厌氧接触工艺.pdf

7.1 厌氧工艺 厌氧生物处理是利用厌氧性微生物的代谢特性，在不需提供外源能量的 条件下，以被还原有机物作为受氢体，将有机物最终转化为甲烷、二氧化碳、 水、硫化氢和氨等小分子物质的处理方法。在此过程中，不同的微生物的代 谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统 厌氧降解过程可以被分为四个阶段。 ①水解阶段：蛋白质、碳水化合物和脂类等高分子有机物因相对分子质 量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能被细菌直接利用。因此它们在第一阶 段被细菌胞外酶分解为小分子。如废水中的纤维素被纤维素酶水解为纤维二 糖与葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等，这些小分子的水解产 物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。 ②发酵阶段：在这一阶段，上述的小分子的化合物在发酵细菌的细胞内 转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的主要产物有挥发性脂 肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也 利用部分物质合成新的细胞物质，氨基酸、糖类、较高级的脂肪酸及醇类被 厌氧氧化。 ③产乙酸阶段：在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、 碳酸以及新的细胞物质。 ④产甲烷阶段：在这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转 化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。 厌氧生物处理技术由于高效率、低成本、高有机负荷和多用途等方面， 已广泛应用于高、中、低浓度的有机废水处理，应用行业涉及造纸、皮革、 制糖、酒精、制药、肉类食品加工、合成脂肪酸等。 近二十多年来，发展了多种由于处理高浓度有机废水的高效厌氧消化工 艺，有厌氧接触工艺、厌氧生物滤池、厌氧流化床反应器、上流式厌氧污泥 床反应器、两相厌氧消化系统等。 7.2.1 厌氧接触工艺 厌氧接触工艺是在传统的完全混合反应器（ Complete Stirred Tank Reactor，简写作 CSTR）的基础上发展而来的，在一个厌氧的完全混合反应 器后增加了污泥分离和回流装置，从而使污泥停留时间（ SRT）大于水力停 留时间（HRT），有效的增加了反应器中的污泥浓度。 厌氧接触工艺用于高浓度有机污水，为了强化有机物与池内厌氧污泥的 充分接触，必须连续搅拌；同时为了提高处理效率，必须连续进水排水。但 这样会造成厌氧污泥的大量流失，因此反应器后要串联沉淀池将厌氧污泥沉 淀并回流至厌氧反应器。 厌氧接触工艺存在以下缺点： ①负荷较低，在沉淀池中的固液分离较为困难； ②受污泥浓度的制约，在高的有机负荷下，厌氧接触工艺也会产生类似 好氧活性污泥的污泥膨胀问题。 ③厌氧接触工艺系统较为复杂，反应器需要搅拌装置，运转设备多，管 理比较复杂。 7.2.2 厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器的内部填充着粒径很小 （d=0.5mm 左右）的挂膜介质， 依靠在惰性的填料颗粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，污水污泥的混 合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的颗粒形成流态来实现。流化床反应 器的主要特点归纳如下： ①流化态最大程度使厌氧污泥与被处理的污水触； ②由于颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小，且由于形成的生 物膜较薄，传质作用强，因此生物化学过程进行较快，允许污水反应器内有 较短的水力停留时间； ③高的反应器容积负荷可减少反应器容积，同时由于其高度与直径的比 例大于其它厌氧反应器，因此可以减少占地面积。 但是厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题： ①为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器中流失，必须使 生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这几乎是难以做到的，因此稳 定的流态化也难以保证。 ②为取得高的上流速度以保证流态化，流化床反应器需要大量的回流 水，这样导致能耗加大，成本上升。 ③该反应器运行管理较为复杂。由于以上原因，流化床反应器至今没有 生产规模的设施运行。 7.2.3 上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）是一种高效的生物处理装置。在反应 器底部装有厌氧污泥，污水反应器底部进入，在穿过污泥层时进行有机物与 微生物的接触。产生的生物气附着在污泥颗粒上，使其悬浮于污水，形成下 密上疏的悬浮污泥层。气泡聚集变大脱离污泥颗粒而上升，能起一定的搅拌 作用。有些污泥颗粒被附着的气泡带到上层，撞在三相分离器上使气泡脱离， 污泥固体又沉降到污泥层，部