厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法

第三代厌氧生物反应器
EGSB
IC
UBF
填料

厌氧膨胀颗粒污泥床
内循环反应器
升流式污泥床过滤器

以前通常能不用厌氧法处理的就不用， 不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后
处理，现在厌氧反应器发展迅
速逐渐成为水处理的新的主 力设备。
第四节 生物脱氮和生物除磷


一、污、废水脱氮、除磷的具体指标
由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。
呈灰色至黑色， 有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能； 颗粒厌氧活性污泥的直径在0．5mm以上。

微生物的组成主要有六种： 由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲 烷菌 、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物 其中产甲烷丝菌


5．处理过程中产生臭气和有色物质
臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、 有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子 反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要 添加后处理设施，进一步脱色脱臭。
厌氧活性污泥法
（一）．厌氧活性污泥的性质和组成


第二代厌氧反应器

(1)UASB反应器
克服了第一代的缺点，且处理污水
effluent 污 泥 沉 降
沼气 阻挡 收集
Sludge bed
influen
工业级UASB装置
钢制圆形结构
http://www.biogas.ch/emmi.htm
http://www.revaenviro.com/uasb.htm http://www.fkk.co. jp/e/ourbusiness/w ater-body2-e.html
回流污泥 剩余污泥

其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心
厌氧生物膜法

主要指厌氧滤器（AF） 沼气 出水
AF
进水
厌氧生物反应器发展
第一代厌氧反应器——化粪池

工作原理 2级(平流沉淀 +厌氧污泥消 化)

缺点：污泥量少、 易被带出，静态 消化
全国各地使用广泛，为生活污水的预处理— —液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌
有机基质 厌氧区 产酸菌 好氧区
大部分 （P）去除
部分回流 做种
水中P
聚P 聚P 聚P 聚P
乙酸 P 聚P 聚磷菌 PHB 聚磷菌 O2 PHB 聚磷菌
聚P 聚磷菌
2．工艺简介

常见的脱磷工艺如下图所示 进 水 出 水
部分污泥回流接种 厌氧 放磷 好氧 聚磷 沉淀 脱磷
剩余污 泥处理
用生物法处理废水对水质的要求

由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的 水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。

生物处理的水质要求表
厌氧生物处理 不需 30~40 6.5~7.5 只代表常用的中 温细菌特点 备注
好氧生物处理 氧气 温度℃ pH BOD5 BOD：N：P 需 10~40 6~9
500~1500mg/L 之 间 ， 不 低 于 1500 mg/L 以上 50~100mg/L 100：5：1 （350~500） ：5：1 工业废水常需要 额外补充氮磷源
是厌氧活性污泥的中心骨架
厌氧活性污泥净化废水的作用机理

复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段 水解阶段、发
酵阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段、产甲烷阶 段


1．水解阶段
在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物


2．发酵阶段
梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化 合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧 化碳、氢气、氨等
二、厌氧法的缺点


提问： 1．出水的有机物浓度高于好氧处理；
发酵分解有机物不完全；


2．对温度变化较为敏感；
工业中需要设置进水的控温装置，37℃。


3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感；
但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提 高。


4. 初次启动过程缓慢,处理时间长
好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育 成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才 可以培育成功


4．产甲烷阶段
乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷 和以及甲烷菌细胞物质。

经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢 气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。
厌氧活性污泥处理的工艺流程
气柜 废 水 调节池 热 交 换 器 ↑37℃
厌氧活性 污泥反应器
出 水 沉淀池
有关污废水中的毒物种类及浓度限制可参阅课本127、128表6-11、表6-12内容。
厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法

废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;


一、厌氧法的优点
提问：优点有哪些？ 1．产生的沼气可用于发电或作为能源
沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，
是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为 例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的 80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于 3.85t原煤，可发电5400度电。
混凝土方形结构 （便于施工及分 离器设置）
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器 （第二代以上）总数的64%，应用广泛
64％
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
①化工流化床原理
②炉灰等作生物膜 载体，生物颗粒流 化 ③出水外回流

(3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactor (2)Anaerobic Filter 厌氧滤床(AF) 厌氧流化床生物膜反应器（AFB)
2．对营养物的需求量少

好 氧 方 法 BOD：N：P=100：5：1， 而 厌 氧 方 法 为 （350~500）：5：1，相比而言对N、P的需求要小的 多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。
4．产生的污泥量少，运行费用低

繁殖慢；不需要曝气
基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工 业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点

缺氧反硝化 细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌） 反应：NO3-—N反硝化还原为N2，溢出水面释放到 大气 碳源：原水中BOD

硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物

好氧脱碳硝化 脱碳——氧化去除COD 脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源 硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源 （NH4+→NO2-→NO3-)
一级标准 废水磷含量在≤0．5mg/L

氨氮
≤15mg／L
微生物脱氮工艺、原理及其微生物


(一)微生物脱氮工艺
活性污泥法典型工艺——A/O工艺（缺氧、好氧工艺）
？
回流 废 水
缺 氧 反 硝 化
沉淀池1
好 氧 脱 碳
好 氧 硝 化
沉淀池 出水
缺氧活性污泥回流
好氧活性污泥回流
A/O脱氮工艺
脱氮原理

挂生物膜或投加悬浮填料 定期投菌
进水 好氧 脱碳 硝化 滤池
利用进水 中的BOD
甲醇
厌氧 反硝 化 滤池
出水
两级Байду номын сангаас池法工艺流程
补充反硝化菌的碳源！
微生物除磷原理、工艺及其微生物

（BOD：N：P）100：5：1——微生物除碳的同时吸收磷元素 用以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19％左右 的磷。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工艺 处理。

1．微生物除磷原理
依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些 细菌。

好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁二酸
（PHB）），
逆浓度梯度过量吸磷（贮备厌氧状态能源——多聚磷酸盐 颗粒(即异染颗粒) ）；


厌氧时：正相反——不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供
其储备消耗好氧状态能源——PHB）。

硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物； 有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速 ，硝化 菌氧利用不足，生长缓慢；

硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH) 硝化作用消耗碱（NH4+、CO3-），水pH下降；补充 碳源、升高pH 硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，

如何解决
复杂有机物
1水解 2发酵
脂肪酸
3产乙酸 硫酸盐还原
H2 + CO2
4产甲烷
乙酸
4产甲烷
硫酸盐还原
CH4 + CO2
硫酸盐还原
H2S+ CO2


3．产乙酸阶段
上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细 胞物质，这一阶段的主导细菌是 乙酸菌 。同时水中有硫酸盐 时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。