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一、厌氧生化法的基本介绍 废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力 的处理方法之一，过去，它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度有机 废水的处理，在建筑物形式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留时间长、有机负 荷低等缺点，较长时间限制了它在废水处理中的应用，20世纪70年代以来，世界能源 短缺日益突出，能生产能源的废水厌氧技术受到重视，研究与实践不断深入，开发了各 种新型工艺与设备，大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量，使处理时间大大 缩短，效率提高， 厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优缺点： 七个方面的优点： ● 应用范围广， ● 能耗低 ● 负荷高， ● 剩余污泥量少 ● 氮、磷营养需要量较少 ● 厌氧处理过程有一定杀菌作用，可以杀死废水与污水中的寄生虫、病毒等 ● 厌氧活性污泥可以长期储存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。 三个方面的缺点： ● 厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长 ● 出水往往需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理 ● 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂 二、厌氧生化法的应用范围 ● 有机污泥处理 ● 高浓度有机废水 ● 中、低浓度有机废水 ● 城市废水处理 三、厌氧生化法的基本原理 基本定义：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物（包括兼氧生物） 的作用，将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质的过程，也称为 厌氧消化。 污水厌氧生物处理是在无氧的条件下利用厌气微生物的降解作用使污水中有机物质 达到净化的处理方法。在无氧的条件下，污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂 肪等有机物分解生成有机酸，然后在甲烷菌的作用下，进一步发酵形成甲烷、二氧化碳 和氢等，从而使污水得到净化。如化粪池、污泥厌氧消化、厌氧塘等。厌氧生物从处理 法污水BOD负荷较高，如厌氧消化的BOD负荷一般为3.5kg/(m3·d)，去除率可达 90%以上，其处理费用低于好氧处理，是生活污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪便等良好 的处理方法之一。 厌氧消化处理分为三个阶段： 第一阶段：水解酸化阶段 第二阶段：产氢产乙酸阶段 第一阶段：产甲烷阶段 四、影响厌氧处理的因素 （1）温度 温度是影响微生物生命活动最重要的因素之一，其对厌氧微生物及厌氧消化的影响 尤为显著。各种微生物都在一定的温度范围内生长，根据微生物生长的温度范围，习惯上 将微生物分为三类： (a)嗜冷微生物，生长温度为5～20 ℃； (b)嗜温微生物，生长温度20～42℃； (c)嗜热微生物，生长温度42～75℃。相应地厌氧废水处理也分为低温、中温和高温三类。 这三类微生物在相应的适应温度范围内还存在最佳温度范围，当温度高于或低于最佳 温度范围时其厌氧消化速率将明显降低。在工程运用中，中温工艺中以30～40 ℃最为常 见，其最佳处理温度在35～40℃；高温工艺以50～60 ℃最为常见，最佳温度为55℃。 在上述范围里，温度的微小波动(例如1～3℃)对厌氧工艺不会有明显的影响，但如果 温度下降幅度过大，则由于微生物活力下降，反应器的负荷也将降低。 （2）pH值 产甲烷菌对pH值变化适应性很差，其最佳范围为6.8～7.2，超出该范围厌氧消化细 菌会受到抑制。 （3）氧化还原电位 绝对的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件，产甲烷菌的最适氧化还原电位 为－150～－400mV，培养甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于－330mV。 （4）营养 厌氧微生物对碳、氮等营养物质的要求略低于好氧微生物，需要补充专门的营养物质 有钾、钠、钙等金属盐类，它们是形成细胞或非细胞的金属络合物所需要的物质，同时也 应加入镍、铝、钴、钼等微量金属，以提高若干酶的活性。 （5）有机负荷 在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积 每天接受的有机物量(kg COD/m3.d)。对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表达的，即 kg COD/(Kg 污泥.d)；在污泥消化中，有促负荷习惯上以投配率或进料率表达，即每天所投 加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一 致，投配率不能反映实际的有机负荷，为此，又引入反应器单位有效容积每天接受的挥发 性固体重量这一参数，即kg MLVSS/(m3.d)。 有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素，直接影响产气量和处理效率。在一定 范围内，随着有机负荷的提高，产气率即单位重量物料的产气量趋向下降，而消化器的容 积产气量则增多，反之亦然。对于具体应用场合，进料的有机物浓度是一定的，有机负荷 或投配率的提高意味着停留时间缩短，则有机物分解率将下降，势必使单位重量物料的产 气量减少。但因反应器相对的处理量增多了，单位容积的产气量将提高。 有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水废物的种类及其浓度而异。在通常的情况 下，采用常规厌氧消化工艺，中温处理高浓度工业废水的有机负荷为2～3kg COD/(m3.d)， 在高温下为4~6kg COD/(m3.d)。上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型 厌氧工艺的有机负荷在中温下为5～15 kg COD/(m3.d)，可高达30 kg COD/(m3.d)。 （6）有毒物质 有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至破坏， 常见抑制性物质为硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些人工合成的有机物。 五、厌氧塔(上流式厌氧污泥床反应器)的工作原理与特点 上流式厌氧污泥床反应器简称UASB反应器，又称UASB厌氧塔， 下图为厌氧塔的工作原理图： 六、厌氧塔(上流式厌氧污泥床反应器)的结构与形式 七、厌氧塔(上流式厌氧污泥床反应器)的设计与计算 八、厌氧塔(上流式厌氧污泥床反应器)的使用与维护
UASB反应器
