【文章內(nèi)容簡介】 械攪拌器； ? 50年代初 ， 沼氣循環(huán)攪拌裝置； ? 高速消化池 ， 至今仍是污泥處理的主要技術(shù) 。 一、消化池的類型與構(gòu)造 ?主要應用范圍： 處理剩余污泥 ， 處理固體含量很高的有機廢水； ?主要作用： ① 將部分有機物轉(zhuǎn)變?yōu)?沼氣 ； ② 將部分有機物轉(zhuǎn)化成 穩(wěn)定 性較好的腐殖質(zhì)； ③提高污泥的 脫水性能 ； ④可減少污泥體積 1/2以上； ⑤ 滅活致病微生物 。 消化池的分類： ?按形狀： 圓柱形 、 橢圓形 （ 卵形 ） 和龜甲形； ?按池頂結(jié)構(gòu)：固定蓋式和浮動蓋式； ?按運行方式：傳統(tǒng)消化池和高速消化池 。 A、傳統(tǒng)消化池： ? 又稱低速消化池 ， 無加熱和攪拌裝置； ? 有分層現(xiàn)象：只有部分容積有效； ? 消化速率很低 ， HRT很長 （ 30~90天 ） 。 熟污泥 上清液 沼氣 生污泥 浮渣層 上清液層 反應層 熟污泥層 沼氣氣室 B、高速消化池 ? 設有加熱和攪拌裝置； ? 縮短了 HRT， 提高了沼氣產(chǎn)量 ， 在中溫 （ 30~35?C） 條件下 ，一般消化時間為 15天左右 ， 運行穩(wěn)定； ? 但攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮 ， 上清液不能分離 。 C、兩級消化池 ? 兩級串聯(lián) ， 第一級是高速消化池 ， 第二級則不設攪拌和加熱 ，主要起沉淀濃縮和貯存的作用 ， 并能分離上清液； ? 二者的 HRT的比值可采用 1 : 1 ~ 4 : 1， 一般為 2 : 1 。 （二）厭氧消化池中的加熱 ① 池內(nèi)蒸汽直接加熱： 設備簡單 ， 局部污泥易過熱 ， 會影響厭氧微生物的正?；顒?， 并會增加污泥含水率； ② 池外加熱： 把污泥預熱后投配到消化池中 ， 所需預熱的污泥量較少 ， 易于控制；預熱溫度較高 ， 有利于殺滅蟲卵；不會對厭氧微生物不利；但設備較復雜 。 污泥熱交換器 —— 杭州四堡污水廠 杭州四堡污水廠污泥消化池 ? 青島市團島污水廠污泥消化池 三 、沼氣的收集與利用 ? 污泥和高濃度有機廢水進行厭氧消化時均會產(chǎn)生大量沼氣； ? 沼氣的熱值很高 （ 一般為 21000~25000 kJ/m3， 即 5000~6000 kCal/m3） ， 是一種可利用的生物能源 。 污泥消化過程中沼氣產(chǎn)量的估算： ? 沼氣組成成分： CH4 ： 50~70%， CO2 ： 20~30%， H2 ： 2~5%， N2 ： ~10%， H2S：微量； ? 沼氣產(chǎn)率： 每處理單位體積生污泥所產(chǎn)生的沼氣量 ， 即 m3沼氣 /m3生污泥； 高碑店沼氣柜 高碑店沼氣發(fā)電機 第六節(jié) 現(xiàn)代高速厭氧反應器 一、厭氧接觸法工藝 二、厭氧濾池工藝 三、上流式厭氧污泥床（ UASB）工藝 四、其它厭氧工藝 70年代末，通過大量的研究工作成功地開發(fā)了多種新型的厭氧生物處理工藝。 ? 高效厭氧處理系統(tǒng)必須滿足三個條件： a. 能夠保持大量的厭氧污泥和足夠長的污泥齡； b. 保證進水與污泥之間有充分的接觸； c. 有良好的氣水分離裝置。 現(xiàn)代高速厭氧反應器的產(chǎn)生與發(fā)展 ?厭氧消化技術(shù)發(fā)展上的第三個時期； ?1955年 ， Schroepter首先提出了厭氧接觸法 ? 參考活性污泥法 ， 增設二沉池和污泥回流系統(tǒng)； ? 處理能力提高 ， 應用于食品包裝廢水的處理； ? 標志著厭氧技術(shù)應用于有機廢水處理的開端 。 ?