废水的深度厌氧处理技术马三剑

废水的深度厌氧处理技术马三剑“环境工程师俱乐部”2004年10月网友会,上海各位网友小野人野人土人咕噜大咕噜咕噜队长管理员国庆好！！!!马三剑•网上的“新朋友”–网龄3个月–帖龄2周–刚晋升“土人”级–在“七嘴八舌话环保”——“与环保专家面对面”中•教师、工程师、污染控制工程师（污师）–教龄20年(原苏州环保学院)–污师龄十多年(自己“封”的)–在“与环保专家面对面”社区留了个广告帖子,大家都看到了，抄在后–感谢“聚会组织者”给我一次和大家面对面交流的机会我的广告•背景与技术特征–化学工程是我的背景–尽管那已是22~26年前的事了，仍尝试着用“化学工程”的思路、方法、技术解决污染控制的技术问题。–在“资产阶级自由化”最严重的时候，在“资产阶级自由化”最严重的城市上大学，“自由化”的很。•本职与兴趣–空气污染控制工程是我的“本职”工作，工资所在。但是，对城市垃圾填埋技术、农产品加工废水处理技术、生活污水低耗处理技术等等感兴趣，力争能悟出些道理，并先后进行工程实践，来验证“道理”是否合理，并发现自己的“无知”。–总在别人的本职、自己感兴趣的领域内游荡，所以，少不了总挨别人的踢。很长广告（续）•爱好与彷徨–聊天是我的爱好，在聊天时，感到自己无所不知。但进入实验室、到了工地，发现自己所知甚少。–所以，总在聊天和实验室、工地之间徘徊，找不到自己的“位置”。–都怪“聊天”职业需求的就业人员太少•理智引起痛苦–理智告诉我：学历、职称、文章、书、钱和技术、工程一样都是身外之物，应该尽力回避它们。–但是，总摆脱不了它们的引诱和控制，并且时常还冲过去和它们亲近。–理智和本能之间的冲撞，使已“奔五”的我，仍能常常感到痛苦和后悔。耐心点——广告就完了•没有专著的“托词”–看到别人写学术论文、写专著，总认为他们是在误人子弟，但自己对这些文献又爱不释手，从中获得很多。–现在已能承认文献对社会贡献很大，又不愿彻底改变自己的原来的错误，希望通过“网”来折中。网上还是“菜鸟”的我，坚信：由于其速度、覆盖面、民主、非功利、……，网会取代部分传统文献的功能。•大家都来说实话，广大“环工”的影响–希望大家通过真实、真诚，来扩大“环境工程师俱乐部”的影响。题目与内容•我的发言很可能不是大家希望的，甚至可能离“组织者”的要求也相差很远。•我期望：由于“网具有民主性”，能得到你们的原谅•题目：一种重要的废水生物处理技术——深度厌氧技术–主要内容：•从厌氧技术所想到的：什么是好的废水处理技术•厌氧技术处理废水的基本条件•从各种来划分厌氧技术•几种厌氧反应器特征的浅析•表现形式不好–没有照片、动画等什么是好的废水处理技术•高污染物去除率•能满足当地的排放要求•低投资•低运行费用•低占地要求•对熟练的管理、操作人员要求低•处理前后都不需要新鲜水稀释•最好有副产品，或出水能回用•效果、运行稳定什么是好的废水处理技术（C）•管理、操作简单、方便•有成功的“工程实例”支持•技术来源：可靠、先进、负责、应变能力强、不喜欢扯皮、价格合理、……•规模可大可小•对电力、地区、气候、……不敏感•种污泥来源：可靠、价格合理、易得到•关键设备来源：可靠、先进、价格合理、易得到用厌氧技术处理废水的条件•水中的污染物能被微生物利用（就是能被降解）–不能被微生物利用的污染物，如塑料、大块油脂等，不要用生物法–毒药可能变成美味，美味也会成为毒药。看毒理学的内容•反应器中有足够多的、具有活性的微生物，以保证降解速度–微生物是“无处不在，无时不有”的，但是，“想多不多，要少不少”–降解速度和二个因素有关，单位量生物的降解速度和生物总量。厌氧的量（反应器中），一般在10~100kg生物/立方。–保证生物量前提：生长的比流失的快；或加入的比失去的（死亡和流失）多。厌氧法处理水的条件（2）•水（含污染物）和微生物有良好的混合接触–我们污师的主要目标，主要工作领域之一–接触的基本方法：混合。向水中施加能量。•其它物理条件，有利用微生物生存、生长–厌氧条件：没有溶解氧。