厌氧生物处理技术.doc

1、厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程，又称为厌氧消化。在 相 当 长 的 一 段 时 间 内 ， 厌 氧 消 化 在 理 论 、 技 术 和 应 用 上 远 远 落 后 于 好氧 生 物 处 理 的 发 展 。 20 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

2、 和 实 践 都 有 了 很 大 进步 ， 并 得 到 广 泛 应 用 。 厌 氧 消 化 具 有 下 列 优 点 ： 无 需 搅 拌 和 供 氧 ， 动 力 消 耗少 ； 能 产 生 大 量 含 甲 烷 的 沼 气 ， 是 很 好 的 能 源 物 质 ， 可 用 于 发 电 和 家 庭 燃 气 ；可 高 浓 度 进 水 ， 保 持 高 污 泥 浓 度 ， 所 以 其 溶 剂 有 机 负 荷 达 到 国 家 标 准 仍 需 要进 一 步 处 理 ； 初 次 启 动 时 间 长 ； 对 温 度 要 求 较 高 ； 对 毒 物 影 响 较 敏 感 ； 遭 破坏 后 ， 恢 复 期 较 长 。 污

3、水 厌 氧 生 物 处 理 工 艺 按 微 生 物 的 凝 聚 形 态 可 分 为 厌 氧活 性 污 泥 法 和 厌 氧 生 物 膜 法 。 厌 氧 活 性 污 泥 法 包 括 普 通 消 化 池 、 厌 氧 接 触 消化 池 、 升 流 式 厌 氧 污 泥 床 （ upflow anaerobic sludge blanket,UASB） 、厌 氧 颗 粒 污 泥 膨 胀 床 （ EGSB） 等 ； 厌 氧 生 物 膜 法 包 括 厌 氧 生 物 滤 池 、 厌 氧 流化 床 和 厌 氧 生 物 转 盘 。厌 氧 生 物 处 理 技 术 的 机 理 研 究一 、 概 述 厌 氧 生 物 处

4、理 技 术 在 水 处 理 行 业 中 一 直 都 受 到 环 保 工 作 者 们的 青 睐 ， 由 于 其 具 有 良 好 的 去 除 效 果 ， 更 高 的 反 应 速 率 和 对 毒 性 物 质 更 好 的适 应 ， 更 重 要 的 是 由 于 其 相 对 好 氧 生 物 处 理 废 水 来 说 不 需 要 为 氧 的 传 递 提 供大 量 的 能 耗 ， 使 得 厌 氧 生 物 处 理 在 水 处 理 行 业 中 应 用 十 分 广 泛 。 但 由 于 总 体 反 应 式 基 于 莫 诺 方 程 的 厌 氧 处 理 受 到 低 浓 度 废 水 Ks 的 限 制 ，所 以 厌 氧 在 处

5、 理 低 浓 度 废 水 方 面 没 有 太 大 的 空 间 ， 可 最 近 的 一 些 报 道 和 试 验表 明 ， 厌 氧 如 果 提 供 合 适 的 外 部 条 件 ， 在 处 理 低 浓 度 废 水 方 面 仍 然 有 非 常 高的 处 理 效 果 。 我 们 可 以 根 据 厌 氧 反 应 的 原 理 加 以 动 力 学 方 程 推 导 出 厌 氧 生 物 处 理 低 浓度 废 水 尤 其 在 处 理 生 活 污 水 方 面 的 合 适 条 件 。 二 、 厌 氧 反 应 四 个 阶 段 一 般 来 说 ， 废 水 中 复 杂 有 机 物 物 料 比 较 多 ， 通 过 厌 氧 分

6、解 分 四 个 阶 段 加以 降 解 ： （ 1） 水 解 阶 段 ： 高 分 子 有 机 物 由 于 其 大 分 子 体 积 ， 不 能 直 接 通 过 厌 氧 菌的 细 胞 壁 ， 需 要 在 微 生 物 体 外 通 过 胞 外 酶 加 以 分 解 成 小 分 子 。 废 水 中 典 型 的有 机 物 质 比 如 纤 维 素 被 纤 维 素 酶 分 解 成 纤 维 二 糖 和 葡 萄 糖 ， 淀 粉 被 分 解 成 麦芽 糖 和 葡 萄 糖 ， 蛋 白 质 被 分 解 成 短 肽 和 氨 基 酸 。 分 解 后 的 这 些 小 分 子 能 够 通过 细 胞 壁 进 入 到 细 胞 的 体

