水污染控制工程第十七章.ppt

1、第十七章 污水的厌氧生物处理,第一节 厌氧生物处理的基本原理,第二节 厌氧生物处理方法,第三节 厌氧生物处理法的设计,第四节 厌氧和好氧技术的联合运用,第一节 厌氧生物处理的基本原理,厌氧生物处理的特点,1、优点 能耗少、运转费低，适用于高浓度有机废水的处理； 污泥产量及营养需求少； 产生甲烷，可作潜在能源； 可承受较高的有机负荷，并实现HRT与SRT的有效分离。 2、缺点 运行启动时间长、控制要求高； 难以一次性实现达标排放； 处理效果受温度的影响大。,厌氧生物处理的发展,1、历史沿革 问世至今已百余年； 经历四个不同发展时期： 20世纪20年代前：主要用于生活污水（粪便）处理。如法国的自动

2、净化器（1881年）、英国的化粪池（1895年）和德国的Imhoff池（1905年）； 20世纪50年代前：应用于污泥的稳定化处理（普通污泥消化池）； 20世纪50年代后：应用于各种高浓度有机（工业）废水处理。 20世纪70年代后：开发和应用新型、高效厌氧处理工艺，应用迅速推广。,2、工艺类型 第一代厌氧反应器工艺（传统型污泥消化池和废水厌氧反应器）：20世纪5060年代前应用于污泥的稳定化和污水处理处理；时间长、容积大、效率低。 HRT=SRT； 第二代厌氧反应器工艺（两相及 UASB工艺等）： 20世纪70年代后应用于污水处理；时间短、容积大大缩小、效能提高。 SRTHRT（SRT与HRT

3、分离）； 第三代厌氧反应器工艺（分相多级工艺等）： 20世纪90年代后应用于高浓度有机废水处理；时间更段、容积更小、效能更高。 SRTHRT（ SRT与HRT分离、微生物分相、复合流态）。,3、应用现状,污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。,两阶段:,四阶段:,低温1525，中温3035， 高温5055,影响厌氧的环境因素,温 度,pH,氧化还原电位,有 毒 物 质,产酸菌：4.57.0， 产甲烷菌：6.58.0，最佳：6.57.5 碱度：2000mg/l,不产甲烷菌：100100mv 产甲烷菌：350 400mv,甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高的SO42-，SO32

4、-。,污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。,厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热量少，反应速度低。,主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。,第二节 污水的厌氧生物处理方法,一、化粪池,化粪池例图,用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。,二、厌氧生物滤池,优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。,缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，

5、生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。,特点：1、生物浓度高，有机负荷率较高 2、抗冲击负荷能力高 3、无需回流，无污泥流失 4、升流式SS200mg/l,类型：升流式 降流式,三、厌氧接触法,对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要搅拌、需要脱气。,主要特征： 在厌氧器后设沉淀池，污泥进行回流，使反应器内维持较高的污泥浓度，降低水力停留时间。,有关技术措施： 1、在反应器与沉淀池之间设脱气器 2、在反应器与沉淀池之间设冷却器（35-15），抑制甲烷菌活动 3、投加混凝剂,四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB),

6、试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。,上流式厌氧污泥床反应器,结构组成：集生物反应与沉淀于一体 1、进水配水系统：均匀布水、水利搅拌 2、反应区：颗粒污泥区 4080mg/l 悬浮污泥区 1030mg/l 3、三相分离器：由沉淀区、回流缝、气封组成，将沼气、污泥和废水三相分离 4、气室：集气 5、废水排出系统,颗粒污泥形成机理 颗粒污泥：密实、边缘圆滑的颗粒，直径为0.54mm，、反应区：颗粒污泥区和悬浮污泥区 形成机理：晶核假说Lettinga 电中和作用Mahoney 胞外多聚物架桥作用Samson,影响颗粒污泥形成的因素 1

7、、温度：中温或高温 2、接种污泥的数量和质量 3、碱度：7501000mg/l 4、废水性质：C/N高 5、水力负荷和有机负荷：,颗粒污泥的类型,颗粒污泥的类型 （1）杆菌颗粒：紧密球形颗粒，主要由杆状菌、丝状菌组成；颗粒直径13mm。 （2）丝菌颗粒：颗粒大致呈球形，主要由松散互卷的丝状菌组成，丝状菌附着在惰性粒子表面；颗粒直径15mm。 （3）球菌颗粒：精密球状颗粒，主要由甲烷八叠球菌组成；颗粒直径0.11.5mm。,颗粒污泥的形成过程,UASB初次启动的操作原则,最初的污泥负荷低于0.10.2kgCODcr/kgMLSS.d； 在废水中原有和分解产生的VFA有效分解之前，不应提高反应器负

