2017环保工程师考点：厌氧生物处理
0世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。下面整理了一些关于厌氧生物处理的知识点，一起来看看！
1.厌氧接触法
普通消化池具有不能保留或补充厌氧活性污泥的缺点，为了克服这个缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污水回流至消化 池，形成了厌氧接触法。在机械或水力或压缩沼气的搅拌下，消化池内呈完全混合状态。该系统既使污泥不流失、出水水质稳定，又可提高消化池内污泥浓度，从而提高了设备的有机负荷和处理效率。然而，从消化池排出的混合液在沉淀池中进行固液分离有一定的困难。为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，要进行脱气，沉淀采用较多的是真空脱气装置。
厌氧接触法具有如下特点：
⑴耐冲击能力强;⑵消化池的容积负荷较普通消化池大大缩短;⑶可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液;⑷出水的水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气设备;⑸混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中脱气不彻底。
2.两相厌氧消化工艺
两相厌氧消化工艺实现了生物相的分离，使产酸相和产甲烷相成为两个独立的处理单元以便于分别调控，确保发挥两大类微生物各自优势所需的条件，大幅度提高了废水处理能力和反应器的运行稳定性，又进一步提高了厌氧法处理废水的能力和范围。两相厌氧消化工艺的主要特征是：⑴产酸相反应器可以在高的负荷下运行，产甲烷相反应器也在最佳的工作状态下运行，两相厌氧工艺总体负荷比单相工艺有明显提高。⑵两相厌氧消化工艺运行相对稳定，承受冲击负荷的能力强。⑶当污水中含有大量硫酸盐等抑制物时，可以通过在两相反应器中间增设硫化氢等有害物质脱除装置，降低产甲烷菌受抑制的程度。⑷工艺系统相对复杂。
3.厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的构造类似于一般的生物滤池，池内放置滤料，但池顶密封，产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引出。处理水所挟带的生物膜，一般在滤后高沉淀池分离。按水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式、降流式和升流式混合型。
填料是厌氧生物滤池的主要部分，其选择对滤池的运行有着重要的影响，影响因素主要有材质、粒度、表面性质、比表面积和空隙率等。工程中，设计的`填料堆积高度一般控制在2m左右。升流式厌氧生物滤池中，生物量除大部分以生物膜的形式附在滤料表面，还有少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料间隙中，其生物总量比降流式高，因此效率高，但是升流式厌氧生物滤池底部易于堵塞，污泥浓度沿深度分布不均，而降流式堵塞则较轻。厌氧生物滤池的主要优点是：微生物浓度较高，因此能承受较高的有机负荷及冲击负荷，不需搅拌和回流污泥，设备简单，操作方便，能耗低，启动时间短，泥龄长，水力停留时间较短，反应器的体积小。
4.升流式厌氧污泥床反应器
简称UASB反应器，是一种悬浮生长型的消化器，由反应区、沉淀区和气室三部分组成。在反应器底部是浓度较高的污泥层，称为污泥床，在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层，通常把污泥层和悬浮层称为反应区，在反应区上部设有气、液、固三相分离器。
⑴污泥床
污泥床位于整个反应器的底部，污泥床内具有很高的污泥生物量，由于污泥层中的污泥量比悬浮层大，底物浓度高，酶的活性也高，有机物的代谢速度较快，因此，大部分有机物在污泥层被去除。
⑵污泥悬浮层
污泥悬浮层位于污泥床的上部，由高度絮凝的污泥组成，一般为非颗粒状污泥，其沉速要明显小于颗粒污泥的沉速，靠来自污泥床中上升的气泡使此层污泥得到良好的混合。这一层污泥担负着整个反应器有机物降解量的10%～30%左右。
⑶沉淀区
位于反应器的顶部，作用是使得由于水流的挟带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒在沉淀区沉淀下来，并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内，以保证反应器中的污泥不至于流失，保证了污泥床中污泥的浓度。
⑷三相分离器
一般设在沉淀区的下部，但有时也可将其设在反应器的顶部，其主要作用是将气、固、液三相加以分离，将沼气引入集气室，将处理出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。
升流式厌氧污泥床的混合是靠上流的水流和消化过程中产生的沼气气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水较均匀地分布在污泥床的断面上。常采用穿孔管布水和脉冲进水。
该反应器的特点是：⑴反应器内污泥浓度高;⑵有机负荷高，水力停留时间短，中温消化;⑶反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备;⑷无混合搅拌设备;⑸污泥床内不填载体，节省造价。缺点：反应器内有短流的现象，影响处理能力，运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感。
5.厌氧膨胀颗粒污泥床
是对UASB反应器的改进，运行中维持高的上升流速，因此反应器中的颗粒污泥处于膨胀悬浮状态，从而保证了进水与污泥颗粒的充分接触，运行效果较好。该反应器常采用较大的高径比和回流比，其中高径比可达20以上。
厌氧膨胀颗粒污泥床具有以下特征：⑴具有出水回流系统，对于超高浓度或含有难降解或有毒有机物的废水，出水回流可以稀释进水有机物的浓度，降低难降解有机物或有毒有机物对微生物的抑制;⑵在高负荷条件下能取得较好的处理效果;⑶反应器内颗粒污泥粒径大，抗冲击负荷能力强;⑷混合程度高，可有效地解决短流和反应死角的问题;⑸占地面积小。
6.厌氧内循环反应器
构造上由第一反应室和第二反应室叠加而成，如同两个UASB反应器的上下重叠串联。进水由反应器底部进入第一反应室，与厌氧颗粒污泥均匀混合。大部分有机物在这里被转化成沼气，并且被第一反应室的集气罩收集进入升流管，使升流管内的液体持气率增加，密度降低，在管内外液体形成的密度差的作用下，第一反应室的混合液升至反应器顶的气液分离器，被分离出的沼气从气液分离器顶部的导管排走，分离出的泥水混合液同样在液体密度差作用下，沿着回流管返回到第一反应室的底部。经过第一反应室处理过的废水，会自动地进入第二反应室，废水中的剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化;产生的沼气由第二反应室的集气罩收集，通过集气管进入气液分离器，泥水混合液在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥可自动返回第二反应室，这样污水就完成了处理过程。
该反应器的主要特征是：⑴反应器具有很高的容积负荷率;⑵占地面积省，可降低基建投资;⑶耐冲击负荷;⑷处理的稳定性好，出水的水质较好。
7.厌氧膨胀床和厌氧流化床
两种装置都是填有比表面积很大的惰性载体颗粒的厌氧生物处理反应器，待处理废水从反应器的底部进入，向上流动，床内载体附着生长的微生物与进水混合进行生化反应，处理后的水由上部排出。为了保证填料的流化状态，厌氧膨胀床或厌氧流化床的一部分出水回流，以提高床内水流的上升速度，使载体颗粒在整个反应器内均匀分布，增强传质效果。厌氧膨胀床床体内载体在运行中略有松动，载体间孔隙增加但保持互相接触，当床体内上升流速增大到可以使得载体在床内自由运动时，即为厌氧流化床。
工艺特点是：⑴可以承受较大的有机负荷，水力停留时间短，耐冲击负荷，运行稳定。⑵颗粒载体处于流化状态，可以消除反应死角和固定床中常产生的沟流、堵塞等问题。⑶不需要回流污泥，泥龄长，剩余污泥量少。⑷适用的处理对象广。⑸能耗较高，系统设计及运行管理要求高。水解酸化-好氧生物处理工艺和厌氧消化设备的运行管理
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