7、内 进 行 下 一 步 的 分 解 。 （ 2） 酸 化 阶 段 ： 上 述 的 小 分 子 有 机 物 进 入 到 细 胞 体 内 转 化 成 更 为 简 单 的化 合 物 并 被 分 配 到 细 胞 外 ， 这 一 阶 段 的 主 要 产 物 为 挥 发 性 脂 肪 酸 （ VFA） ，同 时 还 有 部 分 的 醇 类 、 乳 酸 、 二 氧 化 碳 、 氢 气 、 氨 、 硫 化 氢 等 产 物 产 生 。 （ 3） 产 乙 酸 阶 段 ： 在 此 阶 段 ， 上 一 步 的 产 物 进 一 步 被 转 化 成 乙 酸 、 碳 酸 、氢 气 以 及 新 的 细 胞 物 质 。 （ 4）

8、 产 甲 烷 阶 段 ： 在 这 一 阶 段 ， 乙 酸 、 氢 气 、 碳 酸 、 甲 酸 和 甲 醇 都 被 转化 成 甲 烷 、 二 氧 化 碳 和 新 的 细 胞 物 质 。 这 一 阶 段 也 是 整 个 厌 氧 过 程 最 为 重 要的 阶 段 和 整 个 厌 氧 反 应 过 程 的 限 速 阶 段 。 再 上 述 四 个 阶 段 中 ， 有 人 认 为 第 二 个 阶 段 和 第 三 个 阶 段 可 以 分 为 一 个 阶段 ， 在 这 两 个 阶 段 的 反 应 是 在 同 一 类 细 菌 体 类 完 成 的 。 前 三 个 阶 段 的 反 应 速度 很 快 ， 如 果 用 莫

9、 诺 方 程 来 模 拟 前 三 个 阶 段 的 反 应 速 率 的 话 ， Ks（ 半 速 率常 数 ） 可 以 在 50mg/l 以 下 ， 可 以 达 到 5KgCOD/KgMLSS.d。 而 第 四 个 反 应阶 段 通 常 很 慢 ， 同 时 也 是 最 为 重 要 的 反 应 过 程 ， 在 前 面 几 个 阶 段 中 ， 废 水 的中 污 染 物 质 只 是 形 态 上 发 生 变 化 ， COD 几 乎 没 有 什 么 去 除 ， 只 是 在 第 四 个 阶段 中 污 染 物 质 变 成 甲 烷 等 气 体 ， 使 废 水 中 COD 大 幅 度 下 降 。 同 时 在 第 四

10、 个阶 段 产 生 大 量 的 碱 度 这 与 前 三 个 阶 段 产 生 的 有 机 酸 相 平 衡 ， 维 持 废 水 中 的PH 稳 定 ， 保 证 反 应 的 连 续 进 行 。 三 水 解 反 应 水 解 可 定 义 为 复 杂 的 非 溶 解 性 的 聚 合 物 被 转 化 成 简 单 的 溶 解 性 单 体 和 二聚 体 的 过 程 。 水 解 反 应 针 对 不 同 的 废 水 类 型 差 别 很 大 ， 这 要 取 决 于 胞 外 酶 能否 有 效 的 接 触 到 底 物 。 因 此 ， 大 的 颗 粒 比 小 颗 粒 底 物 要 难 降 解 很 多 ， 比 如 造纸 废 水

