1
废水的厌氧处理
The Anaerobic Processes
2
主要内容
? 第一节：厌氧生物处理的基本原理
? 第二节 污水的厌氧生物处理方法
? 第三节 厌氧法的影响因素
? 第四节 厌氧生物处理法的设计
3
第一节：厌氧生物处理的基本原理
?废水厌氧生物处理 是 指在无分子氧条件下通过
厌氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，将废
水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧
化碳等物质的过程，也称为 厌氧消化
(anaerobic digestion) 。
?与好氧过程的根本区别：不以分子态氧作为受
氢体，而以化合态 氧、碳、硫、氮 等作为受氢
体。
?厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，
依靠三大主要类群的细菌，即 水解产酸细菌,
产氢产乙酸细菌 和 产甲烷细菌 的联合作用完成 。
4
厌氧过程可分为四阶段,
生化阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
物态变化 液化（水解） 酸化（ 1） 酸化（ 2） 气 化
生化过程
大分子不溶态
有机物转化为
小分子溶解态
有机物
小分子溶解态
有机物转化为
（ H2+CO2）及
A,B两类产物
B类产物转化为
（ H2+CO2）及
乙酸等
CH4,CO2等
菌 群 发酵细菌 产氢产乙酸细菌 甲烷细菌
发酵工
艺
甲烷发
酵
酸 发 酵 ——
5
?液化阶段
? 显著特征是液态污泥的 pH值迅速下降，
不到 10d，降到最低值；
? 产物中有机酸是主体，在一个月左右，
达到最高值。
?气化阶段
? 产生消化气，主体是 CH4，因此气化阶段
常称甲烷化阶段,CO2也相当多，还有微
量 H2S。
6
? 在工程技术上，研究甲烷细菌的通性是重要的，这将
有助于打破厌氧生物处理过程分阶段的现象，从而最
大限度地缩短处理过程的历时。
? 影响甲烷细菌生长重要环境因素,pH值和温度。
? PH值应在 6,8— 7,2，最适温度在 35℃ 一 38℃ 和 52℃
一 55℃ 各有一个。
? 产乙酸细菌和产甲烷细菌之间严格的共生关系：
? 甲烷细菌是专性厌氧的
? 与产酸菌相比．甲烷茵对温度,pH值、有毒物质等更
为敏感。
因此有人提出，考
虑到这种共生关系，
反应器中的剪切力
要注意控制，不能
在系统内进行连续
的剧烈搅拌
甲 烷 菌
7
第二节 污水的厌氧生物处理方法
?化粪池
?厌氧生物滤池
?厌氧接触法
?上流式厌氧污泥床反应器
?分段厌氧处理法
8
化粪池
? 是最早的厌氧生物处理构筑物
? 厌氧滤池（ anaerobic filter又称 厌氧固定膜
反应器,是 60年代末开发的新型高效厌氧处理
装置。
? 滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密
封。
? 厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通
过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，
废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从
池顶部排出。
厌氧生物滤池
进水可采用升流式，
也可以采用降流式
10
厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的特点：
?缺点：
? 厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进
水部位高。
? 当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度
和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象 。
改进：
?出水回流；
?部分充填载体；
?采用软性填料 。
?优点：
11
?滤池中的微生物量较高，可承受的有机容积负
荷高,COD容积负荷为 2-16 kgCOD/(m3·d)，且
耐冲击负荷能力强；
?废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，
因而有机物去除速度快；
?微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污
泥回流和搅拌设备；
?启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时
间短。
厌氧生物滤池
优点
12
厌氧接触法
? 在混合 接触池（消化池） 后设 沉淀池,将沉淀
污泥回流至消化池，形成了 厌氧接触法
（ anaerobic contact process)。
厌
氧
接
触
法
工
艺
特点
13
特点
?通过污泥回流, 保持消化池内污泥浓度较高, 一般为
