第六章厌氧生物处理

1、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,耐冲冲击击能能力力强强； （2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 一般为2～5kgCOD/(m3·d)， （3）水水力力停停留留时时间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； （4）不仅可可以以处处理理溶溶解解性性有机污水，也可以用于处理 悬浮较高的高浓度有有机机污污水水； （5）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。
气液固三相分离器
是完成气、液、固体 三相的分离，即将附着于 颗粒污泥上的气体分离， 并收集反应区产生的沼气， 通过集气室排出反应器； 使分离区的悬浮物沉淀下来，回落到反应区，有效防 止厌氧污泥流失，保证反应器中足够的生物量，降低 出水中悬浮物的含量。三相分离器同时具有传统废水 生物处理工艺中的二沉池、污泥回流及气体收集的功 能。因此，三相分离器分离效果好坏直接影响到整个 反应器的处理效果。
点
甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分；低于
3mmol/L认为反应器运行状态良好。
启动前应了 主要是针对工业废水，其种类非常多，成分 解废水特征 复杂。
当负荷上升2kgCOD/(m3·d)后促进颗粒污泥形成的启动操作要 点•：出水VFA一旦低于3mmol/L即增加反应器负荷。
•使细小分散的污泥洗出，不回流。
•使反应器保持最佳的细菌生长条件。一般地，PH=6.8～7.5； 温度30℃～38℃（中温范围）或53℃～58℃ （高温范围）；保 持微生物生长所需的营养与微量元素。
•为防止过负荷，在每次增加负荷时总是小于50％。
•以显微镜和放大镜作为污泥的镜检。启动大约6周后，在 400 ～1000倍放大倍数下应当看到污泥中的丝状物。初期形成 的污泥微小粒子应当是相当坚固的，可用40 ～80倍的放大镜检 查其外观。
•使用污泥的比产甲烷活性作为参考，使反应器负荷不至于超过 污泥的最大降解能力。
•当HRT达到大约5d时，开始降低稀释用水量；在HRT小于20h 时，对于COD浓度小于15g/L的废水，稀释不再是必需的了；如
UASB反应器的二次启动
UASB反应器的二次启动是指直接采用颗粒污泥 作为种泥来启动一个UASB反应器的过程。新启动的 反应器在选择种泥时应尽量使种泥的原处理废水种 类与拟处理的废水种类一致，废水种类与性质越接 近，驯化所需的时间就越少，从而大大缩短启动时 间。此外，不同温度范围的种泥也会延长启动时间。 二次启动进液浓度在开始时一般与初次启动相当， 但可以相对迅速的增大进液浓度，增大负荷。
甲烷菌的最适PH值范围是
；
厌氧消化的碳氮磷比应控制在
为宜。
3.厌氧消化的主要构筑物有 、 、 、 。
4.二级消化工艺中，一级消化池起
作用，
二级消化池起
作用。
5.消化池的主体包括有 、 、 、 。
6.溢流装置常用形式有 、 、 。
7.消化池的加热方法有 、 。
8.消化池的搅拌方法有 、 、 。
三、简答题
反应器负荷2~5kgCOD/(m3·d) 洗出量增大，大多为絮状污泥，洗出原因 主要是产气和上流速度增加引起污泥床的 膨胀。颗粒污泥从反应器底部开始形成。 这阶段末期，污泥洗出由于颗粒污泥形成 而减少。
反应器负荷大于5kgCOD/(m3·d)
絮状污泥迅速减少，颗粒污泥加速形成使 得反应器大部分被颗粒污泥所充满，此时 反应器最大负荷可超过50kgCOD/(m3·d)。
6.2 污泥的厌氧消化
处理对象：初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥。
构筑物：消化池、化粪池、双层沉淀池、沼气池
分类 定容式、动容式
人工 小型、中型、大型 低温、中温、高温 一级、二级
自然
1、消化工艺
（1）一级消化工艺
传统消化池：消化和 浓缩在单个池内同时 完成。不设搅拌设备， 污泥有分层现象，仅 一部分池容积起有机 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。
UASB反应器的初次启动
UASB反应器启动的目标和启动成功的标志是 颗粒污泥化。
填料：比表面积大，孔隙率高，表面粗糙生物膜易 附着，对微生物细胞无抑制和毒害作用，有一定强度， 且质轻、价廉、来源广。
常用填料有碎石、卵石、焦炭和各种形式的塑料。
1、分类： 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，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。
沼气
沼气
原废水
为什么实际 应用中多采 用升流式？
排泥：排泥管设在池底，出泥口布置在池底中央或在池 底分散数处，排空管可和出泥管合并使用。
溢流装置：沼气压缩，气压增加甚至可能压破池顶盖。 形式：倒虹管式、大气压式、水封式。
（3）沼气的收集与贮存设备 产气量和用气量不平衡，贮气柜来调节。 贮气柜有低压浮盖式、高压球形罐。
（4）消化池的加热方法
方法：池内蒸汽直接加热、池外预热
2、问题及解决方法 污泥中有气泡，继续产气。 （1）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱 气器，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉 淀性能； （2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液 进行急速冷却，如中温消化液35℃冷到15～25℃， 可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀； （3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧 污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降； （4）用超滤器代替沉淀池，以改善固液分高效果。
UASB反应器初次启动通常指对一个新建的 UASB系统以未经驯化的非颗粒污泥接种，使反应 器达到设计负荷和有机物去除效率的过程。通常 这一过程伴随着污泥颗粒化的完成，因此也称为 污泥的颗粒化。
UASB初次启动的过程