11、 、 印 染 废 水 和 制 药 废 水 的 木 质 素 、 大 分 子 纤 维 素 就 很 难 水 解 。 水 解 速 度 的 可 由 以 下 动 力 学 方 程 加 以 描 述 ： = o/(1+Kh.T) 可 降 解 的 非 溶 解 性 底 物 浓 度 （ g/l） ； o非 溶 解 性 底 物 的 初 始 浓 度 （ g/l） ； Kh水 解 常 数 （ d 1） ； T停 留 时 间 （ d） 。 一 般 来 说 ， 影 响 Kh 的 因 素 很 多 ， 很 难 确 定 一 个 特 定 的 方 程 来 求 解Kh， 但 我 们 可 以 根 据 一 些 特 定 条 件 的 Kh， 反

12、推 导 出 水 解 反 应 器 的 容 积 和 最佳 反 应 条 件 。 在 实 际 工 程 实 施 中 ， 有 条 件 的 话 ， 最 好 针 对 要 处 理 的 废 水 作 一些 Kh 的 测 试 工 作 。 通 过 对 国 内 外 一 些 报 道 的 研 究 ， 提 出 在 低 温 下 水 解 对 脂肪 和 蛋 白 质 的 降 解 速 率 非 常 慢 ， 这 个 时 候 ， 可 以 不 考 虑 厌 氧 处 理 方 式 。 对 于生 活 污 水 来 说 ， 在 温 度 15 的 情 况 下 ， Kh=0.2 左 右 。 但 在 水 解 阶 段 我 们 不 需要 过 多 的 COD 去 除

13、效 果 ， 而 且 在 一 个 反 应 器 中 你 很 难 严 格 的 把 厌 氧 反 应 的 几个 阶 段 区 分 开 来 ， 一 旦 停 留 时 间 过 长 ， 对 工 程 的 经 济 性 就 不 太 实 用 。 如 果 就单 独 的 水 解 反 应 针 对 生 活 污 水 来 说 ， COD 可 以 控 制 到 0.1 的 去 除 效 果 就 可以 了 。 把 这 些 参 数 和 给 定 的 条 件 代 入 到 水 解 动 力 学 方 程 中 ， 可 以 得 到 停 留 水 解停 留 时 间 ： T=13.44h 这 对 于 水 解 和 后 续 阶 段 处 于 一 个 反 应 器 中 厌

14、 氧 处 理 单 元 来 说 是 一 个 很 短的 时 间 ， 在 实 际 工 程 中 也 完 全 可 以 实 现 。 如 果 有 条 件 的 地 方 我 们 可 以 适 当 提高 废 水 的 反 应 温 度 ， 这 样 反 应 时 间 还 会 大 大 缩 短 。 而 且 一 般 对 于 城 市 污 水 来说 ， 长 的 排 水 管 网 和 废 水 中 本 生 的 生 物 多 样 性 ， 所 以 当 废 水 流 到 废 水 处 理 场时 ， 这 个 过 程 也 在 很 大 程 度 上 完 成 ， 到 目 前 为 止 还 没 有 看 到 关 于 水 解 作 为 生活 污 水 厌 氧 反 应 的

15、限 速 报 道 。 四 发 酵 酸 化 反 应 发 酵 可 以 被 定 义 为 有 机 化 合 物 既 作 为 电 子 受 体 也 作 为 电 子 供 体 的 生 物 降解 过 程 ， 在 此 过 程 中 有 机 物 被 转 化 成 以 挥 发 性 脂 肪 酸 为 主 的 末 端 产 物 。 酸 化 过 程 是 由 大 量 的 、 多 种 多 样 的 发 酵 细 菌 来 完 成 的 ， 在 这 些 细 菌 中 大部 分 是 专 性 厌 氧 菌 ， 只 有 1%是 兼 性 厌 氧 菌 ， 但 正 是 这 1%的 兼 性 菌 在 反 应 器受 到 氧 气 的 冲 击 时 ， 能 迅 速 消 耗 掉