隨后 : AF(Anaerobic Filter) 、 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 、 AAFEB(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)、 AFB(Anaerobic Fluidized Bed)等 現(xiàn)代高速厭氧反應器的主要特點 : ? 微生物不呈懸浮生長狀態(tài) ， 而是呈 附著生長 ； ? 容積負荷大大提高 ， 水力停留時間顯著縮短； ? 應用于 高濃度有機工業(yè)廢水 的處理 ， 如食品工業(yè)廢水 、 酒精工業(yè)廢水 、 發(fā)酵工業(yè)廢水 、 造紙廢水 、 制藥工業(yè)廢水 、 屠宰廢水等； ? 也能應用于城市廢水等 低濃度廢水 的處理； ? 與好氧工藝的串聯(lián)和組合 ， 可以脫氮和除磷； ? 含難降解有機物的工業(yè)廢水的處理 。 一、厭氧接觸法 （ Anaerobic Contact Process） 厭氧接觸法的工藝流程 厭氧接觸法的特點 ? 污泥回流是其最大的特點； ? 污泥回流使得 HRT與 SRT分離： 厭氧反應器產(chǎn)泥量很少，幾乎不排剩余污泥，則 Qw = 0， 則有： Wwewc XQXVX???)(?eec XXH R TQXVX ????厭氧接觸法的特點 在普通高速厭氧消化池中 ， Xe = X， 所以： ?c = SRT＝ HRT， 因此在中溫條件下，為了滿足產(chǎn)甲烷菌的生長， SRT要求 20~30d，因此高速厭氧消化池的 HRT為 20~30d。 對于厭氧接觸法，由于 X Xe，所以 HRTSRT； X越大， Xe越小，則 HRT就可越短。 與普通厭氧消化池相比，厭氧接觸法的特點有： ① 污泥濃度高 ， 一般為 5~10 gVSS/l； ② 有機容積負荷高 ， 中溫 ， COD負荷 1~6 kgCOD/， 去除率為 70~80%；BOD5負荷 ~ kgBOD/， 去除率 80~90%； ③ 出水水質(zhì)較好； ④ 流程較復雜； ⑤ 適合于處理懸浮物和有機物濃度很高的廢水 。 厭氧接觸法存在的問題 最大的問題是污泥的沉淀： ? 污泥上附著有小氣泡； ? 二沉池中污泥易上浮 。 改進措施： ? 真空脫氣設備 （ 真空度為 500mmH2O） ； ? 增加熱交換器，使污泥驟冷，暫時抑制厭氧污泥的活性。 二、厭氧生物濾池 厭氧生物濾池的工藝特征 ? 60年代末 ， 美國 ， Young和 McCarty ? 1972年 ， 第一座生產(chǎn)性 AF投入運行 ? 與好氧生物濾池相似 ， 厭氧生物濾池是裝填有濾料的厭氧生物反應器 ， 在濾料的表面形成了以生物膜形態(tài)生長的微生物群體 ， 在濾料的空隙中則截留了大量的懸浮生長的微生物 ， 廢水通過濾料層 (上向流或下向流 )時 ， 有機物被截留 、 吸附及分解 。 厭氧生物濾池的構(gòu)造特征 升流式厭氧生物濾池 進水 沼氣 出水 填料 布水系統(tǒng) 其它形式的厭氧生物濾池 降流式厭氧生物濾池 進水 沼氣 出水 填料 布水系統(tǒng) 其它形式的厭氧生物濾池 升流式混合型厭氧生物濾池 進水 沼氣 出水 填料 布水系統(tǒng) (4)、厭氧生物濾池的運行特征： ? 生物膜厚度約為 1~4mm；生物固體濃度沿濾料層高度而有變化； ? 適合于處理多種類型 、 濃度的有機廢水 ， ? 有機負荷為 ~16 kgCOD/； ? 當進水濃度過高時 ， 應采用出水回流的措施： ① 減少堿度的要求； ② 降低進水 COD濃度； ③ 增大進水流量 ， 改善進水分布條件 。 厭氧生物濾池的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： ? 生物固體濃度高 ， 有機負荷高； ? SRT長 ， 可縮短 HRT， 耐沖擊負荷能力強； ? 