10-15g/L,耐冲击能力强；
?消化池的容积负荷较普通消化池高, 水力停留时间比
普通消化池大大缩短, 如常温下, 普通消化池为 15-30天,
而接触法小于 10天；
?可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，
不存在堵塞问题；
?混合液经沉降后，出水水质好，
o 需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备
o 厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离
的缺点 。
厌氧接触法
14
上流式厌氧污泥床反应器
? 由 反应区, 沉淀区 和 气室 三部分组成。
? 上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。
小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。
? 大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，
则一般为矩形，高度一般为 3-8m，其中污泥床
1-2m，污泥悬浮层 2-4m，多用钢结构或钢筋混
凝土结构，
（ UASB upflow anaerobic sludge blanket reactor)
UASB布置结果示意图
布水区
反应区
三相分离区
超高
16
需要全图 cad图
纸
18
19
特点
? 反应器内污泥浓度高, 一般平均污泥浓度为 30-40g/L，
污泥床中的污泥由活性生物量占 70-80％的高度发展的
颗粒污泥 。
? 有机负荷高,水力停留时间短。 中温消化,COD容积负荷一
般为 10-20kg COD/（ m3·d）；
? 反应器内设三相分离器,被沉淀区分离的污泥能自动
回流到反应区，一般无污泥回流设备；
? 无混合搅拌设备。 投产运行正常后，利用本身产生的
沼气和进水来搅动
?污泥床内不填载体, 节省造价及避免堵塞问题。
?反应器内有短流现象, 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。
上流式厌氧污泥床反应器
20
将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内
进行。
?第一段：完成水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和
稀释负荷冲击与有害物质，并截留难降解的固态物质。
反应器可采用简易非密闭装置、在常温、较宽 pH
值范围条件下运行。
?第二段：保持严格的厌氧条件和 pH值，以利于甲烷菌的
生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气。
第二步反应器则要求严格密封、严格控制温度和
pH值范围。
分段厌氧处理法
21
接触消化池 -上流式污泥床两步消化工艺
热交换器
被废水加
热到需要
的温度
水解产酸反应，
控制条件之产
生脂肪酸，尽
量不产生沼气 沉降分离，去除
不溶性有机物
产甲烷阶段，使第一步反
应产生的有机酸生成甲烷
和二氧化碳等最终产物
22
纤维填料厌氧滤池和上流式厌氧污泥床复
合法工艺
23
两步厌氧法具有如下特点,
（ a）耐冲击负荷能力强，运行稳定，避免
了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷；
（ b）两阶段反应不在同一反应器中进行，
互相影响小，可更好地控制工艺条件；
（ c）消化效率高，尤其适于处理含悬浮固
体多、难消化降解的高浓度有机废水。
（ d）但两步法设备较多，流程和操作复杂。
24
其它厌氧处理法
? 厌氧生物转盘：
构造与好氧生物转盘相似,不同之处在于盘片
大部分 (70％以上 )或全 部浸没在废水中，整
个生物转盘设在一个密闭的容器内。
? 厌氧挡板反应器：
从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘不
转动即变成厌氧挡板反应器。
同时，厌氧挡板反应器实质上是一系列升流式
厌氧污泥床，但不设三相分离器 。
25
厌氧生物转盘示意图
? 特点：
?微生物浓度高
?勿需处理水回流
?生物膜经常保持较高的活性
?耐冲击负荷，处理过程稳定性强
?可采用多级串连，各级微生物处于最佳生存条件
?运行管理方便
?盘片成本较高
26
厌氧挡板反应器示意图
特点：
?反应器启动期短。实验表明接种一个月，
就有颗粒污泥形成，两个月可稳定运行。
?避免厌氧滤池等堵塞问题
?避免 UASB因污泥膨胀而发生污泥流失问
题
?不需要搅拌
?不需要载体
27
第三节 厌氧法的影响因素
? 温度条件
? pH值
? 氧化还原电位
? 有机负荷
? 厌氧活性污泥
? 搅拌和混合
? 废水的营养比
? 有毒物质
28
温度对厌氧消化过程的影响
0
2
4
6
8
25 30 35 40 45 50 55 60
温度（℃）
有机物负荷
(g/L
.