16、 这 些 氧 气 ， 保 持 废 水 低 的 氧 化 还 原 电 位 ，同 时 也 保 护 了 产 甲 烷 菌 的 运 行 条 件 。 酸 化 过 程 的 底 物 取 决 于 厌 氧 降 解 的 条 件 、 底 物 种 类 和 参 与 酸 化 的 微 生 物种 群 。 对 于 一 个 稳 态 的 反 应 器 来 说 ， 乙 酸 、 二 氧 化 碳 、 氢 气 则 是 酸 化 反 应 的最 主 要 产 物 。 这 些 都 是 产 甲 烷 阶 段 所 需 要 的 底 物 。 在 这 个 阶 段 产 生 两 种 重 要 的 厌 氧 反 应 是 否 正 常 的 底 物 就 是 挥 发 性 脂 肪 酸（

17、 VFA） 和 氨 氮 。 VFA 过 高 会 使 废 水 的 PH 下 降 ， 逐 渐 影 响 到 产 甲 烷 菌 的 正 常进 行 ， 使 产 气 量 减 小 ， 同 时 整 个 反 应 的 自 然 碱 度 也 会 较 少 ， 系 统 平 衡 PH的 能 力 减 弱 ， 整 个 反 应 会 形 成 恶 性 循 环 ， 使 得 整 个 反 应 器 最 终 失 败 。 氨 氮 它起 到 一 个 平 衡 的 作 用 ， 一 方 面 ， 它 能 够 中 和 一 部 分 VFA， 使 废 水 PH 具 有 更大 的 缓 冲 能 力 ， 同 时 又 给 生 物 体 合 成 自 生 生 长 需 要 的

18、营 养 物 质 ， 但 过 高 的 氨氮 会 给 微 生 物 带 来 毒 性 ， 废 水 中 的 氨 氮 主 要 是 由 于 蛋 白 质 的 分 解 带 来 的 ， 典型 的 生 活 污 水 中 含 有 20-50mg/l 左 右 的 氨 氮 ， 这 个 范 围 是 厌 氧 微 生 物 非 常 理想 的 范 围 。 另 外 一 个 重 要 指 标 就 是 废 水 中 氢 气 的 浓 度 ， 以 含 碳 17 的 脂 肪 酸 降 解 为例 ： CH3(CH2)15COO-+14H2O 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H+14 脂 肪 酸 的 降 解 都 会 产 生 大 量 的 氢 气

19、， 如 果 要 使 上 述 反 应 得 以 正 常 进 行 ，必 须 在 下 一 反 应 中 消 耗 掉 足 够 的 氢 气 ， 来 维 持 这 一 反 应 的 平 衡 。 如 果 废 水 的氢 气 指 标 过 高 ， 表 明 废 水 的 产 甲 烷 反 应 已 经 受 到 严 重 抑 制 ， 需 要 进 行 修 复 ，一 般 来 说 氢 气 浓 度 升 高 是 伴 随 PH 指 标 降 低 的 ， 所 以 不 难 监 测 到 废 水 中 氢 气的 变 化 情 况 ， 但 废 水 本 身 有 一 定 的 缓 冲 能 力 ， 所 以 完 全 通 过 PH 下 降 来 判 断氢 气 浓 度 的 变

20、 化 有 一 定 的 滞 后 性 ， 所 以 通 过 监 测 废 水 中 氢 气 浓 度 的 变 化 是 对整 个 反 应 器 反 应 状 态 一 个 最 快 捷 的 表 现 形 式 。 五 产 乙 酸 反 应 发 酵 阶 段 的 产 物 挥 发 性 脂 肪 酸 VFA 在 产 乙 酸 阶 段 进 一 步 降 解 成 乙 酸 ， 其常 用 反 应 式 如 以 下 几 种 ： CH3CHOHCOO-+2H2O CH3COO-+HCO3-+H+2H2 G0=-4.2KJ/MOL CH3CH2OH+H2O CH3COO-+H+2H2O G0=9.6KJ/MOL CH3CH2CH2COO-+2H2O