啟動時間較短 ， 停止運行后的再啟動較容易； ? 無需回流污泥 ， 運行管理方便； ? 運行穩(wěn)定性較好 。 缺點： ? 體積利用率較低，濾料易堵塞 三、上流式厭氧污泥床 (UASB)反應器 ? Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor, 簡稱 UASB 反應器； ? 70 年代 ， 荷蘭 Wageningen 農(nóng)業(yè)大學 ，Lettinga教授 世界范圍內(nèi)厭氧工藝的應用情況 （截止 1999年 3月共 1303個項目） L A G6%H Y B R4%FB2%E G S B11% C S T R10%AF8%U A S B59%國內(nèi)厭氧反應器的應用（共 219個項目） UASB58%全混29%AF+UASB1%UBF1%AF1%其它10%1 USAB工藝的工作原理 升流式厭氧污泥床集生物反應與沉淀于一體的厭氧反應器，污水從下部流入，通過布水系統(tǒng)、厭氧顆粒污泥層、三相分離器，污水從上部溢流堰流出。 UASB反應器的工藝特征： ? 在反應器的上部設置了氣 、 固 、 液三相分離器； ? 在反應器底部設置了均勻布水系統(tǒng)； ? 反應器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥： —— 直徑為 ~， 濕比重為 ~； —— 具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性 。 —— 污泥濃度可達 50gVSS/l以上 ， 污泥齡一般為 30天以上； ? 水力停留時間大大縮短 ， 具有很高的容積負荷； ? 適于處理高 、 中濃度有機工業(yè)廢水 ， 也可以處理低濃度城市污水； ? 將生物反應與沉淀分離集中在一個反應器內(nèi) ， 結(jié)構(gòu)緊湊； ? 無需設置填料 ， 節(jié)省費用 ， 提高容積利用率 。 UASB反應器的型式 ? 斷面形狀多為圓形或矩形 ， 矩形斷面便于三相分離器的設計和施工； ? 常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； ? 一般不加熱；多采用保溫措施；必須采取防腐措施 。 ? 主要有兩種型式： 1） 開敞式 UASB反應器 2） 封閉式 UASB反應器 1）開敞式 UASB反應器 ? 頂部不加密封 ， 或僅加一層不密封的蓋板； ? 多用于處理中低濃度的有機廢水； ? 構(gòu)造較簡單 ， 易于施工安裝和維修 。 2）封閉式 UASB反應器 ? 頂部加蓋密封 。 ? 在液面與池頂之間形成了氣室； ? 適用于處理高濃度的有機廢水； ? 其池頂可以做成浮蓋式 。 UASB反應器中的顆粒污泥 ? 能形成沉降性能良好 、 活性高的顆粒污泥是 UASB反應器的重要特征； ? 顆粒污泥的形成與成熟 ， 是保證 UASB反應器高效穩(wěn)定運行的前提 。 ? 顆粒污泥的形成與培養(yǎng)； ? 顆粒污泥的理化性質(zhì)與微生物組成； ? 顆粒污泥的微觀結(jié)構(gòu)； ? 顆粒污泥的微生物分布 （ 1）顆粒污泥的形成與培養(yǎng) 運行時間（ d） 以消化污泥接種的 UASB反應器內(nèi)污泥濃度的變化 顆粒污泥出現(xiàn)期 顆粒污泥形成初期時的掃描電鏡照片（運行第 77天） 顆粒污泥基本成熟后的掃描電鏡照片（運行第 120天） 顆粒污泥成熟后的掃描電鏡照片（運行 180天） 高溫顆粒污泥 中溫顆粒污泥 成熟顆粒污泥表面細菌的分區(qū)分布 顆粒污泥的培養(yǎng)條件 ? 一般需要 1~3個月； ? 可分為：啟動期 、 顆粒污泥形成期 、 顆粒污泥成熟期； ? 接種污泥的選擇； ? 維持穩(wěn)定的環(huán)境條件 ， 如溫度 、 pH值等； ? 污泥負荷