d）
0
1
2
3
4
产气量（
L
/
L
.
d）
有机负荷
产气量
29
pH值
? 产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适
宜的 pH值范围较广，在 4.5-8.0之间。
? 产甲烷菌要求环境介质 pH值在中性附近，最
适宜 pH值为 7.0-7.2,pH6.6-7.4较为适宜。
? 在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产
甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持
平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内
的 pH值在 6.5-7.5(最好在 6.8-7.2)的范围内 。
30
氧化还原电位（ ORP）
厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映。
高温厌氧消化系统,适宜氧化还原电位为 -500～ -600mV；
中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统,氧化还原电
位应低于 -300～ -380mV。
产酸细菌,对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在
+100～ -100mV的兼性条件下生长繁殖；
甲烷细菌,最适宜的氧化还原电位为 -350mV或更低。
就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水
而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的值。
31
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 （ kgCOD/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，有机负荷习惯上以 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。
?在通常的情况下,厌氧消化工艺处理高浓度
工业废水的有机负荷：
中温为 2-3 kgCOD/(m3·d)，
在高温下为 4-6 kgCOD /(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 kgCOD/(m3·d)，
可高达 30 kgCOD/(m3·d)。
32
各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介
于 10～ 30gVSS/L之间。
为了保持反应器的生物量不致因流失而减少，
可采用多种措施：
如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流
速度和回流污泥量等。
污泥浓度
33
搅拌和混合
? 通过搅拌：
?消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触
?避免产生分层，促进沼气分离。
?进料迅速与池中原有料液相混匀。
搅拌程度与强度要适当 。
? 搅拌的方法：
? 机械搅拌器搅拌法
? 消化液循环搅拌法
? 沼气循环搅拌法等
沼气循环搅拌，还有利于使沼气中的 CO2作为产甲烷的底物被细菌
利用，提高甲烷的产量
34
废水的营养比
? 厌氧法中碳,氮,磷控制为 200-300:5:1为
宜。
? 在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消
化的影响更为重要。研究表明，合适的
C/N为 10-18:1。
? 有毒物质
? 有毒物质的最高容许浓度与处理系
统的运行方式、污泥驯化程度、废
水特性、操作控制条件等因素有关 。
35
第四节 厌氧生物处理法的设计
? 厌氧生物处理法的设计包括：
? 流程和设备的选择
? 反应器和构筑物的构造和容积的确定
? 需热量的计算和搅拌设备的设计等
36
厌氧法特点,
优点：
（ 1） 应用范围广
? 好氧法一般只适用于中, 低浓度有机废水的处理, 而
厌氧法既适用于高浓度有机废水, 又适用于中, 低浓
度有机废水 。
? 有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的, 但对
厌氧生物处理是可降解的, 如固体有机物, 着色剂蒽醌和
某些偶氮染料等 。
（ 2）能耗低
? 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物
浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生
的沼气可作为能源
37
厌氧法特点：
（ 3） 负荷高
? 通常好氧法的有机容积负荷为 2-4 kgBOD/(m3·d),而厌氧法为
2-lO kgCOD/(m3·d),高的可达 50 kgCOD/(m3·d)。
（ 4） 剩余污泥量少, 且其浓缩性, 脱水性良好
? 好氧法每去除 l kgCOD将产生 0.4-O.6 kg生物量, 而厌氧出去
除 l kgCOD只产生 0.02-0.l kg生物量, 其剩余污泥量只有好氧
法的 5％ -20％ 。
? 同时, 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的 。 因此, 剩余
污泥处理和处置简单, 运行费用低, 甚至可作为肥料, 饲料或
饵料利用 。
（ 5） 氮, 磷营养需要量较少
? 好氧法一般要求 BOD:N:P为 l00:5:1,而厌氧法的 BOD:N:P为
l00:2.5:0.5，
38
厌氧法特点：
（ 6）有杀菌作用
?厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥
中的寄生虫卵、病毒等。
（ 7）污泥易贮存
?厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或
间歇性运转 。
?缺点：
?厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；
?出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，
?厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。
?厌氧过程会产生气味对空气有污染
39
一、流程和设备的选择
? 包括：工艺和设备的选择；消化温度等。
? 几种厌氧处理法的比较：
40
二、厌氧反应器的设计
? 反应器的设计可以在模型试验的基础上，按照所得的
参数值进行计算，也可以按照类似废水的经验值：
? 反应器容积：
NqV V ???
tqV V ??
