第五章厌氧处理法

2020/7/171第五章污水的厌氧生物处理本章学时：4本章重点：1厌氧处理与好氧处理的比较；2厌氧处理的阶段和控制步骤；3上流式厌氧污泥床。本章难点：1对厌氧处理的控制步骤的理解；2上流式厌氧污泥床中厌氧污泥的颗粒化。2020/7/172优点：1污泥量少2污泥的浓度更高或生物膜更厚，可提高负荷，不受DO的限制3不要曝气，少了动力4可回收能源5氮和磷用量较少缺点1启动时间长2对负荷变化和pH的变化敏感（指产甲烷）3一般不能作最终处理前景对高浓度有机废水、难处理的和难降解（有些）的有机废水可作预处理，与好氧联合用于脱氮去磷,低浓度有机废水也在开发，经济效应较好2020/7/173有机物完整厌氧消化的四个阶段:水解、酸化、乙酸化和甲烷化。每个阶段产物是什么？2020/7/174第一节厌氧生物处理的基本原理分离鉴定的产甲烷菌(Methanotrops)已有200多种。嗜甲烷菌(Methanotrophs)产甲烷菌是厌氧消化中的关键微生物。该菌的特点：1微生物产率低(g细胞/gCOD)碳水化合物0.35丁酸盐0.058蛋白质0.20H20.03乙酸盐0.032脂肪0.038丙酸盐0.0372020/7/1752对温度敏感乙酸盐转化为甲烷的KS和k与温度的关系.一般温度在35℃－38℃和52℃－55℃3对pH敏感:最佳范围6.5-8.2,为什么会降低和升高?4严格厌氧,氧化还原电位-150—-420mv5有毒物质k(d-1)KS(mg/L)356.67164254.65930203.8521302020/7/176产酸菌和产甲烷菌的特性比较2020/7/177四个阶段（水解、酸化、乙酸化和甲烷化）的协调问题。1厌氧水解酸化作预处理（不完整的厌氧处理）既然产甲烷菌对许多环境因素敏感，如果厌氧处理只到水解酸化这一步，控制起来就容易得多。对提高可生化性也有好处。这就是现在许多废水的好氧生化处理前用厌氧水解酸化作预处理的原因。第二节污水的厌氧生物处理方法2020/7/178停留时间短可提高废水可生化性和溶解性尤其适用于难降解有机废水处理与传统厌氧工艺相比，水解酸化工艺不需要密闭池，也不需要复杂的三相分离器。2020/7/179水解酸化对COD的去除和对生化降解性的提高2020/7/1710比如：酸化—缺氧—两段好氧生化处理焦化废水工艺（焦化废水含氨氮、硫酸盐、含油、高浓度有机物废水）升流式水解污泥床反应器厌氧滤池2020/7/17112厌氧接触法厌氧活性污泥法,1955年.污泥龄很长，要改。2020/7/17122厌氧生物滤池与好氧生物滤池比较，与厌氧接触法比较。堵塞，传质不好。2020/7/17133上流式厌氧污泥床反应器缩写:UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBlanket(Bed)reactor)厌氧第二代20世纪70年代荷兰，瓦格宁根（Wageningen）农业大学，Lettinga2020/7/1714三相分离器2020/7/1715生物气出水气体收集室上升的生物气污泥床进水分配三相分离器2020/7/1716三相分离器2020/7/1717三相分离器2020/7/17182020/7/17192020/7/1720污泥与水如何分离，高污泥龄。组成：颗粒污泥区、悬浮区、分离区、沉淀区、气相区UASB的上升流速在0.5-1.5m/h，这是污泥床对上升流速的限制。高5－8米，高径比一般小于2，中温有机物容积负荷10－20kg/m3.d。有机物容积负荷可以这么高？反应器中的产酸和产甲烷如何协调？颗粒污泥氢离子向外传递是主要的，测定的pH是外水相的三相分离器四个阶段协调高污泥龄2020/7/1721三个问题：A、颗粒化污泥的重要性和稳定性；B、在大规模反应器中均匀布水问题；C、三相分离；D、高度；E、反应器的传质过程并不理想。要改善传质效果，最有效的方法是提高表面水力负荷和表面产气负荷。然而高负荷产生的剧烈搅动又会使反应器内污泥处于完全膨胀状态，使原本SRTHRT向SRT=HRT方向转变，污泥过量流失，处理效果变差。