本污师建议：不必刻意追求此。–对毒性、冲击等给予足够的注意。–温度、PH值、碱度、硬度、机械损伤、……。厌氧法处理水的条件（3）•水中的污染物能被微生物利用–能降解的原因，不是我们“宏观”污师所工作的领域–提高降解的程度，科学家们在寻找能吃特殊污染的微生物–“微观”污师在利用基因技术，代替上帝，“创造”能吃污染的“新微生物”。–危险啊！如果创造出一某种微生物特别能吃，很可能晚上把污师们吃掉，把锦江之星的大楼吃掉了，……。•如下几点是我们工程师的主要任务。–保证反应器中有足够多的微生物，以保证降解速度–含污染物的水和微生物有良好的混合接触–保证各种物理条件，以有利于微生物生存、生长从不同角度来看厌氧技术•厌氧技术的处理深度•水解–大分子和水反应，一般伴有溶解过程•酸化–有机分子变成有机酸，一般呈现PH值下降•甲烷化–伴有明显的沼气产生–前二者用得较多•今天我们以甲烷化的技术为主厌氧技术处理的对象•生活污水–成分比较复杂，并且，很难讲是纯的“生活污水”，总是有一定非生活污水进入。–但是，城市与城市，国家与国家，成分差别不大，差别较大的只是浓度–热带地区有以深度厌氧为主的处理厂（哥伦比西、印度、……）•工业废水–国内的深度厌氧仍主要处理工业废水–太多类型•其他废水–商业、医院、……–垃圾处理、……进入厌氧系统的浓度•高浓度有机废水–一般在3000mgCOD/L以上–如果高于50000mgCOD/L，又要小心了，归属于“固体发酵”–这是大家的共识：一看高浓度有机废水，就想到厌氧•中浓度有机废水–一般在1000~3000mgCOD/L之间–用不用厌氧，大家争论很大–我们在此“中间地带”，下了不少功夫。•低浓度有机废水–从来不考虑用厌氧，此是“误区”–用不用厌氧，浓度只是一个指标，不是决定性指标，所以，我讲大家在此方面有误区。厌氧微生物的“固定”技术•不让微生物流失，就是将其“固定”在反应器中•固定技术–悬浮污泥，污泥在水中呈悬浮状态，随水流动，随水流出。在池外进行污水分离，然后把分离出来的、较浓的污泥，回流进入池中，以保证池中有一定浓度的污泥。当然，也有技术是将池中的水（不含污泥）抽出来，污泥剩下。就是所谓的“膜生物技术”。–生物膜，污泥长在较大固定上（或污泥聚集在一起），污泥不再顺水漂流，以被固定在池中。例如：厌氧滤池、厌氧颗粒污泥法、……等–膜法用得多操作和时间的关系•间歇运行–操作条件和时间有关，不同的时间有不同操作运行模式。–厌氧SBR法（ASBR），我个人不认为“是个好主意”•连续操作–操作条件和时间无关，一般什么情况下，什么时候操作方式都一样。–人类后来才学会的方法，在工业革命中走向高潮，先在水处理、化工等行业中用，后来连机械生产也搞起来“流水线”–水处理中大多数都是如此，只有个别“逆流”–注意：一天开8小时，一旦开了就是连续的现象也是：连续操作。流动（混合）的型式•从流动（混合）型式也分为–完全混合式、推流式•完全混合式–不同年龄的水、微生物、污染物完全混合在一起–反应器内任何一点处的性质完全相同–出水中各种寿命的水、微生物、污染物都有。–出水性质和池内水的性质一样。•推流式（活塞流）–不同年龄的水、污染物、微生物决不相混，出水中都为同一个寿命，池中各点的性质不相同。•实际流形–介于二个理想的、极端的模型之间–对于某个反应器，大家要分析接近哪个极端回流和不回流•不回流–出反应器的水不再回到反应器中–不回流的厌氧反应器多一点•回流–有些厌氧系统回流，但回流比不大–厌氧氧化沟，可以看成回流比很大的反应器•内部回流（内循环）–从“机理”上很难和“搅拌混合”分开–有厌氧内循环反应器，下面我们还会听到有关人员阐述。多相反应系统•“酸化相”反应器在前，“甲烷相”反应器在后•愿望–分工负责。化工上，任务单一的反应器，效率高–希望：总体积小一点•问题–厌氧微生物和咱们中国人一样，喜欢伙在一起。原因，我们可在帖子上讨论。–在工程上很难做到：不让前面的反应器产气，不让后面的反应器酸化。