Transcript 厌氧生物处理与好氧生物处理比较短长

工业废水的厌氧生物处理
污水厌氧生物处理概述
厌氧接触法
厌氧生物滤池
升流式厌氧污泥床
厌氧流化床
厌氧折流板反应器
污水的厌氧生物处理概述
一、厌氧消化概念
厌氧消化又称厌氧生物处理过程，即在厌氧条
件下由多种微生物共同作用使有机物分解成CH4和
CO2的过程。厌氧消化一般按三阶段划分。
有
机
物
质
水解
发酵细菌
较
高 产氢、产乙酸
级
的 产氢、产乙酸细菌
有
机
酸
乙酸
产甲烷
CH4
H2
产甲烷细菌
CO2
二、厌氧生物处理与好氧生物处理比较
项目
厌氧处理
好氧处理
有机物负荷
高
低
污泥产量
低
高
能耗
低
高
应用范围
广
处理低浓度废水
水温要求
低温、中温、高温
20～30℃
营养比
200~300:5:1
100:5:1
启动时间
长，8～12周
短
出水水质
差
达标排放
厌氧接触法
一、工艺流程
厌氧接触法特点
1. 通过污泥回流，保持较高污泥浓度，耐冲
击能力强；
2. 消化池容积负荷提高，水力停留时间缩短；
3. 可以直接处理悬浮固体含量高或颗粒较大
的料液，无堵塞问题；
4. 混合液经沉淀后，出水水质较好，但需要增
加必要设备，且固液难以分离。
二、提高沉淀池中固液分离效果的办法
1. 真空脱气
2. 热交换器急冷法
3. 絮凝沉淀：投加絮凝剂
4. 用超滤器代替沉淀池，改善固液分离效果。
设计时，沉淀池内表面负荷比一般废水沉淀
池表面负荷小，一般不大于1m/h。
厌氧生物滤池
滤料要求：
比表面积大，孔隙率
高，表面粗糙，生物
膜易于附着。化学及
生物学的稳定性强，
机械强度高等。
防止堵塞现象的措施
1. 出水回流
稀释作用、提高冲刷作用
使滤料层生物膜均匀分布
2. 部分充填载体
3. 采用平流式生物滤池
4. 采用软性填料
升流式厌氧污泥床（UASB）
Upflow Anaerobic Sludge Bed
一、基本构造
污泥床
悬浮污泥层
沉淀区
三相分离器
1. 污泥床
污泥床内具有很高的污泥生物量，其污泥浓度
(MLSS)一般为40000—80000mg／L。
颗粒污泥性能：
大小：0.5～5mm
良好的沉降性能
SVI值10～20mL/g
污泥床的容积一般占整个UASB反应器容积的30％左右
2. 污泥悬浮层
污泥浓度(MLSS)一般为15000—30000mg／L。
污泥性能：
非颗粒状
高度絮凝
SVI值30～40mL/g
3. 沉淀区
作用：1）沉淀作用；
2）可以通过合理调整沉淀区的水位高度来
保证整个反应器的集气室的有效空间高度而防止
集气空间的破坏。
4. 三相分离器
作用是将气体(反应过程中产生的沼气)、固体(反
应器中的污泥)和液体(被处理的废水)等三相加以
分离。
组成：气体收集器和折流挡板
二、反应器的特点
1）反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的
高活性污泥；
2）反应器内具有集泥、水和气分离于一
体的三相分离器；
3）反应器中无需安装任何搅拌装置，反
应器的搅拌是通过产气的上升迁移作用而
实现的；
4）有短流现象，进水悬浮物不宜高，启动
时间长。
三、颗粒污泥的培养、类型及主要性能
1. 颗粒污泥的形成过程
第一阶段为启动与污泥活性提高阶段。在此阶段内，
反应器的有机负荷一般控制在2.0 kgCOD/(m3·d)以
下，运行时间约需1～1.5个月。
第二阶段为颗粒污泥形成阶段。在此阶段内，有机
负荷一般控制在2.0～5. 0 kgCOD/(m3·d)。此阶段也
需1～1.5个月。
第三阶段为污泥床形成阶段。
2. 影响颗粒污泥形成的因素
1) 接种污泥的影响
厌氧消化污泥、河底淤泥、牲畜粪便、化粪池污泥
及好氧活性污泥等均可作为污泥种而培养颗粒污泥。
Letting认为接种污泥本身的浓度较高,有利于颗粒污
泥的形成，而稀薄种污泥对污泥颗粒化不利；清华
大学试验表明在常温下采用稀薄型污泥接种是可行
的。
2) 负荷的影响
3) 碱度的影响
在厌氧生物处理中，产甲烷菌的最佳pH值是6.8～7.2,
但由于厌氧过程的复杂性,难以准确测定反应器内真
实的pH值,所以靠碱度来维持和缓冲。
750～1000mg/L之间
4) 废水性质
含碳水化合物高的废水和C/N比较高的废水易形
成颗粒污泥。
颗粒污泥的形成离不开Mg、K、S、Ni、Fe、Zn、
Co等微量元素。