?对于传统消化法：消化时间 1－ 5d，负荷,1－
3kg(COD)/m3.d,BOD5去除率 50％－ 90％。
?厌氧生物滤池或厌氧接触法，消化时间 0.5-3d，负荷,3－
10 kg(COD)/m3.d。
?上流式厌氧污泥床可采用更高负荷。
?消化气的产气量一般按 0.4－ 0.5Nm3/ kg(COD)
采用中温消化,
41
? 消化池所需热量包括：将废水提高到池温所需热量和
补偿池体所散失的热量。
三、消化池热量的计算
对于一般钢筋混凝土池子，外面加设绝缘层,f(值约为 20－ 25KJ／
h,m2·℃) 。
池体散失热量：
42
第四节 厌氧和好氧技术的联合运用简介
? 高浓度有机废水用一种方法很难处理到要求的
水平。所以需要用厌氧和好氧处理方法联合应
用才能达到好的效果。
? 某制药厂废水的处理工艺：
43
废
水
初次
沉淀
池
换
热
器
上流
式厌
氧污
泥床
生物
接触
氧化
池
二次
沉淀池
出
水
污泥回流
沼气
净化沼气利用
沉渣利用
某制药厂废水处理工艺流程
44
? 采用厌氧与好氧工艺相结合的工艺，还
可以达到生物脱氮、脱磷的目的
? 首先，由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚
硝酸盐：
NH4＋ ＋ O2＋ HCO3- ? NO2-＋ H2CO3＋
H2O＋亚硝酸菌
? 再由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐：
NO2-＋ NH4+＋ H2CO3＋ HCO3-＋ O2
? NO3-＋ H2O＋硝酸菌
45
? 反硝化即脱氮，是在缺氧条件下，通过
脱氮菌的作用，将 亚硝酸盐和硝酸盐还
原成氮气,该反应过程中，反硝化菌需
要有机碳源（如甲醇）作电子供体，利
用 NO3-中的氧进行缺氧呼吸，反应过程可
表示如下：
NO3-＋ CH3OH＋ H2CO3 ?
N2＋ H2O＋ HCO3-＋微生物细胞
NO2-＋ CH3OH＋ H2CO3 ?
N2＋ H2O＋ HCO3-＋微生物细胞
46
? 亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌。
硝化反应需在好氧条件下进行并以氧
作为电子受体。
? 反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧微
生物，其反应需在缺氧的条件下进行。
? 试验表明，对废水首先通过 5-6小时
的强烈曝气，可以完成硝化阶段，然
后再使废水处于 4-5小时无氧状态，
脱氮率可以达 80％以上。
47
48
? 这种脱氮系统的工艺流程是让废水依次经过厌
氧，缺氧、好氧三个阶段，故称为厌氧、缺氧、
好氧脱氮系统，简称 A/A/O系统（也称为 A2/O
系统）。
? 该系统是以去除有机碳、氮和磷为主的废水处
理工艺。
A/A
/O
系
统
流
程
图
49
UTC工艺流程
2010-5-14 50
工艺特点：
? UCT工艺是目前比较流行的厌氧与好氧相结合
的生物除磷工艺流程。
? 它是在 A/A/0工艺的基础上对回流方式作了调
整以后提出的。其与 A/A/0工艺的不同之处在
于它的污泥回流是缺氧池回流到厌氧池，这
样就阻止了处理系统中硝酸盐（ NO3-）进入到
厌氧池而影响在厌氧过程中磷的充分释放。
? 但在运行过程中，须注意当进水中的总氮与
COD的比值较高时，应减少混合液的回流比，
以防止 NO3-进入到厌氧池中。
废水的厌氧处理
The Anaerobic Processes
2
主要内容
? 第一节：厌氧生物处理的基本原理
? 第二节 污水的厌氧生物处理方法
? 第三节 厌氧法的影响因素
? 第四节 厌氧生物处理法的设计
3
第一节：厌氧生物处理的基本原理
?废水厌氧生物处理 是 指在无分子氧条件下通过
厌氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，将废
水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧
化碳等物质的过程，也称为 厌氧消化
(anaerobic digestion) 。
?与好氧过程的根本区别：不以分子态氧作为受
氢体，而以化合态 氧、碳、硫、氮 等作为受氢
体。
?厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，
依靠三大主要类群的细菌，即 水解产酸细菌,
产氢产乙酸细菌 和 产甲烷细菌 的联合作用完成 。
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厌氧过程可分为四阶段,
