厌氧生物反应器的分类和发展历程
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➢ 一般其容积负荷在4～5kgCOD/(m3·d)。
厌氧接触工艺示意
3. 第二代厌氧反应器
➢ 随着生物发酵工程中固定化技术的发展，人们认 识到高效率厌氧系统必须满足的条件之一是，反 应器内能够保持大量的活性厌氧污泥。
➢ 第一个突破性的发展出现于60年代末，Young和 McCarty发明了厌氧滤池(Anaerobic Filter，简称AF)。
➢ 这些反应器可以称为第一代厌氧反应器。
2. 第一代反应器
➢ 第一代厌氧反应器的特点 • 通过厌氧产生沼气的作用能使待处理废水与厌氧污泥完 全混合； • 能有效降解废水中的有机污染物； • 反应器内污泥停留时间（sludge retention time, SRT)与 水力停留时间(hydraulic retention time, HRT) 无法分开； • 处理废水或有机废物需要较长的时间（长达几十天）， 属低负荷系统。
Contactor Process，简称 ARBCP） ➢ 上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge
Bed，简称UASB)。
厌氧滤池（AF）
➢ AF是一种内部填充有微生物载体的厌氧生 物反应器，所采用的载体以硬性填料如砂 石、塑料波纹板等为主。
➢ 在处理废水过程中，厌氧微生物部分附着 生长在填料上，免于水力冲刷而得到保留， 形成厌氧生物膜，部分在填料空隙间处于 悬浮状态。废水流过被淹没的填料，污染 物被去除并产生沼气。
反应器代表类型
➢ 普通厌氧消化池（Conventional Anaerobic Digester Tank）
➢ 厌氧接触工艺(Anaerobic Contact Process)
普通厌氧消化池
➢ 普通厌氧消化池即传统的完全混合反应器。作为处理 对象的生污泥或废水从池子上部或顶部投入池内，借 助于消化池内的厌氧活性污泥来净化有机污染物。使 生污泥或废水中的有机污染物转化为以甲烷和二氧化 碳为主的气体（俗称沼气）。
厌氧生物反应器的分类和发展历程
主要内容
➢ 概述 ➢ 第一代厌氧反应器 ➢ 第二代厌氧反应器 ➢ 第三代厌氧反应器 ➢ 厌氧反应器的未来发展方向
1. 概述
➢ 废水厌氧处理是通过大量厌氧微生物共同作用来完成。
• 由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持大量的活性 微生物(污泥)和足够长的污泥龄是提高反应效率的关键。
AF反应器示意
厌氧滤池（AF）
➢ 在相同的温度下，厌氧滤池的负荷高出厌 氧接触工艺2～3倍
• 容积负荷由一般反应器的4～5 KgCOD/ｍ3·d 以下提高到10～15 KgCOD/ｍ3·d。
➢ 但AF在运行中常出现堵塞和短流现象，且 需要大量的填料和对填料进行定期清洗， 增加了处理成本。
厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
• 注重培养颗粒污泥，属高负荷系统。
反应器代表类型
➢ 厌氧滤池（Anaerobic Filter，简称AF） ➢ 厌氧附着膜膨胀床反应器（Anaerobic
Attached Film Expanded Bed，简称AAFEB） ➢ 厌氧流化床（Anaerobic Fluidized Bed，简称
AFB） ➢ 厌氧生物转盘（Anaerobic Rotating Biological
➢ 该反应器内通过填充颗粒细小（φ< 1mm）的 载体，以增加供微生物附着生长介质的比表面 （3000～3300m2/m3）,并使之流动，疏散， 改善了水力运动和传质状况，从而使活性微生 物数量得以提高，故具有较强运行效能。
➢ 其膨胀率一般为5～20％。 ➢ AAFEB对有机污水的处理过程，实质上是其中
以生物膜形成存在的厌氧微生物对有机质的降 解过程。
AAFEB反应器示意
➢AAFEB是利用废水的 内循环来实现反应 器内填料的膨胀。
厌氧流化床（AFB）
➢ AFB是依靠在惰性填料或载体（颗粒粒径（φ< 1mm））微粒表面形成的生物膜来保留厌氧 污泥。填料在较高的上升流速下处于流化状态， 克服了AF中易发生的堵塞，且能使厌氧污泥与 废水充分混合，提高了处理效率。
