第九章第三代厌氧生物处理技术2课时0812
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1、反应器结构
于20世纪90年代初由荷兰 Wageingen农业大学的 Lettinga等人率先开发的。 其构造与UASB反应器有 相似之处，可以分为进水 配水系统、反应区、三相 分离区和出水渠系统。与 UASB反应器不同之处是， EGSB反应器设有专门的 出水回流系统。
2、工作原理
EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥，当有机废 水及其所产生的沼气自下而上地流过颗粒污泥床 层时，污泥床层与液体间会出现相对运动，导致 床层不同高度呈现出不同的工作状态。
（5）沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进 行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒 污泥返回第2厌氧区污泥床。
3、IC工艺的技术特点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧 处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物 量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负 荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
5、EGSB反应器的工程应用
20世纪90年代荷兰Biothane System公司推出了一 系列工业规模的EGSB反应器，应用领域已经涉及 啤酒、食品、化工等行业。实际运行表明，EGSB 反应器的处理能力可达到UASB的2-5倍。下表是 几个典型的EGSB处理不同类型废水运行情况的例 子。
处理啤酒生产废水的EGSB反应器
1、IC厌氧工艺的工作原理
如图进水由反应底部进入第一厌 氧反应室，与颗粒污泥均匀混 合，产生的沼气被集气罩收集， 大量沼气携带第一厌氧室的泥 水混合液沿着提升管上升到反 应器顶的气液分离器，沼气由 导管排出，泥水混合液沿着回 流管反回到第一厌氧反应室的 底部，实现混合液的内部循环。 废水处理后自动进入第二厌氧 反应室，反应后的泥水经固液 分离后，上清液由出水管排走， 污泥自动返回第二厌氧反应室。
当废水上升流速较低时，颗粒污泥相对静止，床层 空隙率操持稳定；当流速达到一定数值时，床层 空隙便开始增加，床层也相应膨胀。当上升流速 超过临界流速后，污泥颗粒呈悬浮状态，颗粒床 被流态化，再进一步提高进水流速到最大流化速 度时，载体颗粒将产生大量的流失。
从颗粒污泥流态化的工作 状况可以看出EGSB反应 器的工作区为流态化的 初期，即膨胀阶段，进 水流速较低，一方面可 保证进水基质与泥泥颗 粒的充分接触和混合， 另一方面有利于减轻或 消除静态床（ UASB） 中常见的底部负荷过重 的状况，从而增加了反 应器对有机负荷、毒性 物质的承受能力。
2、IC反应器结构
IC反应器基本构造如图 所示，它相似由2层 UASB反应器串联而成。 按功能划分，反应器 由下而上共分为5个区： 混合区、第1厌氧区、 第2厌氧区、沉淀区和 气液分离区。
（1）混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分 离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
（2）第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该 区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为 沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应 区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接 触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量 的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的 气液分离区。
（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与 泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回 流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污 泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
（4）第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除 一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器 进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大 部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生 量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2 厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利 条件。
处理淀粉生产废水的EGSB反应器
三、内循环（IC）厌氧反应器
IC厌氧反应器是20世纪80年代中期由荷兰 PAQUES公司推出的。目前，该工艺已经 成功地应用于啤酒、造纸及食品加工等行 业的生产污水处理中，由于其处理容量高、 投资少、占地省和运行稳定等优点引起了 各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌 氧生化反应器的代表工艺之一。
第三代厌氧生物处理技术
一、概述 在厌氧反应器中污泥和废水的混合是影响到去除效
果的重要因素。合理的布水系统和反应器中液体 表面上升流速、产生沼气的搅动等因素对污泥和 废水的混合起着极其重要的作用。在UASB等第二 代厌氧生物反应器中，在处理低浓度有机废水时， 由于不可能产生大量沼气的搅动，反应器中的混 合效果较差，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。所以，为了解决 这一问题，20世纪90年代在国际上提出了以 EGSB、IC、UBF、ABR为代表的第三代厌氧生物 反应器。
第三代厌氧生物反应器的共 同特点如下：
1、微生物以颗粒污泥固定 化方式存在于反应器中， 反应器单位容积的生物量 更高；
2、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；
3、具有较大的较大径比， 一般在5-10以上；
4、占地面积小；
5、能B中颗粒污泥的特性
EGSB工艺中颗粒污泥的沉降性能好，有效地 减少了悬浮于消化液中的微生物个体数量， 避免了微生物随消化液大量流失的可能性， 保证了厌氧反应器中高浓度活性污泥的滞 留量，进而为反应器的高效、稳定运行奠 定了基础。
EGSB中颗粒污泥的形成过程可分为4个阶段： ① 将细胞运到惰性物质或其他细胞（基底）的表面。 ② 通过物理化学作用力可逆吸附于基底上。 ③ 通过微生物表面的鞭毛、纤毛或胞外多聚物将细
胞吸附于基底上。 ④ 细胞的倍增和颗粒污泥的形成。
4、EGSB工艺的主要特点
EGSB工艺作为一种改进型的UASB，虽然在结构形 式、污泥形态等方面与UAS非常相似，但其工作 运行方式与UASB显然不同，液体表面上升速度高 使颗粒污泥床层处于膨胀状态不仅使进水能与污 泥充分接触，而且有利于基质和代谢产物在颗粒 污泥内外的扩散、传送，保证了反应器在较高的 容积负荷条件下正常运行。EGSB反应器的主要特 点如下表所列。
