濰坊日麗環(huán)保閆雪為您簡(jiǎn)介厭氧處理工藝發(fā)展及設(shè)計(jì)

厭氧處理工藝的發(fā)展

• 按微生物生長(zhǎng)狀態(tài)分為厭氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)和厭氧生物膜法(anaerobic slime)； 

• 根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過(guò)程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化(one stage digestion)與兩步厭氧消化(two stage digestion)等；

• 厭氧處理工藝發(fā)展大致可分為三個(gè)發(fā)展階段（三代） 

   

*代（20世紀(jì)50年代）

代表：

厭氧消化池（化糞池）

厭氧接觸工藝

普通厭氧消化池

又稱為傳統(tǒng)消化池(conventional digester)。 

消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出。

池徑從幾米至三、四十米，柱體部分的高度約為直徑的1/2，池底呈圓錐形，以利排泥。 

為使進(jìn)水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：(a)池內(nèi)機(jī)械攪拌；(b)沼氣攪拌；(c)循環(huán)消化液攪拌。

螺旋槳攪拌的消化池

厭氧接觸法

在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法（anaerobic contact process)。

優(yōu)點(diǎn)  

• 通過(guò)污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10-15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)；  

• 消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高，水力停留時(shí)間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；  

• 可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問(wèn)題；  

• 混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好。  

缺點(diǎn)  

• 需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備  

• 混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離

第二代（60年代～70年代末）  

代表：  

厭氧濾池（AF）  

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）  

流化床和膨脹床系統(tǒng)  

厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)

厭氧濾池

厭氧濾池（anaerobic filter又稱厭氧固定膜反應(yīng)器），是60年代末開(kāi)發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。

濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料，池底和池頂密封。

厭氧微生物附著于填料的表面生長(zhǎng)，當(dāng)廢水通過(guò)填料層時(shí)，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。

• 廢水從池底進(jìn)入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；  

• 廢水從池上部進(jìn)入，以降流的形式流過(guò)填料層，從池底部排出，稱降流式厭氧濾池。

   

優(yōu)點(diǎn)

• 濾池中的微生物量較高，可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2-16 kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；

• 廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程，因而有機(jī)物去除速度快；

• 微生物固著生長(zhǎng)為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；

• 啟動(dòng)或停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短。

缺點(diǎn)

• 厭氧微生物總量沿池高度分布是很不均勻的，在池進(jìn)水部位高。

• 當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高時(shí)，特別是進(jìn)水懸浮固體濃度和顆粒較大時(shí)，進(jìn)水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

改進(jìn)

• 出水回流；

• 部分充填載體；

• 采用軟性填料。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，簡(jiǎn)稱UASB反應(yīng)器，是由荷蘭的G. Lettinga等人在70年代初研制開(kāi)發(fā)的。 

他們?cè)谘芯坑蒙魇絽捬鯙V池處理土豆加工和甲醇廢水時(shí)取消了池內(nèi)的全部填料，并在池子的上部設(shè)置了氣、液、固三相分離器，于是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理效能很高的新型厭氧反應(yīng)器便誕生了。

由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成。

上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。

大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3-8m，其中污泥床1-2m，污泥懸浮層2-4m，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

在UASB反應(yīng)器中能夠培養(yǎng)得到一種具有良好沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性的顆粒厭氧污泥，相對(duì)于其他同類裝置就具有一定的優(yōu)勢(shì)：

a）反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，一般平均污泥濃度為30-40g/L，其中底部污泥床(sludge bed)污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層(sludge blanket)污泥濃度5-7g/L；污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度發(fā)展的顆粒污泥(sludge granules)組成，顆粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的一個(gè)重要特征。

（b）有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，中溫消化，COD容積負(fù)荷一般為10-20kgCOD/（m3·d）；

（c）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動(dòng)回流到反應(yīng)區(qū)，一般無(wú)污泥回流設(shè)備；

（d）無(wú)混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來(lái)攪動(dòng)；

（e）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問(wèn)題。

UASB反應(yīng)器的缺點(diǎn)：

（a）反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機(jī)物固體不宜太高，以免對(duì)污泥顆?；焕驕p少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞；

（b）運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。

UASB反應(yīng)器示意圖

(1) 進(jìn)水配水系統(tǒng)

(2) 反應(yīng)區(qū)  其中包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，有機(jī)物主要在這里被厭氧菌所分解，是反應(yīng)器的主要部位

(3) 三相分離器，其功能是把沼氣、污泥和液體分開(kāi)

(4)出水系統(tǒng)  其作用是把沉淀區(qū)表層處理過(guò)的水均勻地加以收集，排出反應(yīng)器

 (5)氣室  也稱集氣罩，其作用是收集沼氣

 (6)浮渣清除系統(tǒng)  其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室表面的浮渣。如浮渣不多可省略

(7)排泥系統(tǒng)  其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥 

第三代（20世紀(jì)80年代～）

既要實(shí)現(xiàn)SRT和HRT的分離，又要使進(jìn)水和污泥充分接觸。為滿足第二個(gè)條件，一方面確保反應(yīng)器進(jìn)水布水均勻性，這樣才能很好地避免短流；從另一方面講，應(yīng)考慮如何利用工藝本身的混合和產(chǎn)氣的擾動(dòng)來(lái)加強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)混合程度。正是對(duì)這一問(wèn)題的研究導(dǎo)致了第三代厭氧反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