➢ 该反应器中污泥的膨胀率一般大于25％。 ➢ 但AFB内部稳定的流化态难以保证，且反应器
需大量回流水来取得高的上升流速。其次，该 工艺控制较难，投资和运行成本高。
AFB反应器示意
AFB反应器示意
厌氧流化床（AFB）
➢ AFB的缺陷
• 内部稳定的流化态难以保证 • 反应器需大量回流水来取得高的上升流速 • 该工艺控制较难 • 由于需要较高的回流水（一般与进水的比值
➢ 反应器作为提供微生物生长繁殖的微型生态系统，有 助于各类微生物平稳生长，物质和能量流动高效顺畅， 是保持厌氧处理系统持续稳定的必要条件。
➢ 在厌氧生物处理工艺发展过程中，反应器是发展最快 的领域之一，而厌氧处理技术的发展从某种意义上讲 也就是厌氧反应器的发展。
2. 第一代反应器
➢ 厌氧生物处理技术始于1860年法国工程师Mouras采用该 法处理经沉淀的固体物质。 • 1896年英国出现第一座用于处理生活污水的厌氧消 化池，所产生的沼气用于街道照明。 • 从1910年至1950年，高效可加温和搅拌的消化池得 到发展，它比腐化池有明显的优势。 • 上世纪50年代Schroepfer开发了厌氧接触工艺。
➢ 1974年，荷兰农业大学环境系Lettinga等发明了上流 式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed， 简称UASB)，标志着厌氧反应器的研究进入了新的时 代。
➢ 这些反应器称为第二代反应器。
பைடு நூலகம்
3. 第二代厌氧反应器
➢ 第二代反应器的主要特点
• 可以将污泥停留时间和水力停留时间分离， 能保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄；
➢ 普通消化池的一般负荷:中温为2—3 KgCOD/(m3·d)，高 温为5—6 KgCOD/(m3·d)。造成处理废水的停留时间至 少需要10～30ｄ,因此处理效率极低。
普通厌氧消化池示意
普通厌氧消化池示意
普通厌氧消化池工程化应用
厌氧接触工艺
➢ 厌氧接触工艺是在连续搅拌反应器基础 上于出水沉淀池中增设污泥回流装置和 填料，增大了反应器内厌氧污泥的浓度， 使得反应器中厌氧污泥的停留时间第一 次大于水力停留时间，提高了负荷与处 理效率。
厌氧接触工艺示意
3. 第二代厌氧反应器
➢ 随着生物发酵工程中固定化技术的发展，人们认 识到高效率厌氧系统必须满足的条件之一是，反 应器内能够保持大量的活性厌氧污泥。
➢ 第一个突破性的发展出现于60年代末，Young和 McCarty发明了厌氧滤池(Anaerobic Filter，简称AF)。
➢ 这些反应器可以称为第一代厌氧反应器。
2. 第一代反应器
➢ 第一代厌氧反应器的特点 • 通过厌氧产生沼气的作用能使待处理废水与厌氧污泥完 全混合； • 能有效降解废水中的有机污染物； • 反应器内污泥停留时间（sludge retention time, SRT)与 水力停留时间(hydraulic retention time, HRT) 无法分开； • 处理废水或有机废物需要较长的时间（长达几十天）， 属低负荷系统。
Contactor Process，简称 ARBCP） ➢ 上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge
Bed，简称UASB)。
厌氧滤池（AF）
➢ AF是一种内部填充有微生物载体的厌氧生 物反应器，所采用的载体以硬性填料如砂 石、塑料波纹板等为主。
➢ 在处理废水过程中，厌氧微生物部分附着 生长在填料上，免于水力冲刷而得到保留， 形成厌氧生物膜，部分在填料空隙间处于 悬浮状态。废水流过被淹没的填料，污染 物被去除并产生沼气。
反应器代表类型
➢ 普通厌氧消化池（Conventional Anaerobic Digester Tank）
➢ 厌氧接触工艺(Anaerobic Contact Process)
普通厌氧消化池
➢ 普通厌氧消化池即传统的完全混合反应器。作为处理 对象的生污泥或废水从池子上部或顶部投入池内，借 助于消化池内的厌氧活性污泥来净化有机污染物。使 生污泥或废水中的有机污染物转化为以甲烷和二氧化 碳为主的气体（俗称沼气）。
厌氧生物反应器的分类和发展历程
主要内容
➢ 概述 ➢ 第一代厌氧反应器 ➢ 第二代厌氧反应器 ➢ 第三代厌氧反应器 ➢ 厌氧反应器的未来发展方向