生化阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
物态变化 液化（水解） 酸化（ 1） 酸化（ 2） 气 化
生化过程
大分子不溶态
有机物转化为
小分子溶解态
有机物
小分子溶解态
有机物转化为
（ H2+CO2）及
A,B两类产物
B类产物转化为
（ H2+CO2）及
乙酸等
CH4,CO2等
菌 群 发酵细菌 产氢产乙酸细菌 甲烷细菌
发酵工
艺
甲烷发
酵
酸 发 酵 ——
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?液化阶段
? 显著特征是液态污泥的 pH值迅速下降，
不到 10d，降到最低值；
? 产物中有机酸是主体，在一个月左右，
达到最高值。
?气化阶段
? 产生消化气，主体是 CH4，因此气化阶段
常称甲烷化阶段,CO2也相当多，还有微
量 H2S。
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? 在工程技术上，研究甲烷细菌的通性是重要的，这将
有助于打破厌氧生物处理过程分阶段的现象，从而最
大限度地缩短处理过程的历时。
? 影响甲烷细菌生长重要环境因素,pH值和温度。
? PH值应在 6,8— 7,2，最适温度在 35℃ 一 38℃ 和 52℃
一 55℃ 各有一个。
? 产乙酸细菌和产甲烷细菌之间严格的共生关系：
? 甲烷细菌是专性厌氧的
? 与产酸菌相比．甲烷茵对温度,pH值、有毒物质等更
为敏感。
因此有人提出，考
虑到这种共生关系，
反应器中的剪切力
要注意控制，不能
在系统内进行连续
的剧烈搅拌
甲 烷 菌
7
第二节 污水的厌氧生物处理方法
?化粪池
?厌氧生物滤池
?厌氧接触法
?上流式厌氧污泥床反应器
?分段厌氧处理法
8
化粪池
? 是最早的厌氧生物处理构筑物
? 厌氧滤池（ anaerobic filter又称 厌氧固定膜
反应器,是 60年代末开发的新型高效厌氧处理
装置。
? 滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密
封。
? 厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通
过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，
废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从
池顶部排出。
厌氧生物滤池
进水可采用升流式，
也可以采用降流式
10
厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的特点：
?缺点：
? 厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进
水部位高。
? 当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度
和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象 。
改进：
?出水回流；
?部分充填载体；
?采用软性填料 。
?优点：
11
?滤池中的微生物量较高，可承受的有机容积负
荷高,COD容积负荷为 2-16 kgCOD/(m3·d)，且
耐冲击负荷能力强；
?废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，
因而有机物去除速度快；
?微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污
泥回流和搅拌设备；
?启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时
间短。
厌氧生物滤池
优点
12
厌氧接触法
? 在混合 接触池（消化池） 后设 沉淀池,将沉淀
污泥回流至消化池，形成了 厌氧接触法
（ anaerobic contact process)。
厌
氧
接
触
法
工
艺
特点
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特点
?通过污泥回流, 保持消化池内污泥浓度较高, 一般为
10-15g/L,耐冲击能力强；
?消化池的容积负荷较普通消化池高, 水力停留时间比
普通消化池大大缩短, 如常温下, 普通消化池为 15-30天,
而接触法小于 10天；
?可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，
不存在堵塞问题；
?混合液经沉降后，出水水质好，