8、荷； 反应器内的环境条件应控制在有利于产甲烷菌繁殖之范围内； 接种污泥量应尽可能多，一般应为1015kgVSS/m3； 控制一定的上升流速，允许多余（稳定差）的污泥洗脱掉，而截留重质污泥。,主要设计参数,表面水力负荷（上升流速u，m/h）； 有机容积负荷（OLR，kgCODcr/m3.d）； 反应区高度（h）。 形成絮凝性污泥层时：u=0.5m/h（最大1.5m/h），相应的OLR为56 kgCODcr/m3.d，反应区高度一般为6m为宜； 完全为颗粒污泥床时： u=0.60.9m/h（最大1.5m/h），相应的OLR为1020 kgCODcr/m3.d或以上，反应区高度一般为3.56m；,表

9、面水力负荷（上升流速u，m/h）,重要的工艺设计参数； 决定UASB的截面积（A） ； 与颗粒污泥的沉降速度和进水水质有关。,有机容积负荷（OLR，kgCODcr/m3.d）,有机容积负荷（OLR，kgCODcr/m3.d） 重要工艺设计参数； 决定UASB的处理效能 ； 与所需达到的处理要求和进水水质有关。,三相分离器的设计,集气罩安装角度= 4560； 沉淀区表面水力负荷0.7m3/m2.h； 水流通过缝隙的流速2.0m/h； 集气室间缝隙的总截面积不小于反应器截面积的15%20%； 集气室高度1.01.5m； 气封交叉板重叠1020cm。,布水系统的设计,作用：均匀布水是保证处理效果的重

10、要条件； 原则：采用大阻力配水系统； 方式：间歇式、脉冲式、连续式、组合式； 布置：多点布水，每个点的服务面积为13m2。,水封高度,作用：保证集气； 原则：不堵塞； 计算：H=H1- H2=（h1+h2）-H2。,沼气产量及其成分,1mol（16g） 的甲烷相当于64gCODcr； 氧化l.0gCODcr或BOD5可产生0.35L的CH4； CODcr浓度越低，单位重量有机物的产气率越高。在实际工程中，高浓度有机废水的产气率能接近理论值，而低浓度有机废水则一般低于理论值； 稳态运行时，沼气中的CH4含量和CO2的含量基本稳定。甲烷的含量一般为65%75%，二氧化碳的含量为20%30%。当沼气

11、中含有H2S气体时，反应器将受到严重的抑制而使甲烷和二氧化碳的含量大大降低。,上流式厌氧污泥床滤层反应器(UBF),UASB+AF,EGSB反应器,IC反应器,五、分段厌氧处理法,第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。,第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。,八、厌氧折流板反应器（ABR）,第三节 厌氧生物处理法的设计,一、流程和设备的选择,处理工艺的选择 消化温度 采用单级或两级(段)消 化,内容,二、厌氧反应器的设计,计算确定反应器容积的常用参数是负

12、荷率N和消化时间t，公式为：,产气量一般可按0.40.5m3/kg(COD)进行估算。,三、 消化池的热量计算,包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、池盖所散失的热量。,提高废水温度所需的热量为Q1：,通过池壁、池盖等散失的热量Q2与池子构造和材料有关，可用下式估算：,第四节 厌氧和好氧技术的联合运用,有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步分解。,采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法(A/A/O法)和缺氧

13、-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，可以在去除BOD和COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。,习题和思考题,试比较好氧生物处理与厌氧生物处理共同点与不同点。 影响厌氧生物处理因素有哪些？ UASB反应器有哪几部分组成？各自的主要功能是什么？ 。 试比较几种厌氧处理方法的优缺点及适应条件,计算题,某工业废水水量为Q=500m3/d，进水COD=36000mg/L。厌氧生物处理温度为t=28，水力停留时间（HRT）为T=5天，泥龄为C=15d，产率系数为Y=0.021，微生物的自身衰减系数Kd=0.028d-1，COD去除率为=80%，消化气中的甲烷含量为65%，试计算该处理工艺的日产气量。,某工业废水量为Q=500m3/d，进水BOD5=8500mg/L，经模型试验，在BOD5容积负荷0.72kg/m3d的条件下（以BOD5去除量为基础的容积负荷），厌氧消化处理出水中BOD