分 三 个 阶 段
划分依 据为反 应器负 荷大小
启动的初期 启动的中期 启动的后期
反应器负荷低于2kgCOD/(m3·d) 洗出的污泥仅限于种泥中非常细小的分散 污泥，洗出原因主要是水的上流数度和逐 渐产生的少量沼气。
附设：新鲜污泥投配系统、熟污泥排出系统、溢流系统、 沼气的排出收集贮存系统、加温设备、搅拌设备。
（1）消化池池形
（2）投配、排泥、溢流系统
污泥投配：生污泥需先排入消化池的污泥投配池，然后 用污泥泵抽送至消化池。 投配池一般为矩形，至少设两个，池容根据生污泥量及 投配方式确定，常用12h的贮泥量设计。应加盖，设排 气管、上清液排放管和溢流管。
滤 料
处理水
处理水 滤 料
原废水
图19-10 厌氧生物滤池
2、特点是什么？（书P256，自行整理）
3、存在问题：堵塞、水流短路
解决方法：出水回流、预处理、升流式改为平流 式。
三、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）
1、简单描述：没有载体，微生物悬浮生长。
2、主体部分结构：
A.反应区 B.沉降区 C.气室
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， 一般无污泥回流设备；（4）无混合搅拌设备。投产运行正 常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；（5）污泥床内 不填载体，节省造价及避免堵塞问题。
3、应用
二、厌氧滤池
又称厌氧固定膜反应器，滤池呈圆柱形，池内装有填 料，浸没于水中，池顶密封。还有布水系统和沼气收集 系统。
厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料 层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机 物被降解并产生沼气，沼气从池顶部排出。滤池中的生 物膜不断地进行新陈代谢，脱落的生物膜随出水流出池 外。
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买 现成的颗粒污泥产品。
四、厌氧复合床反应器
厌氧生物滤池 +UASB
下部是污泥悬浮层； 上部是填料层。
污水依次通过悬浮泥 层及填料层，有机物 将与污泥层颗粒污泥 及填料生物膜上的微 生物接触并得到稳定。
分类：热交换器预热、投配池内预热。
（4）消化池的加热方法 分类：热交换器预热、投配池内预热。
（4）消化池的加热方法 分类：热交换器预热、投配池内预热。
（5）消化池的搅拌方法 方法：泵加水射器搅拌、沼气搅拌、联合搅拌
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、名词解释：污泥投配率
二、填空题
1.厌氧消化三阶段： 、 、
。
2.厌氧中温消化最适温度是 ；
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装置，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 一级消化池：有机物的分解；二级消化池：污泥浓缩。
2、消化池的构造 主体：集气罩、池盖、池体、下椎体
UASB初次启动的要点
不能追求反应器的处理效率、产气率的改进 对启动初期的 和出水的质量等，初期目标是是反应器逐渐 目标应明确 进入工作状态，即菌种的活化过程。
启
进液的浓度
废水浓度低于5000mgCOD/L时，不用稀释直 接进液。
动
的 要
负荷增加的 以出水VFA浓度来确定负荷增加，出水VFA浓 操作方法 度过高意味着甲烷菌活力不够或环境因素使
布水系统（进水配水系统）
布水系统兼有均匀配水和水力搅拌作用，使进水与污泥充分接 触，最大限度地利用反应器内的厌氧污泥，防止进水在通过污泥 层时出现沟流和死角。布水系统设计包括了进水方式的选择和布 水点的布置，其合理设计对于反应器的良好运行至关重要。
树枝管式配水系统
穿孔管式配水系统
多点多管配水系统
UASB应用于高浓度有机废水处理时的允许容积负荷
但反应器内有短流现象，影响处理能力；进水中的悬浮 物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜
太高；运行启动时间长，对水质变化比较敏感。
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器总 数的64%，应用最为广泛。
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
1.为什么说产甲烷阶段是控制整个厌氧消化的关键？
2.有哪些因素影响了厌氧消化的效率？
6.3 污水的厌氧消化
一、厌氧接触法
为克服普通消化池不能 持留或补充厌氧活性污泥 的缺点，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，其工艺流程如右图所 示。该系统既使污泥不流 失、出水水质稳定，又可 提高消化池内污泥浓度， 从而提高设备的有机负荷 和处理效率。
A.反应区：反应器底部是浓 度较高的污泥层，称污泥床， 在污泥床上部是浓度较低的 悬浮污泥层，通常把污泥层 和悬浮层称为反应区。 B.沉降区：在反应区上部设 有气、液、固三相分离器， 三相分离器周围就是沉降区。 C.气室：最顶部污水没有的 空间就是气室，进行沼气的 暂时储存和收集。
反应过程：废水从污泥床底部进入， 与污泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生沼气， 微小沼气泡在上升过程中，不断合并 逐渐形成较大的气泡。由于气泡上升 产生较强烈的搅动，在污泥床上部形 成悬浮污泥层。气、水、泥的混合液 上升至三相分离器内，沼气气泡碰到 分离器下部的反射板时，折向气室而 被有效地分离排出；污泥和水则经孔 道进入三相分离器的沉淀区，在重力 作用下，水和泥分离，上清液从沉淀 区上部排出，沉淀区下部的污泥沿着 斜壁返回到反应区内。
池内蒸汽直接加热法：利用插在消化池内的蒸汽竖管， 直接向消化池送入蒸汽，加热污泥。 优点：方法比较简单，热效率高。 缺点：竖管周围的污泥易被过热，影响甲烷菌的正常活 动；含水率稍有提高。
（4）消化池的加热方法
池外预热法：新鲜污泥预先加热后，投配到消化池中。
优点：预热污泥数量较少，易于控制，预热达到的温度 较高，有利于杀灭寄生虫卵，提高卫生条件，不会使甲 烷菌受到过热的影响。 缺点：加热设备比较复杂。