o 需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备
o 厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离
的缺点 。
厌氧接触法
14
上流式厌氧污泥床反应器
? 由 反应区, 沉淀区 和 气室 三部分组成。
? 上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。
小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。
? 大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，
则一般为矩形，高度一般为 3-8m，其中污泥床
1-2m，污泥悬浮层 2-4m，多用钢结构或钢筋混
凝土结构，
（ UASB upflow anaerobic sludge blanket reactor)
UASB布置结果示意图
布水区
反应区
三相分离区
超高
16
需要全图 cad图
纸
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特点
? 反应器内污泥浓度高, 一般平均污泥浓度为 30-40g/L，
污泥床中的污泥由活性生物量占 70-80％的高度发展的
颗粒污泥 。
? 有机负荷高,水力停留时间短。 中温消化,COD容积负荷一
般为 10-20kg COD/（ m3·d）；
? 反应器内设三相分离器,被沉淀区分离的污泥能自动
回流到反应区，一般无污泥回流设备；
? 无混合搅拌设备。 投产运行正常后，利用本身产生的
沼气和进水来搅动
?污泥床内不填载体, 节省造价及避免堵塞问题。
?反应器内有短流现象, 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。
上流式厌氧污泥床反应器
20
将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内
进行。
?第一段：完成水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和
稀释负荷冲击与有害物质，并截留难降解的固态物质。
反应器可采用简易非密闭装置、在常温、较宽 pH
值范围条件下运行。
?第二段：保持严格的厌氧条件和 pH值，以利于甲烷菌的
生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气。
第二步反应器则要求严格密封、严格控制温度和
pH值范围。
分段厌氧处理法
21
接触消化池 -上流式污泥床两步消化工艺
热交换器
被废水加
热到需要
的温度
水解产酸反应，
控制条件之产
生脂肪酸，尽
量不产生沼气 沉降分离，去除
不溶性有机物
产甲烷阶段，使第一步反
应产生的有机酸生成甲烷
和二氧化碳等最终产物
22
纤维填料厌氧滤池和上流式厌氧污泥床复
合法工艺
23
两步厌氧法具有如下特点,
（ a）耐冲击负荷能力强，运行稳定，避免
了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷；
（ b）两阶段反应不在同一反应器中进行，
互相影响小，可更好地控制工艺条件；
（ c）消化效率高，尤其适于处理含悬浮固
体多、难消化降解的高浓度有机废水。
（ d）但两步法设备较多，流程和操作复杂。
24
其它厌氧处理法
? 厌氧生物转盘：
构造与好氧生物转盘相似,不同之处在于盘片
大部分 (70％以上 )或全 部浸没在废水中，整
个生物转盘设在一个密闭的容器内。
? 厌氧挡板反应器：
从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘不
转动即变成厌氧挡板反应器。
同时，厌氧挡板反应器实质上是一系列升流式
厌氧污泥床，但不设三相分离器 。
25
厌氧生物转盘示意图
? 特点：
?微生物浓度高
?勿需处理水回流
?生物膜经常保持较高的活性
?耐冲击负荷，处理过程稳定性强
?可采用多级串连，各级微生物处于最佳生存条件
?运行管理方便
?盘片成本较高
26
厌氧挡板反应器示意图
特点：
?反应器启动期短。实验表明接种一个月，
就有颗粒污泥形成，两个月可稳定运行。
?避免厌氧滤池等堵塞问题
?避免 UASB因污泥膨胀而发生污泥流失问
题
?不需要搅拌
?不需要载体
27
第三节 厌氧法的影响因素
? 温度条件
? pH值
? 氧化还原电位
? 有机负荷
? 厌氧活性污泥
? 搅拌和混合
? 废水的营养比
? 有毒物质
28
温度对厌氧消化过程的影响
0
2
4
6
8
25 30 35 40 45 50 55 60
温度（℃）
有机物负荷
(g/L
.
