滁州ic厭氧反應器優質生產廠家

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污水處理技術之廢水反應基本原理

IC（internal circulation）反應器是新一代高效厭氧反應器，即內循環厭氧反應器，相似由2層UASB反應器串聯而成，用于有機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。

IC 反應器當前在造紙行業應用較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業，處理的目的包括實現一般的達標排放，通過治理后的廢水回用，從而達到節水和治污的雙重目的。

所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態氧氣（O2）的存在下，才能進行正常的生理生化反應，主要包括大部分微生物、動物以及我們人類；所謂“厭氧”：是能在無分子態氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應的生物，如厭氧細菌、酵母菌等。好氧生物處理過程的生化反應方程式：

①分解反應（又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝） CHONS +O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量（有機物的組成元素）

②合成反應（也稱合成代謝、同化作用） C、H、O、N、S +能量 C5H7NO2

③內源呼吸（也稱細胞物質的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量在正常情況下，各類微生物細胞物質的成分是相對穩定的，一般可用下列實驗式來表示：細菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻類：C5H8NO2；原生動物：C7H14NO3分解與合成的相互關系：1）二者不可分，而是相互依賴的；a、分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質基礎；b、分解過程是一個產能過程，合成過程則是一個耗能過程。2)對有機物的去除，二者都有重要貢獻；3）合成量的大小，對后續污泥的處理有直接影響（污泥的處理費用一般可以占整個城市污水處理廠的40~50%）。不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同：一方面：結構簡單、小分子、可溶性物質，直接進入細胞壁；結構復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質，則首先被微生物吸附，隨后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內。另一方面：有機物的化學結構不同，其降解過程也會不同，如：糖類；脂類；蛋白質

二、影響好氧生物處理的主要因素

①溶解氧（DO）：約1~2mg/l；

②水溫：是重要因素之一，在一定范圍內，隨著溫度的升高，生化反應的速率加快，增殖速率也加快；細胞的組成物如蛋白質、核酸等對溫度很敏感，溫度突升或降并超過一定限度時，會有不可逆的破壞；適宜溫度 15~30°C；>40°C或< 10°C后，會有不利影響。

③營養物質：細胞組成中，C、H、O、N約占90~97%；其余3~10%為無機元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加營養物質；而某些工業廢水則需要，一般對于好氧生物處理工藝，應按BOD : N : P = 100 : 5 : 1投加N和P；其它無機營養元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；

④pH值：一般好氧微生物的適宜pH在6.5~8.5之間；pH < 4.5時，真菌將占優勢，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動也會影響混合液的pH值。

⑤有毒物質（抑制物質）：重金屬；；H2S；鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等；

⑥有機負荷率：污水中的有機物本來是微生物的食物，但太多時，也會不利于微生物；

⑦氧化還原電位：好氧細菌：+300 ~ 400 mV， 至少要求大于+100 mV；厭氧細菌：要求小于+100 mV，對于嚴格厭氧細菌，則<-100 mV，甚至<-300 mV。

第二節 廢水厭氧生物處理原理

廢水厭氧生物處理在早期又被稱為厭氧消化、厭氧發酵；是指在厭氧條件下由多種（厭氧或兼性）微生物的共同作用下，使有機物分解并產生CH4和CO2的過程。

一、厭氧生物處理中的基本生物過程——階段性理論

1、兩階段理論：20世紀30~60年代，被普遍接受的是“兩階段理論”*階段：發酵階段，又稱產酸階段或酸性發酵階段；主要功能是水解和酸化，主要產物是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；主要參與反應的微生物統稱為發酵細菌或產酸細菌；

這些微生物的特點是：

1）生長速率快，

2）對環境條件的適應性（溫度、pH等）強。第二階段：產甲烷階段，又稱堿性發酵階段；是指產甲烷菌利用前一階段的產物，并將其轉化為CH4和CO2；主要參與反應的微生物被統稱為產甲烷菌（Methane producing bacteria）；

