第三章 废水厌氧处理

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； 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）出水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较为复杂。 （d）厌氧过程会产生气味对空气有污染。
3.2 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。
又称低速消化池，无加热和搅拌装置； 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
第三章
废水的厌氧处理
The Anaerobic Processes
第三章
废水的厌氧处理
3.1 概述
内 容
3.2 厌氧法的基本原理
3.3 厌氧法的工艺和设备
3.4 厌氧法的影响因素
3.5 厌氧法工艺的新进展
3.1 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。
——发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌 1、发酵细菌（产酸细菌）： 主要功能： 水解：在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性
有机物；
酸化：将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等； 主要细菌： 梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；
3.2.2 厌氧消化过程中的主要微生物
COD去除率较降流式的高；
当进水COD浓度过高时，应采用出水回流的措施
4. 厌氧生物滤池的特点及改进：

在厌氧生物滤池中，厌氧微生 物大部分存在于生物膜中，少 部分以厌氧活性污泥的形式存 在于滤料的孔隙中。

厌氧微生物总量沿池高度分布 是很不均匀的，在池进水部位 高，相应的有机物去除速度快。 当废水中有机物浓度高时，特 别是进水悬浮固体浓度和颗粒 较大时，进水部位容易发生堵 塞现象。
的有机物被降解，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
——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
螺机械搅拌；(b)沼气搅 拌；(c)循环消化液搅拌。
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。
3.3 厌氧法的工艺和设备
3.3.1 化粪池（Septic Tank）
用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不设污水 厂的合流制排水系统。尚可用于郊区的别墅式建筑。
Septic Tank System
Commonly used for homes in rural areas 。 Wastewater flows into tank, where solids settle, oil & grease floats 。Treated wastewater flows into a network of perforated（穿孔） pipes, then trickles （细流）into the soil 。
3.3.1 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 ；
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，采用厌氧处理即有能量剩余。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。
3.3 厌氧法的工艺和设备
3.3.3 厌氧接触法 （ anaerobic contact process ）
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。
（ 3 ） BOD and nitrates are not treated effectively ；
（4）Can cause groundwater contamination 。
3.3.1 化粪池（Septic Tank）
Cross-section(横断面) of a Septic Tank
① 两阶段理论（30-60年代）
第二阶段：产甲烷阶段
3.2.1 基本原理
阶段性理论
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
3.2.1 基本原理
（Anaerobic Biofilter ）
厌氧滤池（anaerobic filter又称厌氧固定膜反应 器，是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。
3.3.4 厌氧生物滤池
1.工艺特征：
滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。 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
两级串联，第一极是高速消化池，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；
二者的HRT的比值一般为1:2。
二、消化池的类型与构造：
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
3.1 概 述
（3）负荷高
主要特点
•通常好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3· d)， 而厌氧法为2-lO kgCOD/(m3· d)，高的可达50 kgCOD/(m3· d)。
(4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好
•好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量， 而厌氧出去除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。
Concrete Septic Tank
3.3.1 化粪池（Septic Tank）
Fiberglass(玻璃纤维) Septic Tank Leach Field
3.3 厌氧法的工艺和设备
3.3.2 厌氧消化池 （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。