污水的厭氧生物處理方法

【資料簡(jiǎn)介】

zui早的厭氧生物處理構(gòu)筑物是化糞池，近年開發(fā)的有厭氧生物濾池、厭氧接觸法，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，分段消化法等。

一、化糞池

    化糞池用于處理來自廁所的糞便污水。曾廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。尚可用于郊區(qū)的別墅式建筑。

    （圖7-1）示化糞池的一種構(gòu)造方式。污水進(jìn)入*室，水中懸浮物或沉于池底、或浮于池面；池水一般分為三層，上層為浮渣層，下層為污泥層，中間為水流。然后，污水進(jìn)入第二室，阻攔底泥和浮渣流出池子。污水在池內(nèi)的停留時(shí)間一般為12-24h。污泥在池內(nèi)進(jìn)行厭氧消化，一般半年左右清除一次。出水不能直接排放水體。常在綠地下設(shè)滲水系統(tǒng)，排除化糞池出水。

二、厭氧生物濾池

    厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，如（圖7-2）所示，污水從池底進(jìn)入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時(shí)間可長達(dá) 100d左右。濾料可采用拳狀石質(zhì)濾料，如碎石、卵石等，粒徑在40m左右，也可使用塑料填料。塑料填料具有較高的空隙率，重量也輕，但價(jià)格較貴。

    根據(jù)對(duì)一些有機(jī)廢水的試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)溫度在 25℃一35℃時(shí)，在使用拳狀濾料時(shí)，體積負(fù)荷率可達(dá)到3～6kgCOD/ m3·d；在使用塑料填料時(shí)，體積負(fù)荷率可達(dá)到3-10kgCOD/ m3·d。

（表7-1）是某制藥廢水小型試驗(yàn)的結(jié)果。廢水在進(jìn)入濾池前先用Na0H調(diào)節(jié)pH值至6.8，并補(bǔ)充養(yǎng)料N和P。在連續(xù)運(yùn)行的六個(gè)月內(nèi)，沒有排放污泥。

    厭氧生物濾池的主要優(yōu)點(diǎn)是：處理能力較高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度；不需另設(shè)泥水分離設(shè)備，出水SS較低；設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等。它的主要缺點(diǎn)是；濾料費(fèi)用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，沒有簡(jiǎn)單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。

三、厭氧接觸法

    對(duì)于懸浮物較高的有機(jī)廢水，可以采用厭氧接觸法，其流程（圖7-3）。廢水*人混合接觸池（消化池）與回流的厭氧污泥相混合，然后經(jīng)真空脫氣器而流人沉淀池。接觸池中的污泥濃度要求很高，在12000～15000mg/L左右，因此污泥回流量很大，一般是廢水流量的2～3倍。

    厭氧接觸法實(shí)質(zhì)上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法對(duì)懸浮物高的有機(jī)廢水（如肉類加工廢水等）效果很好，懸浮顆粒成為微生物的載體，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接觸池中，要進(jìn)行適當(dāng)攪拌以使污泥保持懸浮狀態(tài)。攪拌可以用機(jī)械方法，也可以用泵循環(huán)池水。據(jù)報(bào)道，肉類加工廢水（BOD5約1000～1800mg/L）在中溫消化時(shí)，經(jīng)過6-12h（以廢水人流量計(jì)）消化，BOD5去除率可達(dá)90%以上。

四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器

    上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）是由荷蘭的Lettinga教授等在1972年研制，于1977年開發(fā)的。如（圖7-4），廢水自下而上地通過厭氧污泥床反應(yīng)器。在反應(yīng)器的底部有一個(gè)高濃度（可達(dá)60-80g/L）、高活性的污泥層，大部分的有機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化為CH4和C02。由于氣態(tài)產(chǎn)物（消化氣）的攪動(dòng)和氣泡粘附污泥，在污泥層之上形成一個(gè)污泥懸浮層。反應(yīng)器的上部設(shè)有三相分離器，完成氣、液、固三相（圖7-5） 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的分離。被分離的消化氣從上部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動(dòng)滑落到懸浮污泥層。出水則從澄清區(qū)流出。由于在反應(yīng)器內(nèi)保留了大量厭氧污泥，使反應(yīng)器的負(fù)荷能力很大。對(duì)一般的高濃度有機(jī)廢水，當(dāng)水溫在30℃左右時(shí)，負(fù)荷率可達(dá)10～20kg（COD）/ m3·d。