21、2CH3COO-+H+2H2 G0=48.1KJ/MOL CH3CH2COO-+3H2O CH3COO-+HCO3-+H+3H2 G0=76.1KJ/MOL 4CH3OH+2CO2 3CH3COO-+2H2O G0=-2.9KJ/MOL 2HCO3-+4H2+H+ CH3COO-+4H2O G0=-70.3KJ/MOL 从 上 面 的 反 应 方 程 式 可 以 看 出 ， 乙 醇 、 丁 酸 和 丙 酸 不 会 被 降 解 ， 但 由 于后 续 反 应 中 氢 的 消 耗 ， 使 得 反 应 能 够 向 右 进 行 ， 在 一 阶 段 ， 氢 的 平 衡 显 得 更加 重 要 ， 同 时 后

22、 续 的 产 甲 烷 过 程 为 这 一 阶 段 的 转 化 提 供 能 量 。 实 际 上 这 一 阶段 和 前 面 的 发 酵 阶 段 都 是 由 同 一 类 细 菌 完 成 ， 都 在 细 菌 体 内 进 行 ， 并 且 产 物排 放 到 水 体 中 ， 界 限 并 没 有 十 分 清 楚 ， 在 设 计 反 应 器 时 ， 没 有 足 够 的 理 由 把他 们 分 开 。 六 产 甲 烷 反 应 在 厌 氧 反 应 中 ， 大 约 有 70%左 右 的 甲 烷 由 乙 酸 歧 化 菌 产 生 ， 这 也 是 这 几个 阶 段 中 遵 循 莫 诺 方 程 反 应 的 阶 段 。 另 一

23、类 产 生 甲 烷 的 微 生 物 是 由 氢 气 和 二 氧 化 碳 形 成 的 。 在 正 常 条 件 下 ，他 们 大 约 占 30%左 右 。 其 中 约 有 一 般 的 嗜 氢 细 菌 也 能 利 用 甲 酸 产 生 甲 烷 。 最主 要 的 产 甲 烷 过 程 反 应 有 ： CH3COO-+H2O CH4+HCO3- G0=-31.0KJ/MOL HCO3-+H+4H2 CH4+3H2O G0=-135.6KJ/MOL 4CH3OH 3CH4+CO2+2H2O G0=-312KJ/MOL 4HCOO-+2H+ CH4+CO2+2HCO3- G0=-32.9KJ/MOL 在 甲 烷

24、 的 形 成 过 程 中 ， 主 要 的 中 间 产 物 是 甲 基 辅 酶 M（ CH3-S-CH2-SO3-） 。 这 个 过 程 可 用 以 下 图 示 所 标 ： 在 甲 基 辅 酶 M 还 原 成 甲 烷 的 过 程 中 ， 需 要 作 用 非 常 重 要 的 甲 基 还 原 酶 ，其 中 含 有 重 要 的 金 属 离 子 Ni+。 这 对 生 活 污 水 来 说 是 比 较 缺 乏 微 量 金 属 离 子 ，所 以 在 生 活 污 水 的 厌 氧 生 物 处 理 过 程 中 补 充 一 定 的 微 量 金 属 离 子 是 非 常 必 要的 。 七 低 浓 度 废 水 反 应 速

25、率 的 选 择 以 生 活 污 水 为 例 ， 一 般 来 说 影 响 废 水 厌 氧 反 应 速 率 的 因 素 有 很 多 ， 包 括反 应 温 度 、 废 水 的 毒 性 、 原 水 基 质 浓 度 、 原 水 的 PH 值 、 传 质 效 率 、 营 养 物质 的 平 衡 、 微 量 元 素 的 催 化 作 用 等 等 。 对 于 生 活 污 水 来 说 ， 影 响 比 较 大 的 因素 有 反 应 温 度 、 原 水 的 基 质 浓 度 、 传 质 效 率 以 及 微 量 元 素 的 催 化 。 因 为 生 活污 水 的 营 养 比 和 PH 值 被 公 认 为 非 常 适 合 生

26、物 的 生 长 的 。 在 前 面 的 叙 述 中 ，已 经 提 及 了 厌 氧 反 应 的 前 三 个 阶 段 对 于 生 活 污 水 来 说 ， 很 快 就 可 以 完 成 ， 尤其 水 解 阶 段 ， 不 存 在 传 质 的 限 制 ， 同 时 通 常 长 距 离 的 管 网 也 给 水 解 提 供 了 足够 的 时 间 。 因 此 我 们 提 出 的 厌 氧 处 理 低 浓 度 废 水 设 计 思 想 中 ， 主 要 考 虑 产 甲烷 过 程 作 为 限 速 步 骤 。 由 于 产 甲 烷 阶 段 遵 循 莫 诺 方 程 ， 整 个 速 率 的 确 定 以 莫 诺 方 程 为 基 础

