2017環保工程師考點：厭氧生物處理

0世紀60年代以來，世界能源短缺問題日益突出，這促使人們對厭氧消化工藝進行重新認識，對處理工藝和反應器結構的設計以及甲烷回收進行了大量研究，使得厭氧消化技術的理論和實踐都有了很大進步，並得到廣泛應用。下面整理了一些關於厭氧生物處理的知識點，一起來看看！

　　1.厭氧接觸法

普通消化池具有不能保留或補充厭氧活性污泥的缺點，為了克服這個缺點，在消化池後設沉澱池，將沉澱污水迴流至消化　　池，形成了厭氧接觸法。在機械或水力或壓縮沼氣的攪拌下，消化池內呈完全混合狀態。該系統既使污泥不流失、出水水質穩定，又可提高消化池內污泥濃度，從而提高了設備的有機負荷和處理效率。然而，從消化池排出的混合液在沉澱池中進行固液分離有一定的困難。為了提高沉澱池中混合液的固液分離效果，要進行脱氣，沉澱採用較多的是真空脱氣裝置。

厭氧接觸法具有如下特點：

⑴耐衝擊能力強;⑵消化池的容積負荷較普通消化池大大縮短;⑶可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液;⑷出水的水質好，但需增加沉澱池、污泥迴流和脱氣設備;⑸混合液難於在沉澱池中進行固液分離，污泥中脱氣不徹底。

　　2.兩相厭氧消化工藝

兩相厭氧消化工藝實現了生物相的分離，使產酸相和產甲烷相成為兩個獨立的處理單元以便於分別調控，確保發揮兩大類微生物各自優勢所需的條件，大幅度提高了廢水處理能力和反應器的運行穩定性，又進一步提高了厭氧法處理廢水的能力和範圍。兩相厭氧消化工藝的主要特徵是：⑴產酸相反應器可以在高的負荷下運行，產甲烷相反應器也在最佳的工作狀態下運行，兩相厭氧工藝總體負荷比單相工藝有明顯提高。⑵兩相厭氧消化工藝運行相對穩定，承受衝擊負荷的能力強。⑶當污水中含有大量硫酸鹽等抑制物時，可以通過在兩相反應器中間增設硫化氫等有害物質脱除裝置，降低產甲烷菌受抑制的程度。⑷工藝系統相對複雜。

　　3.厭氧生物濾池

厭氧生物濾池的構造類似於一般的生物濾池，池內放置濾料，但池頂密封，產生的沼氣聚焦在池頂部罩內，並從頂部引出。處理水所挾帶的生物膜，一般在濾後高沉澱池分離。按水流方向，厭氧生物濾池可分為升流式、降流式和升流式混合型。

填料是厭氧生物濾池的主要部分，其選擇對濾池的運行有着重要的影響，影響因素主要有材質、粒度、表面性質、比表面積和空隙率等。工程中，設計的`填料堆積高度一般控制在2m左右。升流式厭氧生物濾池中，生物量除大部分以生物膜的形式附在濾料表面，還有少部分以厭氧活性污泥的形式存在於濾料間隙中，其生物總量比降流式高，因此效率高，但是升流式厭氧生物濾池底部易於堵塞，污泥濃度沿深度分佈不均，而降流式堵塞則較輕。厭氧生物濾池的主要優點是：微生物濃度較高，因此能承受較高的有機負荷及衝擊負荷，不需攪拌和迴流污泥，設備簡單，操作方便，能耗低，啟動時間短，泥齡長，水力停留時間較短，反應器的體積小。

　　4.升流式厭氧污泥牀反應器

簡稱UASB反應器，是一種懸浮生長型的消化器，由反應區、沉澱區和氣室三部分組成。在反應器底部是濃度較高的污泥層，稱為污泥牀，在污泥牀上部是濃度較低的懸浮污泥層，通常把污泥層和懸浮層稱為反應區，在反應區上部設有氣、液、固三相分離器。

⑴污泥牀

污泥牀位於整個反應器的底部，污泥牀內具有很高的污泥生物量，由於污泥層中的污泥量比懸浮層大，底物濃度高，酶的活性也高，有機物的代謝速度較快，因此，大部分有機物在污泥層被去除。

⑵污泥懸浮層

污泥懸浮層位於污泥牀的上部，由高度絮凝的污泥組成，一般為非顆粒狀污泥，其沉速要明顯小於顆粒污泥的沉速，靠來自污泥牀中上升的氣泡使此層污泥得到良好的混合。這一層污泥擔負着整個反應器有機物降解量的10%～30%左右。