二沉池是否需要?2020/7/1722针对上述缺陷，厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）内循环反应器（IC）升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）厌氧折流板反应器（ABR）为代表的第三代厌氧反应器相继出现。2020/7/17234分段厌氧处理法二沉池污泥区水解酸化池进水出水剩余污泥回流污泥出水甲烷2020/7/17245厌氧颗粒污泥膨胀床（ExpandedGranularSludgeBed,EGSB）敞开式和封闭式在结构形式、污泥形态等方面与UASB非常相似，但其工作运行方式与UASB显然不同，主要表现在EGSB中一般采用2.5-6m/h的液体表面上升流速（最高可达10m/h）。颗粒污泥床层处于膨胀状态，进水与颗粒污泥充分接触，传质效率高，反应器的容积负荷较高。用于中高浓度有机废水和低浓度有机废水的处理。2020/7/1725（ExpandedGranularSludgeBed,EGSB）厌氧颗粒污泥膨胀床反应器ExpandedGranularSludgeBed,EGSB现场2020/7/1726EGSB反应器工作区为膨胀阶段（容积膨胀率约为10－30%），在此条件下，进水流速比UASB高。一方面使进水基质与污泥颗粒的充分接触和混合，加速生化反应；另一方面有减轻或消除静态床（如UASB)中常见的底部死体积,特别是对毒性物质的承受能力。2020/7/1727应用特点1高COD负荷（８－15kgCODcr/m3.d)；2液体上升流速(2.5-10m/h)快(UASBD的上升流速在0.5-1.5m/h),CODcr去除负荷高；3厌氧颗粒污泥活性高,沉降性能好,粒径和强度较大，抗冲击负荷能力强；4适用范围广，可用于SS含量高和对微生物有抑制性的废水处理；5反应器为塔式结构，高径比（H/D）较大,占地面积小；6在低温和处理低浓度有机废水时有明显优势。2020/7/17286IC反应器（厌氧流化床）2020/7/17292020/7/1730(InternalCirculation,简称IC)第三代超高效厌氧反应器。反应器高一般达16－25米。反应器的高径比（4－8）。反应器的有机负荷和水力负荷也较高，并实现液体内部的无动力循环，克服了UASB反应器在较高的上升流速度下颗粒流出反应器，减少短流。2020/7/1731与UASB反应器相比，在获得相同处理效率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率，IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。2020/7/1732目前市场份额来看，IC反应器明显落后于UASB的应用，前景好。2020/7/1733IC反应器的工作过程：1)进水与污泥和出水均匀混和后，进入第一个反应分离区-流化床反应室。2)在第一反应室高负荷，大部分COD被降解为沼气。第二反应室低负荷，深度处理，在那里剩余的可生物降解的COD被去除。3）沼气由低位和高位三相分离器收集和分离。4）水和污泥混和在沼气压的作用下经过同心的“下降”管直接滑落到反应器底部形成内部循环流。5)动力来自高水力负荷与沼气的搅动。2020/7/1734特性①处理效率高：厌氧反应器的负荷可达20－35kg/m3②反应器造价低：与UASB厌氧反应器容积，IC反应器更小；③处理成本低：处理效率提高了4～6倍，降低了处理成本；④占地小；⑤污泥不易流失，容易形成颗粒污泥；⑥耐冲击负荷能力强，操作简便，运行稳定；8厌氧生物转盘9两相厌氧法2020/7/1735第三节厌氧生物处理法1流程和设备的选择2厌氧反应器的设计(1)类似于好氧法中的理论计算法(2)根据不同的废水和工艺方法选择经验参数值来计算反应区的体积（消化时间和容积负荷）3消化池的热量计算2020/7/1736第四节厌氧和好氧技术联合使用为了处理高浓度有机废水、难降解有机废水、脱氮除磷，需要如此。如A/O,ANOXIC/ANAERATIC/O,ANAERATIC/ANOXIC/O等。2020/7/1737思考题：1UASB反应器有机物容积负荷可以这么高？反应器中的产酸和产甲烷如何协调？2不完全厌氧处理的应用？3既然有产氢产甲烷，是不是可以将有机物转化为氢气？4两相厌氧处理法和分段厌氧处理法的比较。5厌氧处理法中的污泥龄问题和污泥膨胀问题。