d）
0
1
2
3
4
产气量（
L
/
L
.
d）
有机负荷
产气量
29
pH值
? 产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适
宜的 pH值范围较广，在 4.5-8.0之间。
? 产甲烷菌要求环境介质 pH值在中性附近，最
适宜 pH值为 7.0-7.2,pH6.6-7.4较为适宜。
? 在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产
甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持
平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内
的 pH值在 6.5-7.5(最好在 6.8-7.2)的范围内 。
30
氧化还原电位（ ORP）
厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映。
高温厌氧消化系统,适宜氧化还原电位为 -500～ -600mV；
中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统,氧化还原电
位应低于 -300～ -380mV。
产酸细菌,对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在
+100～ -100mV的兼性条件下生长繁殖；
甲烷细菌,最适宜的氧化还原电位为 -350mV或更低。
就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水
而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的值。
31
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 （ kgCOD/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，有机负荷习惯上以 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。
?在通常的情况下,厌氧消化工艺处理高浓度
工业废水的有机负荷：
中温为 2-3 kgCOD/(m3·d)，
在高温下为 4-6 kgCOD /(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 kgCOD/(m3·d)，
可高达 30 kgCOD/(m3·d)。
32
各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介
于 10～ 30gVSS/L之间。
为了保持反应器的生物量不致因流失而减少，
可采用多种措施：
如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流
速度和回流污泥量等。
污泥浓度
33
搅拌和混合
? 通过搅拌：
?消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触
?避免产生分层，促进沼气分离。
?进料迅速与池中原有料液相混匀。
搅拌程度与强度要适当 。
? 搅拌的方法：
? 机械搅拌器搅拌法
? 消化液循环搅拌法
? 沼气循环搅拌法等
沼气循环搅拌，还有利于使沼气中的 CO2作为产甲烷的底物被细菌
利用，提高甲烷的产量
34
废水的营养比
? 厌氧法中碳,氮,磷控制为 200-300:5:1为
宜。
? 在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消
化的影响更为重要。研究表明，合适的
C/N为 10-18:1。
? 有毒物质
? 有毒物质的最高容许浓度与处理系
统的运行方式、污泥驯化程度、废
水特性、操作控制条件等因素有关 。
35
第四节 厌氧生物处理法的设计
? 厌氧生物处理法的设计包括：
? 流程和设备的选择
? 反应器和构筑物的构造和容积的确定
? 需热量的计算和搅拌设备的设计等
36
厌氧法特点,
优点：
（ 1） 应用范围广
? 好氧法一般只适用于中, 低浓度有机废水的处理, 而
厌氧法既适用于高浓度有机废水, 又适用于中, 低浓
度有机废水 。
? 有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的, 但对
厌氧生物处理是可降解的, 如固体有机物, 着色剂蒽醌和
某些偶氮染料等 。
（ 2）能耗低
? 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物
浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生
的沼气可作为能源
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厌氧法特点：
（ 3） 负荷高
? 通常好氧法的有机容积负荷为 2-4 kgBOD/(m3·d),而厌氧法为
2-lO kgCOD/(m3·d),高的可达 50 kgCOD/(m3·d)。
（ 4） 剩余污泥量少, 且其浓缩性, 脱水性良好
? 好氧法每去除 l kgCOD将产生 0.4-O.6 kg生物量, 而厌氧出去
除 l kgCOD只产生 0.02-0.l kg生物量, 其剩余污泥量只有好氧
法的 5％ -20％ 。
? 同时, 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的 。 因此, 剩余
污泥处理和处置简单, 运行费用低, 甚至可作为肥料, 饲料或
饵料利用 。
（ 5） 氮, 磷营养需要量较少
? 好氧法一般要求 BOD:N:P为 l00:5:1,而厌氧法的 BOD:N:P为
l00:2.5:0.5，
38
厌氧法特点：
（ 6）有杀菌作用
?厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥
中的寄生虫卵、病毒等。
（ 7）污泥易贮存
?厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或
间歇性运转 。
?缺点：
?厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；
?出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，
?厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。
?厌氧过程会产生气味对空气有污染
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一、流程和设备的选择
? 包括：工艺和设备的选择；消化温度等。
? 几种厌氧处理法的比较：
40
二、厌氧反应器的设计
? 反应器的设计可以在模型试验的基础上，按照所得的
参数值进行计算，也可以按照类似废水的经验值：
? 反应器容积：
NqV V ???
tqV V ??