5) 温度影响
3. 颗粒污泥的类型
絮凝状污泥
存在形式
无载体的颗粒污泥
以载体为核心的颗粒污泥
球形颗粒污泥
颗粒污泥类型
杆状菌组成
松散球形颗粒污泥 丝状菌组成
紧密球状颗粒污泥
甲烷八叠球菌组
成，颗粒较小
4.颗粒污泥的性质
球形或椭球形，灰黑色或褐黑色，表面有
灰白色的生物膜。颗粒比重1.01～1.05左右，
粒径0.5～5mm，SVI在10～20mL/gSS之间，
沉降速度5～10mm/s。
四、反应器运行控制要点
1. 进水营养比的控制
C:N:P＝（200～300） : 5 : 1
2. 进水中悬浮固体浓度控制
SS过高，不利于颗粒污泥与进水中的有机物充
分接触，影响产气量；另一方面容易造成堵塞
对于高浓度有机废水而言，SS/COD<0.5
四、反应器运行控制要点
3. 有毒有害物质的控制
氨氮浓度控制在1000mg/L以下
硫酸盐离子浓度不应大于5000mg/L
4. 碱度和挥发酸浓度控制
碱度控制在2000mg/L~4000mg/L
挥发酸浓度控制在2000mg/L以内
五、UASB反应器的工艺设计
UASB反应器工艺系统组成：
(一)、工艺设计的一般原则
小规模的反应器多采用径深比比较小的圆柱形形式，
而处理规模较大时则多采用矩形或方形的构造。
UASB反应器的高度—般在3.5～6.5m之间，最高可达
10m左右。
有机负荷和水力负荷是UASB反应器设计的两个重
要的设计参数。一般而言，水力负荷越高，则反应器
的高度应相应的加大。
(二)、进水系统的设计
1. 布水点的设置
每个喷嘴的服务面积高负荷采用2～5m2/个，低负
荷可采用0.5～2m2/个。
2. 进水的方式
间隙式进水、脉冲式进水、连续均匀进水、连续
进水与间隙回流相结合的进水方式。
(三)、三相分离器的设计
三相分离器设计中必须考虑的问题：
(1)在泥和水进人沉淀室之前，必须有效地将气泡
分开；
(2)为避免在沉淀室中产气，污泥在沉淀室中的停
留时间必须是比较短的；
(3)沉淀室中浓缩的悬浮固体能借助于反应器内固
体和液体之间的密度差产生循环液流，使浓缩的
悬浮固体不断地返回到反应器内。
1.沉淀室的设计
沉淀室斜板的安装角度，一般为50—60º，不
小于45º 。
沉淀室中表面水力负荷的选取，对主要含有
溶解性有机物的废水，负荷采用3m3/(m2.h)以下；
对含悬浮物较多的有机废水，负荷可采用1～1.5
m3/(m2.h)以下。
2. 气液分离器的设计
回流缝隙的宽度一般按水流通过缝隙的水流
平均流速保持在2.0m/h以下来确定。
UASB反应器改进—IC反应器
IC( internal circulation)反应器结构示意图
IC反应器由两个UASB反应器上下叠加串联
构成,高度可达16ｍ～25ｍ,高径比一般为48,由5个基本部分组成:混合区、颗粒污泥膨
胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。
其中内循环系统是ＩＣ工艺的核心部分,由
一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器
和泥水下降管等组成。
UASB反应器改进—EGSB反应器
膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular
Sludge Bed,简称ＥＧＳＢ)反应器中三相
分离器的改进方法：
1）增加一个可以旋转的叶片,在三相分离器底
部产生一股向下水流,有利于污泥的回流;
2）采用筛鼓或细格栅,可以截留细小颗粒污泥;
3 ）在反应器内设置搅拌器,使气泡与颗粒污
泥分离;
4）在出水堰处设置挡板,以截留颗粒污泥。
厌氧流化床
床体内充填细小的固
体颗粒填料，填料粒径
一般为0.2～1mm，废
水从床底部流入，使填
料层呈流化状态。
流化床特点：
1. 载体颗粒细，比表面积大，微生物浓度高，
有机物容积负荷大；
2. 载体处于流化状态，无堵塞现象；
3. 废水与微生物接触面积大，强化传质过程；
4. 污泥停留时间长，剩余污泥量少；
5. 结构紧凑、占地少以及基建投资省；
6. 耗能较大，技术要求高。
采用间歇性工艺
采用轻质、粒细填料
厌氧折流板反应器(ABR)
(Anaerobic Baffled Reactor)
一、概述
1. 厌氧处理技术目前存在的问题
AF：填料的选取问题
三相分离器的设计