27、。 在上 式 中 ， 很 难 把 总 体 反 应 的 Ks 值 估 算 出 来 ， 因 为 它 受 到 的 影 响 因 素 很 多 ，对 于 不 同 类 型 的 废 水 差 别 很 大 。 对 于 生 活 污 水 来 说 可 以 根 据 不 同 的 单 个 因 素影 响 列 成 很 多 分 式 莫 诺 方 程 ， 最 后 各 式 相 乘 再 加 上 修 正 系 数 ， 这 个 方 程 可 以得 出 比 较 接 近 的 Ks 值 ， 作 为 厌 氧 处 理 生 活 污 水 时 的 参 考 设 计 数 据 。 具 体 思 想 如 下 ： 1、 假 定 条 件 ： a、 厌 氧 处 理 该 污 水

28、过 程 中 主 要 受 温 度 、 传 质 速 率 、 基 质浓 度 以 及 微 量 元 素 的 影 响 ； b、 微 量 元 素 可 以 通 过 外 界 条 件 的 干 预 给 予 补 充 ；c、 反 应 器 为 一 体 化 反 应 器 ； d、 产 甲 烷 单 元 反 应 也 近 似 遵 循 莫 诺 方 程 。 2、 模 型 总 体 方 程 Kst 温 度 响 应 半 反 应 速 率 常 数 mg/l Ksv 传 质 速 率 半 反 应 速 率 常 数 mg/l K 修 正 系 数 在 上 式 中 ， Kst 针 对 不 同 的 废 水 是 可 以 确 定 的 ， Ksv 对 不 同 的

29、反 应 器 差别 比 较 大 ， 我 们 可 以 通 过 外 界 干 预 给 以 降 低 到 一 固 定 值 偏 差 不 大 的 范 围 内 ，比 如 通 过 强 制 搅 拌 或 是 提 高 反 应 器 的 高 径 比 ， 出 水 回 流 都 是 比 较 好 的 解 决 办法 。 通 过 众 多 的 工 程 实 例 以 及 文 献 报 道 ， 初 步 确 定 Kst 在 15 摄 氏 度 时 针 对生 活 污 水 值 为 3200mg/l 左 右 。 Ksv 在 有 搅 拌 足 够 的 情 况 下 15 摄 氏 度 时 针对 生 活 污 水 值 为 532mg/l。 K 值 在 重 庆 地 区

30、 可 以 取 0.85， max 按 照 碳 水 化合 物 可 取 5KgCOD/KgMLSS.d， 这 样 针 对 进 水 浓 度 为 300mg/l 的 生 活 污 水 最大 反 应 速 率 为 ： 1=5KgCOD/KgMLSS.d（ 300/（ 3200+300） ） （ 300/（ 532+300） ）0.85 =0.132 KgCOD/KgMLSS.d 在 一 体 式 反 应 器 中 由 于 出 水 浓 度 很 低 ， 导 致 总 体 反 应 速 率 降 低 ， 但对 于 几 种 高 效 厌 氧 反 应 器 （ 包 括 UASB、 EGSB、 IC 内 循 环 反 应 器 、 流

31、化 床 、上 流 式 厌 氧 生 物 滤 池 ） 可 以 假 设 其 为 推 流 式 厌 氧 反 应 器 ， 浓 度 随 反 应 器 高 度的 增 加 均 匀 的 减 少 ， 即 反 应 器 中 的 浓 度 分 布 与 高 度 成 反 比 。 这 样 我 们 可 以 通过 设 定 的 出 水 浓 度 计 算 一 个 反 应 器 最 低 反 应 速 率 ， 最 后 取 平 均 值 就 得 到 整 个反 应 器 的 平 均 反 应 速 率 。 同 样 根 据 前 面 的 莫 诺 模 型 ， 得 出 出 水 COD=80mg/l 的 厌 氧 反 应 速 率 ： 2=5KgCOD/KgMLSS.d（

