当代给水与废水处理原理（第二版）第10章b.ppt

第十章　厌氧生物处理法 §10－4厌氧生物膜法 厌氧处理比起需氧处理来，由于产甲烷细菌的增代时间较长，需要有较长的污泥停留时间。有无回流的厌氧活性污泥中，就不得不加大水力停留时间来获得较长的污泥停留时间；在有回流的厌氧活性污泥法中，虽然可通过回流来减短水力停留时间并增大污泥停留时间，但由于受污泥的沉降和浓缩性能的限制，也不可能获得太长的污泥停留时间。由于厌氧生物膜法的微生物在填料表面固定生长，故有可能在很短的水力停留时间条件下，获得很长的、甚至长达100d以上的污泥停留时间，加之厌氧处理中不存在传氧的限制，因此可以预料，厌氧生物膜法将具有十分广泛的应用和发展前景。 1.厌氧填充床 厌氧填充床又称厌氧滤池或厌氧固定床。在厌氧填充床中，废水流可以从下向上，称上流式厌氧填充床，如图10－4（d）所示；也可象给水滤池那样，废水从上至下流动，称下流式厌氧填充床(downflow anaerobic packed bed)。厌氧填充床的发展和水处理中所有滤池的发展一样，和填料的开发与发展有十分密切的关系。从截污的角度讲，要求填料具有足够大的截污能力而不致被堵塞。所以开发具有大比表面积av而又不易堵塞的轻质填料，一直是给水和废水处理中一个重要的研究课题。  厌氧填充床的基本方程式及其求解方法与第九章介绍的需氧生物膜法完全一样。但在需氧处理中，有时还要考虑传氧的限制，即限制性底物可能是氧而不是有机物，在厌氧处理中则不存在这样的问题。设计厌氧填料床的实用公式，也可采用前章所介绍的Evkenfelder公式的形式： 在有机物负荷很高即k/L很小时，式（10－22）中的exp(-k/L)可按级数展开后略去高次项得下列简化式 图10－10为按式（10－22）、式（10－24）整理的许多试验者的数据。图中用下标1表示负荷高于1.5kg/m3.d即1/L=0.6m3.d/kgCOD,　或θc大于6d时的k和k’值；CODnf和CODf分别为未过滤和过滤后的COD值。从图10－10可看出，厌氧填充床中的COD去除率以1.5kgCOD/　m3.d为界限，在高、低负荷时具有各自的规律,为了获得较高的去除率（即较大的k值），厌氧填充床的设计负荷宜采用1.5kgCOD/m3.d以上。对于分子结构较简单的底物，例如糖类，根据Plummer等人的研究，不存在图10－10中的折点，如图10－11所示。 厌氧填充床常用式（10－22）即所谓负荷模型进行设计，因为污泥产量难于测定，用θc设计并不方便。和负荷进行设计时应进行水力停留时间的校核。水力停留时间反映了废水中有机物与微生物的接触和反应时间，具体数值可按表10－1选用或通过可处理性试验确定。 2.厌氧膨胀床/流化床 前已述及，在厌氧填充床的研究中发现，污泥量和COD去除量主要发生在进水端。为防止堵塞，填料的粒径不能太小，一般采用１0－25mm，这就限制了厌氧填充床的有机物负荷不能太高。厌氧膨胀床/流化床以及上流式厌氧污泥床都是为解决这一问题而开发的新型厌氧反应器。厌氧膨胀床/流化床是使1mm左右粒径的填料处于流化状态来处理废水；上流式厌氧污泥床用自然培养的0.5～2.0mm左右的颗粒污泥处于流化状态来处理废水。这样，既避免了堵塞，又大大增加了微生物固定生长的表面积，提高了反应器中的微生物浓度，从而大幅度提高了有机物体积负荷。 ⑴厌氧流化床原理 在流化床系统中依靠在惰性载体微粒表面形成的生物膜来截留厌氧污泥。液体与污泥的混合、物质的传递是依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。厌氧流化床反应器是固体颗粒流态化技术在废水处理中的应用，是一种厌氧固定膜反应器。70年代初，为了解决厌氧滤池中生物载体的结块，床层堵塞以及最大程度减少压力损失，提高有机负荷率等工艺问题。Jerris于 1974年提出了厌氧流化床工艺。在现有文献中，尚没有清楚地被学术界公认的流化床定义。一般认为，床层体积膨胀率大于25％为流化床。 ⑵结构特点与优点 这种反应器的典型结构是圆柱形，其中充填有载体粒子。载体粒径一般为 0．3～3．0 mm。构成生物膜的厌氧微生物附着在其上生长而形成生物粒子。污水作为流化介质流经床层使生物粒子克服重力和液体阻力而“流态化”。由于载体粒径小，因而可供微生物生长的比表面积可高达3000～10000 平方米，比生物滤池和生物转盘大 100～200倍。同时由于形成的生物粒子密度高，生物量可高达 10～40g∕L，甚至 150 g∕L。生物粒子流化时，废水与微生物接触面积大，二者相对运动速度大(液体流速一般可达 10～30 m∕h )，减少了液膜传质阻力，因此生物膜活性高(一般比普通活性污泥法高 l0-