
5、热量计算

污水加热到设计温度需要热量QH
（Ⅱ）第6章
第六章 厌氧生物处理
§6－1 厌氧处理概述 §6－2 厌氧接触法 §6－3 上流式厌氧污泥床 §6－4污水厌氧生物处理的后续处理
§6－1 厌氧处理概述
1、Bryant厌氧消化三阶段理论
2、厌氧生物处理中微生物之间关系
3、厌氧消化的影响因素 4、厌氧生物处理工艺的发展 5、沼气利用 6、厌氧工艺应用与特点（自学）
a b 3 n a b 3 Cn H a Ob N d n d H 2O d CH 4 dNH 3 4 2 4 2 8 4 8 n a b 3 d CO2 (6 3) 2 8 4 8
3、厌氧消化的影响因素 4、厌氧生物处理工艺的发展 5、沼气利用 6、厌氧工艺应用与特点（自学）
重点：

厌氧消化三阶段理论；厌氧消化影响因素；
§6－2 厌氧接触法
一、工艺流程
二、厌氧接触法工艺设计
1、接触池容积V计算 2、沉淀设计
3、沼气产量计算
4、污泥产量计算 5、热量计算
二、厌氧接触法工艺设计
h h0 h3 (h1 h2 ) h3
式中h3为水封后阻力
(6 10)
UASB的设计内容
6、出水系统

每个分离器分别设三角堰出水
7、排泥系统
均匀排泥 10m2一个排泥口

总结：UASB的设计内容
1、容积计算：

采用容积负荷计算
5、水封高度 6、出水系统

2、面积与高度

采用表面负荷（或上 升流速计算） 采用底部均匀配水 出水孔口流速2m/s
每个分离器分别设三 角堰出水 均匀排泥 10m2一个排泥口
7、排泥系统

3、进ຫໍສະໝຸດ Baidu系统

4、三相分离器设计
§6－4污水厌氧生物处理的后续处理
处理目标：
1、进一步去除有机物和悬浮物； 2、去除氮磷； 3、去除微生物
二、厌氧接触法工艺设计
2、沉淀设计 沉淀前污泥应脱气

1）脱气方法——

真空脱气装置——真空度4900Pa 搅拌脱气、 向上流斜板脱气 普通沉淀池，


2）沉淀池设计

表面负荷q=0.5~1.0m3/(m2· h) 固体通量：2~4kgSS/(m2· h)
3、沼气产量计算
1）伯兹伟尔－莫拉公式
QH
QC (t2 t1 )

(6 5)

补偿池体的散热量,即保温热量QD
QD
AS K (t3 t2 )

(6 6)

加热保温需要的总热量QT
QT QH QD
(6 7)
§6－3 上流式厌氧污泥床 ——UASB
基本构造：



进水分配系统——功能，均匀配水、搅拌作用； 反应区——生物污泥，有机物代谢区； 三相分离器——气、固、液分离装置，功能 出水系统——排除上清液，要求出水均匀， 排泥系统——排除剩余污泥 具有三相分离装置，无搅拌装置， 无堵塞。 SRT长，HRT小，容积负荷率大，运行稳定。 颗粒污泥，沉淀好。

（上式中d＝0时，为不含氮有机物产气量计算式）
2）COD估算产气量

1kgCOD约产甲烷(CH4) 0.35 m3 中温：

3）挥发性有机负荷估算产气量

有机负荷：0.6～1.5kg/(m3 · ，产气量：1～1.3 m3 /(m3 · d) d)
有机负荷：2.0～2.8kg/(m3 · ，产气量：3～4 m3 /(m3 · d) d)

S
SV V
(6 1)
CODBD:N:P=350~1000:5:1 C/N ↑ ↑ ,N ↓， pH↓， 缓冲差 C/N ↓ ,N ↑ ， pH ↑, NH3过高易中毒
5） pH与碱度——pH＝6.5～7.8，碱度＝2g/L
6）氧化还原电位：产甲烷环境小于-0.3v
7）毒物浓度（参教材p505，表21－4）

回流缝设计 气液分离设计
三相分离器设计
回流缝设计
回流缝上混合液升流速v1＜2m/h； 颗粒污泥：v1 ＜ v2 ＜ 2m/h 絮状污泥：v1 ＜ v2 ＜ 1m/h

三相分离器设计
气液分离设计

上下两层三角形集气罩应重叠，重叠水平距 离越大越好，重叠量b为100~200mm
5、水封高度

后处理工艺
构造特点：


工艺特点：

UASB的设计
UASB的设计内容
1、容积计算：

采用容积负荷率计算
V Q S0 NV (6 2)
2、面积与高度
面积采用表面负荷（或上升流速）计算
A Q Q v q (6 8)
反应区高度：
H V A (6 9)
UASB的设计内容
3、进水系统
5、沼气利用
沼气的成分
主要成分：CH4、CO2 其它成分：H2S、H2O、CO、H2、N2

沼气利用途径

燃料：1m3沼气≈ 1kg煤≈ 0.7L汽油

燃烧值：35000～40000kJ/m3
发电 化工原料
§6－1 厌氧处理概述
1、Bryant厌氧消化三阶段理论
2、厌氧生物处理中微生物之间关系

高温

例题6-1 产气量计算例题
计算丙酸=1kg，标准状态（0℃，1atm）下厌 氧处理后产生沼气体积 解题思路：

1）列出丙酸厌氧分解方程式：
CH 3CH 2COOH 0.5H 2O 1.75CH 4 1.25CO2

2）计算1kg丙酸的产甲烷mol数和CO2mol数 3）计算标准状态下产气体积