32、80/（ 3200+80） ） （ 80/（ 532+80） ）0.85 =0.014 KgCOD/KgMLSS.d 所 以 反 应 器 的 平 均 反 应 速 率 为 =（ 1+ 2） /2=0.073 KgCOD/KgMLSS.d 如 果 我 们 能 够 在 反 应 器 内 保 持 稳 定 的 污 泥 浓 度 为 20KgMLSS/m3， 则 整个 反 应 器 的 容 积 反 应 速 率 为 FV=0.073 KgCOD/KgMLSS.d20KgMLSS/m3 =1.46 KgCOD/m3.d 在 实 际 反 应 器 的 设 计 时 ， 需 要 考 虑 污 泥 、 气 体 、 液 体 分

33、离 的 容 积 ， 反 应部 分 容 积 只 占 整 个 反 应 器 容 积 的 40%， 这 样 实 际 整 个 反 应 器 设 计 平 均 负 荷 变为 ： FV=1.46 KgCOD/m3.d0.4=0.99 KgCOD/m3.d 核 算 停 留 时 间 为 ： HRT=7.5h 八 中 试 与 工 程 应 用 应 注 意 的 问 题 通 过 上 述 实 验 室 里 理 论 的 研 究 和 推 断 ， 采 用 新 型 高 效 厌 氧 反 应 器 处 理 城市 污 水 完 全 是 可 行 的 。 在 中 试 和 工 程 设 计 中 ， 我 们 应 该 从 上 述 分 析 角 度 出 发 ，

34、完 善 厌 氧 系 统 ， 以 下 措 施 是 必 要 的 ： 1、 在 反 应 器 的 形 式 上 优 先 考 虑 推 流 式 的 活 塞 反 应 器 ； 2、 为 了 减 少 低 浓 度 时 ， 基 质 传 质 速 率 （ 包 括 液 相 中 的 有 机 物 向 菌 胶 团 或颗 粒 污 泥 传 质 以 及 细 胞 壁 外 向 细 胞 壁 内 传 质 ） 对 整 个 反 应 速 率 的 影 响 ， 在 反应 器 底 部 投 加 一 定 数 量 的 活 性 炭 作 为 载 体 是 非 常 有 必 要 的 ， 但 考 虑 到 沼 气 和布 水 的 影 响 ， 投 加 数 量 不 宜 过 多 ，

35、 初 步 考 虑 为 40g/L 颗 粒 状 活 性 炭 ； 3、 建 议 在 反 应 器 的 上 部 设 置 气 、 水 、 固 三 相 分 离 系 统 ； 4、 设 置 一 套 完 善 的 出 水 回 流 系 统 ， 并 可 以 调 节 回 流 量 ， 用 仪 表 显 示 并 控制 ； 5、 出 水 设 置 MLSS 浓 度 计 加 以 监 测 ， 随 时 了 解 反 应 器 的 污 泥 情 况 ； 6、 在 反 应 器 的 底 部 、 中 部 、 顶 部 设 置 碱 度 监 测 系 统 ， 随 时 监 测 反 应 器 内的 生 物 反 应 条 件 ； 7、 设 置 一 套 启 动 用 的

36、 营 养 物 质 和 微 量 元 素 添 加 系 统 是 十 分 有 必 要 的 ； 8、 设 置 温 度 传 感 器 ， 了 解 原 水 水 温 的 变 化 对 反 应 器 的 冲 击 影 响 ； 9、 进 水 设 置 流 量 传 感 器 和 有 机 物 在 线 监 测 仪 器 ， 并 通 过 程 序 加 以 显 示 到中 央 控 制 室 中 ， 随 时 计 算 进 水 污 泥 负 荷 以 及 上 升 流 速 ； 10、 必 要 的 预 处 理 措 施 ， 比 如 除 渣 处 理 措 施 ； 11、 在 北 方 的 废 水 处 理 系 统 ， 反 应 器 建 议 修 建 在 室 内 或 采