于20世纪90年代初由荷兰 Wageingen农业大学的 Lettinga等人率先开发的。 其构造与UASB反应器有 相似之处，可以分为进水 配水系统、反应区、三相 分离区和出水渠系统。与 UASB反应器不同之处是， EGSB反应器设有专门的 出水回流系统。
2、工作原理
EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥，当有机废 水及其所产生的沼气自下而上地流过颗粒污泥床 层时，污泥床层与液体间会出现相对运动，导致 床层不同高度呈现出不同的工作状态。
（5）沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进 行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒 污泥返回第2厌氧区污泥床。
3、IC工艺的技术特点
IC反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧 处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。
（1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物 量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负 荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。
5、EGSB反应器的工程应用
20世纪90年代荷兰Biothane System公司推出了一 系列工业规模的EGSB反应器，应用领域已经涉及 啤酒、食品、化工等行业。实际运行表明，EGSB 反应器的处理能力可达到UASB的2-5倍。下表是 几个典型的EGSB处理不同类型废水运行情况的例 子。
处理啤酒生产废水的EGSB反应器
1、IC厌氧工艺的工作原理
如图进水由反应底部进入第一厌 氧反应室，与颗粒污泥均匀混 合，产生的沼气被集气罩收集， 大量沼气携带第一厌氧室的泥 水混合液沿着提升管上升到反 应器顶的气液分离器，沼气由 导管排出，泥水混合液沿着回 流管反回到第一厌氧反应室的 底部，实现混合液的内部循环。 废水处理后自动进入第二厌氧 反应室，反应后的泥水经固液 分离后，上清液由出水管排走， 污泥自动返回第二厌氧反应室。
当废水上升流速较低时，颗粒污泥相对静止，床层 空隙率操持稳定；当流速达到一定数值时，床层 空隙便开始增加，床层也相应膨胀。当上升流速 超过临界流速后，污泥颗粒呈悬浮状态，颗粒床 被流态化，再进一步提高进水流速到最大流化速 度时，载体颗粒将产生大量的流失。
从颗粒污泥流态化的工作 状况可以看出EGSB反应 器的工作区为流态化的 初期，即膨胀阶段，进 水流速较低，一方面可 保证进水基质与泥泥颗 粒的充分接触和混合， 另一方面有利于减轻或 消除静态床（ UASB） 中常见的底部负荷过重 的状况，从而增加了反 应器对有机负荷、毒性 物质的承受能力。
2、IC反应器结构
IC反应器基本构造如图 所示，它相似由2层 UASB反应器串联而成。 按功能划分，反应器 由下而上共分为5个区： 混合区、第1厌氧区、 第2厌氧区、沉淀区和 气液分离区。
（1）混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分 离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。
（2）第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该 区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为 沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应 区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接 触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量 的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的 气液分离区。
（3）气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与 泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回 流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污 泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
（4）第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除 一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器 进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大 部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生 量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2 厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利 条件。
处理淀粉生产废水的EGSB反应器
三、内循环（IC）厌氧反应器
IC厌氧反应器是20世纪80年代中期由荷兰 PAQUES公司推出的。目前，该工艺已经 成功地应用于啤酒、造纸及食品加工等行 业的生产污水处理中，由于其处理容量高、 投资少、占地省和运行稳定等优点引起了 各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌 氧生化反应器的代表工艺之一。
第三代厌氧生物处理技术
一、概述 在厌氧反应器中污泥和废水的混合是影响到去除效
果的重要因素。合理的布水系统和反应器中液体 表面上升流速、产生沼气的搅动等因素对污泥和 废水的混合起着极其重要的作用。在UASB等第二 代厌氧生物反应器中，在处理低浓度有机废水时， 由于不可能产生大量沼气的搅动，反应器中的混 合效果较差，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。所以，为了解决 这一问题，20世纪90年代在国际上提出了以 EGSB、IC、UBF、ABR为代表的第三代厌氧生物 反应器。
第三代厌氧生物反应器的共 同特点如下：
1、微生物以颗粒污泥固定 化方式存在于反应器中， 反应器单位容积的生物量 更高；
2、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；
3、具有较大的较大径比， 一般在5-10以上；
4、占地面积小；
5、能B中颗粒污泥的特性
EGSB工艺中颗粒污泥的沉降性能好，有效地 减少了悬浮于消化液中的微生物个体数量， 避免了微生物随消化液大量流失的可能性， 保证了厌氧反应器中高浓度活性污泥的滞 留量，进而为反应器的高效、稳定运行奠 定了基础。
EGSB中颗粒污泥的形成过程可分为4个阶段： ① 将细胞运到惰性物质或其他细胞（基底）的表面。 ② 通过物理化学作用力可逆吸附于基底上。 ③ 通过微生物表面的鞭毛、纤毛或胞外多聚物将细
胞吸附于基底上。 ④ 细胞的倍增和颗粒污泥的形成。
4、EGSB工艺的主要特点
EGSB工艺作为一种改进型的UASB，虽然在结构形 式、污泥形态等方面与UAS非常相似，但其工作 运行方式与UASB显然不同，液体表面上升速度高 使颗粒污泥床层处于膨胀状态不仅使进水能与污 泥充分接触，而且有利于基质和代谢产物在颗粒 污泥内外的扩散、传送，保证了反应器在较高的 容积负荷条件下正常运行。EGSB反应器的主要特 点如下表所列。