UASB：
颗粒污泥的培养
SS对运行的影响
2. ABR研制
结构简单、无须填料、截留能量强、稳定性高
二、 工作原理及不同型式的反应器
1. 基本原理
1. 基本原理
反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的
废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理
过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固
体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀
运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水
平流动。
流态：复杂混合型水力流态
垂直折流板的作用：
1) 使ABR的物理结构具有了搅拌功能(多次的上下
折流),加强了厌氧活性污泥与基质的接触;
2) 在容积不变的条件下增大了废水的流程,使基质
与污泥的接触机会和接触时间增多,提高了反应
器的处理效率;
3) 可在不同格室中驯化培养出与流经该格室的污水
水质及环境条件相适应的微生物群落,使反应器
的运行更为稳定、灵活而有效。
4) 在反应器内实现一体化的两相或多相处理过程。
2. 反应器的改进
2. 反应器的改进
三、 ABR工艺的主要性能
1. 良好的水力条件
强化了污水与污泥的接触，从而提高了反应器的
容积利用率；
2. 稳定的生物固体截留能力
表现在它对进水中高浓度的悬浮固体(SS)具有很
强的适应性和处理效能。
3. 良好的颗粒污泥形成及微生物种群的分布
4. 良好而稳定的处理效果
四、 ABR的部分最新研究及发展趋势
1. ABR处理城市污水的研究
ABR反应器对生活污水中的COD有很好的去除效
果,单独使用即可使生活污水中的COD出水指标达
到GB8978-1996的二级水质标准,较理想的操作可
使其达到或接近一级水质标准.
ABR应用在生活污水处理系统中,须与其他处理单元
联用,以使进一步保证COD稳定地达到一级排放标准,
并同时去除氨氮和磷酸盐,使出水水质氮磷达标.
2. ABR工艺预处理木薯酒糟废水的工程应用
ABR池在预处理中的作用
1）去除废水悬浮物；
2）调节废水pH值；
3）去除COD及提高废水可生化性
3、运行影响因素分析
1）挥发性脂肪酸(VFA)
2）容积负荷与COD去除率
3）水力停留时间(HRT)
高浓度有机废水的水
力停留时间约为1ｄ;中
浓度有机废水的水力
停留时间约为10ｈ;低
浓度有机废水的水力
停留时间约为6ｈ。
4）温度
可以处理低于20℃ 的污水，但是环境温度
过低 (8℃以下)会对处理效果带来不良影响.若将
ABR应用于埋地式处理系统中,稳定的地下温度
条件将对ABR的运行将十分适宜.
5）pH值
ABR内水解菌与产酸菌对pH值有较大范围
的适应性,所以,用它来处理水质水波动大的工
业废水非常有利。
4. 发展趋势——研究方向
营养物的需求;
有毒废水的处理(例如,多氯脂肪族化合物,含氮有机物,
表面活性剂等);
ABR反应器中颗粒污泥的形成条件和机理;
对控制微生物生态的因素的进一步理解;
与其它工艺联用处理特种废水;
大规模应用中工艺参数的确定；
如何创造条件,强化第二隔室、第三隔室的去除作用；
ABR隔室数量应设计为几个最为适宜,也待进一步深
化研究.
几种厌氧处理法的比较
反应器
特点
优点
缺点
传统消
化法
在一个池内进行酸化、
甲烷化和固液分离
设备简单
反应时间长、池容大，
污泥易随水流走
厌氧生
物滤池
微生物固着生长在滤料
表面。适用于悬浮物低
的废水
设备简单。能承受较
高的负荷。出水悬浮
物低，能耗小
底部易发生堵塞。填
料费用较贵。
厌氧接
触法
污泥回流、消化池内完 能承受较高负荷。有 负荷高时污泥回流失。
全混合。能适应高有机 一定抗冲击负荷能力， 设备较多，操作上要
物浓度和高SS的废水
出水SS低
求较高
UASB
如设计不善，污泥会
消化和固液分离在一个 负荷率高。总容积小，
大量流失。池的构造
池内，微生物量特高 能耗低，不需要搅拌
复杂
两相厌
氧处理
酸化和甲烷化在两个反
能承受较高负荷，耐
应器内进行。两个反应
冲击。运行稳定。
器可以采用不同温度
设备较多，运行操作
较复杂
平流式厌氧滤池结构示意