–如果前反应器足够大，后反应器可以省去–如果前反应器足够小，前反应器可以省去–二器串联造成工程上、操作上麻烦很多！大家都是工程师我们提出，大家也都知道。微生物相对于反应器的位置•流化床–微生物和流体一起流动（相对流体不动）–厌氧流化床、厌氧发酵罐、厌氧接触氧化•固定床–微生物相对反应器不动（相对对流体动）（固定床）–厌氧滤床、厌氧生物滤池、UASB底部、……•膨胀床–介于二者之间的，也就是，微生物相对于反应器小幅度地上下运动，但相对于流体也动–例如：膨胀床、悬浮床、……•实际情况–总是介于这些极端情况之间的厌氧生物的载体——填料•厌氧反应器加不加填料？–好几个反复了：先不加！发现不行，加！加了也不行，又不加！个别单位仍坚持加！–我建议：不加不行时，只好加！加了没有坏处，又有别人坚持加时，就加！加了使问题严重，顶住不加–加填料带来许多问题，但也带来一定的作用。•载体一般称为：填料–刚性、软性、半软性、组合填料；无机、有机；悬浮、固定–注意：厌氧污泥和好氧污泥相比，挂膜很是不同–还是产气造成的问题•大家不仿回去做做挂膜实验–国内的论文不多–研究生们试试。高温、中温、低温厌氧•高温厌氧–温度在50~65℃–用的不少，主要用于固体发酵，在酒精行业在多–问题：颗粒污泥形成待研究，抗毒性待提高•中温厌氧–温度在30~40℃–用的最多，研究最多•低温–温度在18℃以下–工业上应用不多，研究待加强。–我们现在是研究人员（研究生），成果不多，工程有用的研究不多，基础的研究也不多。几种厌氧反应器分析•分析某个反应器千万别看其优点–你就是不想看其优点也不行，教授、博士、专家、厂家、公司、……，不停在你耳边大声喊。–当然我不是建议大家拒绝新生事物–你没有用过的，就是新生，新生的最大问题：没有经验、还没有吃过亏！•分析反应器，找不出它的缺点不行–设计人员如果找不到不足，就无法在工程中克服这些不足，冒险去模仿、设计，肯定导致失败。–研究人员如果找不到不足，就无法找到前进的目标。–领导如果找不到不足，说明你还不了解它，还需要找专家、依靠专家。–找到不足，不一定就能弥补这些不足。你的措施可能使问题更糟，也很可能“按住了葫芦，漂起了瓢”。厌氧接触氧化（ACO）•流程和反应器类型–模仿“活性污泥法”，和好氧的活性污泥法的流程一样。厌氧反应器出水进入二沉池，厌氧污泥回流，上清液排放。–一般为完全混合反应器，采用悬浮污泥•问题：–二沉池中产气，厌氧污泥沉不下来。–回流水的污泥浓度低，导致反应器中的微生物量低。–出水中SS高，污泥流失可能会大于产生的速度，反应器中的微生物量越来越低，直至很低。•应用–国内基本上没有单位“号称”走此路线–有些单位的UASB等系统，采用回流，其实就是此法–厌氧流化床一般都采用回流，和其区别为流化床内的厌氧浓度可能高，如果不高，就是此法。厌氧发酵罐（ADT）•起源–是固体发酵技术的移殖，例如，污泥消化技术–再例如，农村粪便产沼气技术•流程与反应器类型–一般设计目标为：完全混合式–大家用了许许多多精力，进行了许许多多的“小修小补”。•应用和问题–应用较多，仍有人用，尤其酒精行业–问题和厌氧接触氧化法相同。但是，如果固体发酵，罐内SS还可以。效率也能保持在一定的值上，–表现为：反应器中微生物量低，出水带SS严重且不好分离。–去除率低。或停留时间太长，7天是个中间值。–对较低浓度废水无法适用厌氧流化床（FB）•挺早的技术，比UASB还早•也是上流式，希望厌氧污泥长在颗粒填料上。•问题–厌氧污泥长在颗粒上比较困难，且不牢固–填料+污泥形成的颗粒被上流水冲起来形成流化态不容易，流速要几十米/小时–能被冲起来的颗粒，在后面的沉淀池中不好沉淀–如果流速不大，不加填料，和UASB很难区分。尴尬!!–如果，器内污泥浓度低，又和厌氧接触氧化无法区分。尴尬!!–不加填料也能形成“颗粒”，尴尬!!上流式厌氧污泥床（UASB）•污泥层–水从反应器底部（进水区）均匀进入，在反应器顶部（出水区）均匀地流出–污泥在反