⑶沉澱區

位於反應器的頂部，作用是使得由於水流的挾帶作用而隨上升水流進入出水區的固體顆粒在沉澱區沉澱下來，並沿沉澱區底部的斜壁滑下而重新回到反應區內，以保證反應器中的污泥不至於流失，保證了污泥牀中污泥的濃度。

⑷三相分離器

一般設在沉澱區的下部，但有時也可將其設在反應器的頂部，其主要作用是將氣、固、液三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將處理出水引入出水區，將固體顆粒導入反應區。

升流式厭氧污泥牀的混合是靠上流的水流和消化過程中產生的沼氣氣泡來完成的。因此，一般採用多點進水，使進水較均勻地分佈在污泥牀的斷面上。常採用穿孔管布水和脈衝進水。

該反應器的特點是：⑴反應器內污泥濃度高;⑵有機負荷高，水力停留時間短，中温消化;⑶反應器內設三相分離器，一般無污泥迴流設備;⑷無混合攪拌設備;⑸污泥牀內不填載體，節省造價。缺點：反應器內有短流的現象，影響處理能力，運行啟動時間長，對水質和負荷突然變化比較敏感。

　　5.厭氧膨脹顆粒污泥牀

是對UASB反應器的改進，運行中維持高的上升流速，因此反應器中的顆粒污泥處於膨脹懸浮狀態，從而保證了進水與污泥顆粒的充分接觸，運行效果較好。該反應器常採用較大的高徑比和迴流比，其中高徑比可達20以上。

厭氧膨脹顆粒污泥牀具有以下特徵：⑴具有出水迴流系統，對於超高濃度或含有難降解或有毒有機物的廢水，出水迴流可以稀釋進水有機物的濃度，降低難降解有機物或有毒有機物對微生物的抑制;⑵在高負荷條件下能取得較好的處理效果;⑶反應器內顆粒污泥粒徑大，抗衝擊負荷能力強;⑷混合程度高，可有效地解決短流和反應死角的問題;⑸佔地面積小。

　　6.厭氧內循環反應器

構造上由第一反應室和第二反應室疊加而成，如同兩個UASB反應器的上下重疊串聯。進水由反應器底部進入第一反應室，與厭氧顆粒污泥均勻混合。大部分有機物在這裏被轉化成沼氣，並且被第一反應室的集氣罩收集進入升流管，使升流管內的液體持氣率增加，密度降低，在管內外液體形成的密度差的作用下，第一反應室的混合液升至反應器頂的氣液分離器，被分離出的沼氣從氣液分離器頂部的導管排走，分離出的泥水混合液同樣在液體密度差作用下，沿着迴流管返回到第一反應室的底部。經過第一反應室處理過的廢水，會自動地進入第二反應室，廢水中的剩餘有機物可被第二反應室內的厭氧顆粒污泥進一步降解，使廢水得到更好的淨化;產生的沼氣由第二反應室的集氣罩收集，通過集氣管進入氣液分離器，泥水混合液在沉澱區進行固液分離，上清液由出水管排走，沉澱的顆粒污泥可自動返回第二反應室，這樣污水就完成了處理過程。

該反應器的主要特徵是：⑴反應器具有很高的容積負荷率;⑵佔地面積省，可降低基建投資;⑶耐衝擊負荷;⑷處理的穩定性好，出水的水質較好。

　　7.厭氧膨脹牀和厭氧流化牀

兩種裝置都是填有比表面積很大的惰性載體顆粒的厭氧生物處理反應器，待處理廢水從反應器的底部進入，向上流動，牀內載體附着生長的微生物與進水混合進行生化反應，處理後的水由上部排出。為了保證填料的流化狀態，厭氧膨脹牀或厭氧流化牀的一部分出水迴流，以提高牀內水流的上升速度，使載體顆粒在整個反應器內均勻分佈，增強傳質效果。厭氧膨脹牀牀體內載體在運行中略有鬆動，載體間孔隙增加但保持互相接觸，當牀體內上升流速增大到可以使得載體在牀內自由運動時，即為厭氧流化牀。

工藝特點是：⑴可以承受較大的有機負荷，水力停留時間短，耐衝擊負荷，運行穩定。⑵顆粒載體處於流化狀態，可以消除反應死角和固定牀中常產生的溝流、堵塞等問題。⑶不需要回流污泥，泥齡長，剩餘污泥量少。⑷適用的處理對象廣。⑸能耗較高，系統設計及運行管理要求高。水解酸化-好氧生物處理工藝和厭氧消化設備的運行管理