第十五章 污水的厌氧生物处理
重点：基本原理（酸化＋甲烷化两阶段、四阶段）、反应条件、运行测试参数、UASB
概念：无游离氧存在的条件下，利用厌氧微生物和兼性微生物降解和稳定有机物的方法
特点：有机负荷低、运行费用低、水力停留时间长、处理构筑物容积大、剩余污泥量小、可回收能量、营养需求小、不需要在处理高浓度时稀释、菌种可中止供给存活一年以上、规模灵活等等
应用：高浓度有机废水、高温度有机工业废水处理、污泥消化等
回忆：反应类型、方程式、能量水平、基本规律等，59
第一节 厌氧生物处理基本原理
一、反应阶段——图11－2
两段说：酸化——甲烷化
酸化阶段：产酸细菌（兼性）——天然高分子化合物——有机酸、醇等液态产物＋溶解的气体（氨气、硫化氢、二氧化碳等），pH下降、直到产生的氨气将其中和
甲烷化阶段：甲烷细菌（专性厌氧）——二氧化碳＋硫化氢＋甲烷
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四段说：水解＋酸化＋乙酸化＋甲烷化
水解：细菌胞外酶水解固态有机物
乙酸化：乙酸细菌将液态产物乙酸化
特点：乙酸化过程的必然存在
产乙酸细菌和产甲烷细菌（均称为甲烷细菌）——严格共生
复杂有机物绝大多数经过乙酸化才能生成甲烷
硫酸盐和硫化氢阻碍甲烷化过程，为什么？竞争关系
二、反应条件：甲烷化过程为控制阶段，为什么？反应速度及对环境条件的敏感程度
pH：6.8-7.2，
温度：35-38（中温消化），52-55（高温消化，需更多能量），升高有利于反应进行，消耗能量均匀性
有毒物质、营养物质要求低等
F/M低、增加微生物量；
第二节 污水的厌氧生物处理方法
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一、概论
特点：水力停留时间长——提高速率
高速率厌氧系统工艺成功关键：大量微生物和尽可能长的泥龄（设计运行参数）、充分接触
1.保持大量污泥和长泥龄——固定化微生物（生物膜）/沉淀性能良好的厌氧污泥（颗
粒污泥）
减小水力停留时间/固体停留时间很长——AF、UASB、EGSB、FB、ABF
2. 充分接触——布水的均匀性以及高反应器、出水回流——获得高的上升流速——高搅拌强度
二、分类
三代反应器
第一代：化粪池——厌氧接触法
第二代：AF——UASB——FB——ABR
第三代：EGSB——AF+UASB——水解＋EGSB
1. 厌氧消化池——化粪池
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用途：污泥消化、污水处理
过程：进水：定期或连续
出水：停止搅拌、静止沉淀分离排出上清液
排泥：底部
发酵——需加热，采用在池外设热交换器间接加热或采用蒸汽直接加热
搅拌——每2－4h搅拌一次——使进料与污泥密切接触
停留时间——水12-24h，泥半年
特点：厌氧发酵与固液分离一体化——一体化污水处理装置原理
2. 厌氧接触反应器
完全混合活性污泥法类似
反应池——沉淀池/气浮池（固液分离）——污泥回流——消化池提高污泥浓度（特别高）
特点：回流量大、不曝气、需脱气、中SS（作为载体）需要初沉池吗？
3. 厌氧滤池AF
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特点：与生物滤池类似，但无通风需求；水路可向上、下
缺点：载体价格/与构筑物价格相当；易发生短路和堵塞，对进水SS要求严格
运行调试需测试指标——表15－1，进出水COD、出水pH、SS、挥发酸（VFA Volatilized Fatty Acid）、碱度、产气量及组成（甲烷），分别说明什么？
4. UASB——Upflow A. Sludge Bed
特点：三相分离器的设计实现——三相分离，上流速度小于1-2m/h
顶部：消化气；
中部：悬浮污泥层
上部：澄清水
底部：污泥层（斗）
无需曝气、有气态产物搅拌、气泡黏附污泥——流化态——接触好，效果好，耐冲击表15.2
比较：UASB负荷高（与1页好氧活性污泥法对比）、水力停留时间短、去除率高
设计要素——反应器建筑尺寸如高度、上升流速等——方法（经验参数负荷法、公式法）
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运行性能——颗粒污泥特性的好坏
最大体积有十多万立方米
5. FB——流化床——与好氧处理中流化床对比
6. 厌氧折流板反应器ABR A. Baffled Reactor
折板的阻隔——推流——隔开各个反应器——微生物种群差别——处理效果好
7. EGSB——Expanded Granular Sludge Bed_80年代后期厌氧颗粒污泥膨胀床
与UASB不同之处：上流速度高6-12m/h，污泥全部膨胀化、接触更加充分、水力停留时间更短——低温低浓度污水
IC——内循环反应器＝UASB（底部高负荷）+UASB（上部低负荷）
1996我国引进第一个70立方米（高16m）处理400m3/d的啤酒废水（CODCr4300mg/L，BOD52300mg/L）、负荷率为23-30kgCOD/m3d，去除率80％
四个功能单元：混合、膨胀、精处理、回流
UFB（Upflow Fluidized Batch）——无需载体、良好混合，介于流化床（FB）与UASB之间高有机负荷（15－30 kgCOD/m3d，去除率60－95％），上升流速5-7m/h
特点：适应于溶解性有机物去除，颗粒有机物容易流失
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8. AF（上部）+UASB——负荷高
9. 水解＋UASB
水解——去除悬浮物、转化颗粒有机物为溶解性有机物（？预酸化）
10. 其他
AMBS——厌氧膜生物系统，Membrane Biosystem
SMPA——分级多相厌氧反应器（分段法，如8和9）Stage Multi-Phase比较表15-3中数据
ASBR等 A. Sequencing Batch Reactor
AGF－Gas Floatation 厌氧气浮法
第三节 厌氧生物处理法的设计
一、 流程、设备选择
工艺确定、选择设备等
二、 反应器设计
模型试验、经验公式计算；
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经验参数负荷值——有机负荷、水力停留时间、产气量等
三、 热量计算——特点
需热量＝提高废水温度所需热量＋散失热量－消化气产量×热值
Q1qVC(t2t1)/
Q2KA(t2t1)/
η＝0.85，热效率
111d1Kd21212
α1.2 分别为内外壁对流传热系数2000-4000，20，W/m2K
d 1.2 分别为反应器壁和保温层壁厚
λ1.2 为导热系数W/m K
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