37、取 严 密 的 保 温措 施 ； 12、 其 他 必 要 的 辅 助 系 统 ， 如 消 除 泥 水 界 面 泥 渣 层 的 喷 淋 系 统 。 同 样 ， 一 套 设 计 好 的 系 统 ， 没 有 按 照 反 应 机 理 进 行 的 启 动 ， 是 不 能 称 之为 成 功 的 系 统 的 ， 在 这 里 ， 根 据 一 些 工 程 实 践 以 及 国 内 外 一 些 报 道 ， 笔 者 对厌 氧 处 理 低 浓 度 废 水 时 启 动 提 出 一 些 参 考 性 建 议 （ 针 对 生 活 污 水 ） ： 1、 启 动 时 ， 先 投 加 载 体 ， 在 投 加 污 泥 ， 污 泥 的

38、数 量 按 照25KgMLVSS/m3 池 容 计 算 ， 投 加 时 的 污 泥 必 须 通 过 筛 网 进 行 粗 渣 的 清 除 （ 这 一点 非 常 重 要 ） ； 2、 由 于 原 水 具 有 比 较 好 的 生 化 性 ， 进 水 不 需 要 驯 化 ， 但 第 一 次 进 水 进 满池 体 后 ， 停 止 进 水 ， 通 过 临 时 配 备 的 水 下 搅 拌 机 进 行 池 底 强 制 搅 拌 ， 连 续8 个 小 时 搅 拌 以 上 ， 停 止 搅 拌 静 止 8 个 小 时 ， 通 过 排 泥 管 排 除 池 体 标 高 2米 以 上 的 污 泥 ， 再 搅 拌 8 个 小

39、 时 ， 这 8 个 小 时 同 时 按 照 比 例 投 加 氮 肥 和 磷肥 ， 投 加 微 量 金 属 元 素 ， 保 证 池 内 液 相 中 的 COD； 3、 24 个 小 时 后 ， 开 始 按 设 计 负 荷 进 水 并 采 取 一 定 的 出 水 回 流 ， 回 流 比根 据 反 应 器 的 高 度 调 整 ； （ 注 意 ， 出 水 带 出 来 的 污 泥 不 要 回 流 ） 4、 24 个 小 时 后 ， 减 少 回 流 比 ， 保 证 出 水 不 带 泥 ， 如 果 出 水 继 续 带 你 就停 止 回 流 ， 并 进 行 污 泥 回 流 ， 同 时 投 加 营 养 物 质

40、 ； 5、 连 续 这 样 运 行 一 个 星 期 ， 随 时 监 测 各 项 出 水 指 标 ， 以 便 正 确 反 应 反 应器 内 生 物 的 反 应 状 态 6、 作 一 些 镜 检 。 九 结 论 通 过 对 厌 氧 微 生 物 处 理 污 水 的 机 理 研 究 得 出 ， 厌 氧 在 常 温 状 态 下 处 理 城市 污 水 是 有 可 能 的 ， 我 们 在 实 际 中 由 于 种 种 非 生 物 本 身 反 应 的 原 因 而 错 过 了利 用 厌 氧 处 理 城 市 污 水 的 机 会 ， 并 且 在 国 外 已 经 有 了 成 功 的 厌 氧 处 理 城 市污 水 的 情 况 ， 出 水 COD40mg/l。 完 全 能 满 足 有 机 物 排 放 标 准 ， 如 果 加 上 简短 脱 硝 曝 气 工 艺 （ 在 去 除 了 BOD 后 ， 只 需 要 1.5H 的 时 间 就 可 以 进 行 NH3-N到 NO-N 的 转 化 ） ， 就 是 一 个 非 常 适 合 中 国 国 情 的 低 浓 度 废 水 处 理 工 艺 ， 但在 设 计 中 ， 应 详 细 认 真 的 作 出 设 计 前 的 调 查 和 设 计 后 的 启 动 工 作 。