    試驗(yàn)結(jié)果表明，良好的污泥床，有機(jī)負(fù)荷率和去除率高，不需要攪拌，能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與pH的變化。它是一種有發(fā)展前途的厭氧處理設(shè)備。

    （表7-2）是奧巴雅斯基（A.W.Obayaski）提供的幾種厭氧處理方法比較。

五、分段厭氧處理法

    根據(jù)消化可分階段進(jìn)行的事實(shí)，研究開發(fā)了二段式厭氧處理法，將水解酸化過程和甲烷化過程分開在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，以使兩類微生物都能在各自的zui適條件下生長繁殖。*段的功能是：水解和液化固態(tài)有機(jī)物為有機(jī)酸；緩沖和稀釋負(fù)荷沖擊與有害物質(zhì)，并將截留難降解的固態(tài)物質(zhì)。第二段的功能是：保持嚴(yán)格的厭氧條件和pH值，以利于甲烷菌的生長；降解、穩(wěn)定有機(jī)物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣，并截留懸浮固體，以改善出水水質(zhì)。

二段式厭氧處理法的流程尚無定式，可以采用不同構(gòu)筑物予以組合。例如對(duì)懸浮物高的工業(yè)廢水，采用厭氧接觸法與上流式厭氧污泥床反應(yīng)器串聯(lián)的組合已經(jīng)有成功的經(jīng)驗(yàn)，其流程如（圖7-6）。二段式厭氧處理法具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能承受pH值、毒物等的沖擊，有機(jī)負(fù)荷率高，消化氣中甲烷含量高等特點(diǎn)；但這種方法也有設(shè)備較多，流程和操作復(fù)雜等缺陷。研究表明，二段式并不是對(duì)各種廢水都能提高負(fù)荷率。例如，對(duì)于固態(tài)有機(jī)物低的廢水，不論用一段法或二段法，負(fù)荷率和效果都差不多。

前聯(lián)邦德國漢諾威大學(xué)給水排水研究所在中試規(guī)模上采用二段厭氧處理法處理小麥淀粉廢水。他們采用混和接觸池（無污泥回流）和厭氧濾池分別作為酸化池，又采用厭氧濾池、厭氧接觸法和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器分別作為甲烷化階段反應(yīng)器進(jìn)行了比較試驗(yàn)。酸化階段的溫度為30℃，甲烷化階段的溫度為 35℃～37℃。接種用的污泥是城市污水廠消化污泥。

    采用混和接觸池或厭氧濾池作為酸化反應(yīng)器，效果無明顯差別，得到*酸化產(chǎn)物的條件是：停留時(shí)間0.8～1.5d，此時(shí)，pH值為3.6～4.0，COD負(fù)荷率為 25～50kgCOD/ m3·d。酸化出水可不經(jīng)中和直接進(jìn)入第二段甲烷化。作為甲烷化反應(yīng)器的厭氧濾池有兩個(gè)，一個(gè)用塑料填料填充75%，填料的比表面積為150m2/m3；另一個(gè)僅用塑料填料填充上部25%。經(jīng)過四個(gè)月的運(yùn)行，厭氧濾池的運(yùn)行情況比混合接觸池和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器好。后兩個(gè)反應(yīng)器，由于產(chǎn)氣量過高，大量污泥上浮帶出，無法繼續(xù)運(yùn)行而停止（上流式厭氧污泥床模型的構(gòu)造設(shè)計(jì)可能存在問題）。