1. 概述
➢ 废水厌氧处理是通过大量厌氧微生物共同作用来完成。
• 由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持大量的活性 微生物(污泥)和足够长的污泥龄是提高反应效率的关键。
AF反应器示意
厌氧滤池（AF）
➢ 在相同的温度下，厌氧滤池的负荷高出厌 氧接触工艺2～3倍
• 容积负荷由一般反应器的4～5 KgCOD/ｍ3·d 以下提高到10～15 KgCOD/ｍ3·d。
➢ 但AF在运行中常出现堵塞和短流现象，且 需要大量的填料和对填料进行定期清洗， 增加了处理成本。
厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
• 注重培养颗粒污泥，属高负荷系统。
反应器代表类型
➢ 厌氧滤池（Anaerobic Filter，简称AF） ➢ 厌氧附着膜膨胀床反应器（Anaerobic
Attached Film Expanded Bed，简称AAFEB） ➢ 厌氧流化床（Anaerobic Fluidized Bed，简称
AFB） ➢ 厌氧生物转盘（Anaerobic Rotating Biological
➢ 该反应器内通过填充颗粒细小（φ< 1mm）的 载体，以增加供微生物附着生长介质的比表面 （3000～3300m2/m3）,并使之流动，疏散， 改善了水力运动和传质状况，从而使活性微生 物数量得以提高，故具有较强运行效能。
➢ 其膨胀率一般为5～20％。 ➢ AAFEB对有机污水的处理过程，实质上是其中
以生物膜形成存在的厌氧微生物对有机质的降 解过程。
AAFEB反应器示意
➢AAFEB是利用废水的 内循环来实现反应 器内填料的膨胀。
厌氧流化床（AFB）
➢ AFB是依靠在惰性填料或载体（颗粒粒径（φ< 1mm））微粒表面形成的生物膜来保留厌氧 污泥。填料在较高的上升流速下处于流化状态， 克服了AF中易发生的堵塞，且能使厌氧污泥与 废水充分混合，提高了处理效率。
➢ 该反应器中污泥的膨胀率一般大于25％。 ➢ 但AFB内部稳定的流化态难以保证，且反应器
需大量回流水来取得高的上升流速。其次，该 工艺控制较难，投资和运行成本高。
AFB反应器示意
AFB反应器示意
厌氧流化床（AFB）
➢ AFB的缺陷
• 内部稳定的流化态难以保证 • 反应器需大量回流水来取得高的上升流速 • 该工艺控制较难 • 由于需要较高的回流水（一般与进水的比值
➢ 反应器作为提供微生物生长繁殖的微型生态系统，有 助于各类微生物平稳生长，物质和能量流动高效顺畅， 是保持厌氧处理系统持续稳定的必要条件。
➢ 在厌氧生物处理工艺发展过程中，反应器是发展最快 的领域之一，而厌氧处理技术的发展从某种意义上讲 也就是厌氧反应器的发展。
2. 第一代反应器
➢ 厌氧生物处理技术始于1860年法国工程师Mouras采用该 法处理经沉淀的固体物质。 • 1896年英国出现第一座用于处理生活污水的厌氧消 化池，所产生的沼气用于街道照明。 • 从1910年至1950年，高效可加温和搅拌的消化池得 到发展，它比腐化池有明显的优势。 • 上世纪50年代Schroepfer开发了厌氧接触工艺。
➢ 1974年，荷兰农业大学环境系Lettinga等发明了上流 式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed， 简称UASB)，标志着厌氧反应器的研究进入了新的时 代。
➢ 这些反应器称为第二代反应器。
பைடு நூலகம்
3. 第二代厌氧反应器
➢ 第二代反应器的主要特点
• 可以将污泥停留时间和水力停留时间分离， 能保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄；
➢ 普通消化池的一般负荷:中温为2—3 KgCOD/(m3·d)，高 温为5—6 KgCOD/(m3·d)。造成处理废水的停留时间至 少需要10～30ｄ,因此处理效率极低。
普通厌氧消化池示意
普通厌氧消化池示意
普通厌氧消化池工程化应用
厌氧接触工艺
➢ 厌氧接触工艺是在连续搅拌反应器基础 上于出水沉淀池中增设污泥回流装置和 填料，增大了反应器内厌氧污泥的浓度， 使得反应器中厌氧污泥的停留时间第一 次大于水力停留时间，提高了负荷与处 理效率。