?对于传统消化法：消化时间 1－ 5d，负荷,1－
3kg(COD)/m3.d,BOD5去除率 50％－ 90％。
?厌氧生物滤池或厌氧接触法，消化时间 0.5-3d，负荷,3－
10 kg(COD)/m3.d。
?上流式厌氧污泥床可采用更高负荷。
?消化气的产气量一般按 0.4－ 0.5Nm3/ kg(COD)
采用中温消化,
41
? 消化池所需热量包括：将废水提高到池温所需热量和
补偿池体所散失的热量。
三、消化池热量的计算
对于一般钢筋混凝土池子，外面加设绝缘层,f(值约为 20－ 25KJ／
h,m2·℃) 。
池体散失热量：
42
第四节 厌氧和好氧技术的联合运用简介
? 高浓度有机废水用一种方法很难处理到要求的
水平。所以需要用厌氧和好氧处理方法联合应
用才能达到好的效果。
? 某制药厂废水的处理工艺：
43
废
水
初次
沉淀
池
换
热
器
上流
式厌
氧污
泥床
生物
接触
氧化
池
二次
沉淀池
出
水
污泥回流
沼气
净化沼气利用
沉渣利用
某制药厂废水处理工艺流程
44
? 采用厌氧与好氧工艺相结合的工艺，还
可以达到生物脱氮、脱磷的目的
? 首先，由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚
硝酸盐：
NH4＋ ＋ O2＋ HCO3- ? NO2-＋ H2CO3＋
H2O＋亚硝酸菌
? 再由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐：
NO2-＋ NH4+＋ H2CO3＋ HCO3-＋ O2
? NO3-＋ H2O＋硝酸菌
45
? 反硝化即脱氮，是在缺氧条件下，通过
脱氮菌的作用，将 亚硝酸盐和硝酸盐还
原成氮气,该反应过程中，反硝化菌需
要有机碳源（如甲醇）作电子供体，利
用 NO3-中的氧进行缺氧呼吸，反应过程可
表示如下：
NO3-＋ CH3OH＋ H2CO3 ?
N2＋ H2O＋ HCO3-＋微生物细胞
NO2-＋ CH3OH＋ H2CO3 ?
N2＋ H2O＋ HCO3-＋微生物细胞
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? 亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌。
硝化反应需在好氧条件下进行并以氧
作为电子受体。
? 反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧微
生物，其反应需在缺氧的条件下进行。
? 试验表明，对废水首先通过 5-6小时
的强烈曝气，可以完成硝化阶段，然
后再使废水处于 4-5小时无氧状态，
脱氮率可以达 80％以上。
47
48
? 这种脱氮系统的工艺流程是让废水依次经过厌
氧，缺氧、好氧三个阶段，故称为厌氧、缺氧、
好氧脱氮系统，简称 A/A/O系统（也称为 A2/O
系统）。
? 该系统是以去除有机碳、氮和磷为主的废水处
理工艺。
A/A
/O
系
统
流
程
图
49
UTC工艺流程
2010-5-14 50
工艺特点：
? UCT工艺是目前比较流行的厌氧与好氧相结合
的生物除磷工艺流程。
? 它是在 A/A/0工艺的基础上对回流方式作了调
整以后提出的。其与 A/A/0工艺的不同之处在
于它的污泥回流是缺氧池回流到厌氧池，这
样就阻止了处理系统中硝酸盐（ NO3-）进入到
厌氧池而影响在厌氧过程中磷的充分释放。
? 但在运行过程中，须注意当进水中的总氮与
COD的比值较高时，应减少混合液的回流比，
以防止 NO3-进入到厌氧池中。