第三代厭氧反應(yīng)器代表：

EGSB(顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器）

IC（厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器）

ABR

EGSB反應(yīng)器

EGSB反應(yīng)器回流的作用：

• 充分混合

• 稀釋、減輕原水負(fù)荷，提高抗沖擊能力。

IC反應(yīng)器

目前IC反應(yīng)器技術(shù)已成功地應(yīng)用于啤酒生產(chǎn)、造紙及食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)污水處理中，由于其處理容量高，投資少，占地省，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)引起了各國(guó)水處理人員的矚目，被稱為第三代厭氧生化反應(yīng)器的代表工藝之一。 

IC反應(yīng)器具有以下特點(diǎn)：  

• 它實(shí)現(xiàn)了“高負(fù)荷與污泥流失相分離”。  

• 它具有一個(gè)無(wú)外加動(dòng)力的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。  

• 內(nèi)循環(huán)增加了水力負(fù)荷，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。  

• IC反應(yīng)器尤其適合于處理濃度較低和溫度較低的有機(jī)廢水。  

IC厭氧反應(yīng)器與UASB反應(yīng)器相比具有以下優(yōu)點(diǎn):  

• 有機(jī)負(fù)荷高。  

• 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定性好。  

• 基建投資省，占地面積少。  

• 節(jié)能。  

厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）

ABR各個(gè)隔室中微生物相是隨流程逐漸遞變的，遞變的規(guī)律與底物的降解過(guò)程協(xié)調(diào)*，從而確保相應(yīng)的微生物擁有好的代謝環(huán)境和代謝活性。ABR的推流特性可確保系統(tǒng)擁有更優(yōu)的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器的運(yùn)行更加穩(wěn)定，沖擊負(fù)荷以及進(jìn)水中的有毒物質(zhì)具有更好的緩沖能力。 

分階段多相厭氧反應(yīng)器（SMPA）

在各級(jí)分隔的單體中培養(yǎng)出合適的厭氧細(xì)菌群落，以適應(yīng)相應(yīng)的底物組分及環(huán)境因子，如pH值、H2分壓等。

防止在各個(gè)單體中出現(xiàn)污泥互相混合現(xiàn)象。

將各單體或隔室內(nèi)的產(chǎn)氣互相隔開(kāi)。

工藝流程更接近于推流式，追求系統(tǒng)更高的去除率，更好的出水水質(zhì)。

SMPA工藝的適用范圍更為廣泛，適用于各類溫度條件，從低溫（小于10℃）到高溫（大于55℃）均可運(yùn)行，而且對(duì)各種含抑制性化合物的化工廢水也具有較高的降解效能。

SMPA工藝是今后厭氧工藝技術(shù)研究和應(yīng)用發(fā)展的主導(dǎo)方向。

根據(jù)厭氧處理過(guò)程中參與有機(jī)物降解的不同微生物種群的生理生態(tài)特點(diǎn)及其組成的為生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件的要求，進(jìn)行多相工藝研究，以及根據(jù)反應(yīng)器的混合要求進(jìn)行復(fù)合流態(tài)工藝的研究，已成為開(kāi)發(fā)和研制新型厭氧處理工藝技術(shù)的主導(dǎo)。

厭氧處理工藝的設(shè)計(jì)

厭氧生物處理法的設(shè)計(jì)包括：  

• 流程和設(shè)備的選擇  

• 反應(yīng)器和構(gòu)筑物的構(gòu)造和容積的確定  

• 需熱量的計(jì)算和攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)等  

厭氧法的優(yōu)點(diǎn)：  

（1）應(yīng)用范圍廣  

好氧法一般只適用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中、低濃度有機(jī)廢水。  

有些有機(jī)物對(duì)好氧生物處理法來(lái)說(shuō)是難降解的，但對(duì)厭氧生物處理是可降解的，如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。  

（2）能耗低  

好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源 。

（3）負(fù)荷高

通常好氧法的有機(jī)容積負(fù)荷為2-4 kgBOD/(m3·d)，而厭氧法為2-lO kgCOD/(m3·d)，高的可達(dá)50 kgCOD/(m3·d)。

（4）剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好

好氧法每去除l kgCOD將產(chǎn)生0.4-O.6 kg生物量，而厭氧出去除l kgCOD只產(chǎn)生0.02-0.l kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。

同時(shí)，消化污泥在衛(wèi)生學(xué)上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。

（5）氮、磷營(yíng)養(yǎng)需要量較少

好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5，

（6）有殺菌作用  

厭氧處理過(guò)程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲(chóng)卵、病毒等。  

（7）污泥易貯存  

厭氧活性污泥可以*貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。  

缺點(diǎn)：

厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長(zhǎng)；

出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理；

厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜；  

厭氧過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氣味對(duì)空氣有污染 。

流程和設(shè)備的選擇

厭氧反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

采用中溫消化，對(duì)于傳統(tǒng)消化法：消化時(shí)間1－5d，負(fù)荷：1－3kg(COD)/m3.d，BOD5去除率50％－90％。

厭氧生物濾池或厭氧接觸法，消化時(shí)間0.5-3d，負(fù)荷：3－10 kg(COD)/m3.d。

上流式厭氧污泥床可采用更高負(fù)荷。

消化氣的產(chǎn)氣量一般按0.4－0.5Nm3/ kg(COD)

河北省承德市食品加工廠污水處理

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