產甲烷細菌的主要特點是：

1）生長速率慢，世代時間長；

2）對環境條件（溫度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。

2、三階段理論對厭氧微生物學的深入研究后，發現將厭氧消化過程簡單地劃分為上述兩個過程，不能真實反映厭氧反應過程的本質；厭氧微生物學的研究表明，產甲烷菌是一類十分特別的古細菌（Archea），除了在分類學和其特殊的學報結構外，其主要的特點是：產甲烷細菌只能利用一些簡單有機物作為基質，其中主要是一些簡單的一碳物質如甲酸、甲醇、甲基胺類以及H2/CO2等，兩碳物質中只有乙酸，而不能利用其它含兩碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類；上世紀70年代，Bryant發現原來認為是一種被稱為“奧氏產甲烷菌”的細菌，實際上是由兩種細菌共同組成的，一種細菌首先把乙醇氧化為乙酸和H2（一種產氫產乙酸細菌），另一種細菌則利用H2和CO2產生CH4（一種真正意義上的產甲烷細菌——嗜氫產甲烷細菌）；因而，Bryant提出了厭氧消化過程的“三階段理論”：水解、發酵階段：產氫產乙酸階段：產氫產乙酸菌，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉化為乙酸、H2/CO2；產甲烷階段：產甲烷菌利用乙酸和H2、CO2產生CH4；一般認為，在厭氧生物處理過程中約有70%的CH4產自乙酸的分解，其余的則產自H2和CO2。

3、四階段理論（四菌群學說）：幾乎與Bryant提出“三階段理論”的同時，又有人提出了厭氧消化過程的“四菌群學說”：實際上，是在上述三階段理論的基礎上，增加了一類細菌——同型產乙酸菌，其主要功能是可以將產氫產乙酸細菌產生的H2/CO2合成為乙酸。但研究表明，實際上這一部分由H2/CO2合成而來的乙酸的量較少，只占厭氧體系中總乙酸量的5%左右。總體來說，“三階段理論”、“四階段理論”是目前*的對厭氧生物處理過程較全面和較準確的描述。

4、多階段理論 但是，當利用厭氧生物處理工藝處理含有復雜有機物的時候，在厭氧反應器中發生的反應會遠比上述“三階段理論”、“四階段理論”中所描述的反應過程復雜，可以參見“厭氧復雜體系示意圖”。

二、厭氧消化過程中的主要微生物

主要介紹其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。

1、發酵細菌（產酸細菌）：

發酵產酸細菌的主要功能有兩種：

①水解——在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物；

②酸化——將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等；主要的發酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機物種類等），有時回成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快；大多數是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。

2、產氫產乙酸菌：產氫產乙酸細菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧系統中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。

3、產甲烷菌20世紀60年代Hungate開創了嚴格厭氧微生物培養技術之后，對產甲烷細菌的研究才得以廣泛進行；產甲烷細菌的主要功能是將產氫產乙酸菌的產物——乙酸和H2/CO2轉化為CH4和CO2，使厭氧消化過程得以順利進行；主要可分為兩大類：乙酸營養型和H2營養型產甲烷菌，或稱為嗜乙酸產甲烷細菌和嗜氫產甲烷細菌；一般來說，在自然界中乙酸營養型產甲烷菌的種類較少，只有Methanosarcina（產甲烷八疊球菌）和Methanothrix（產甲烷絲狀菌），但這兩種產甲烷細菌在厭氧反應器中居多，特別是后者，因為在厭氧反應器中乙酸是主要的產甲烷基質，一般來說有70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解；根據產甲烷菌的形態和生理生態特征，可將其分類如下：——的分類（Bergy’s細菌手冊第九版），共分為：三目、七科、十九屬、65種；產甲烷菌有各種不同的形態，常見的有：

①產甲烷桿菌；

②產甲烷球菌；

③產甲烷八疊球菌；

④產甲烷絲菌；等等。在生物分類學上，產甲烷菌（Methanogens）屬于古細菌（Archaebacteria），大小、外觀上與普通細菌（Eubacteria）相似，但實際上，其細胞成分特殊，特別是細胞壁的結構較特殊；在自然界的分布，一般可以認為是棲息于一些環境中（如地熱泉水、深海火山口、沉積物等），但實際上其分布極為廣泛，如污泥、瘤胃、昆蟲腸道、濕樹木、厭氧反應器等；產甲烷菌都是嚴格厭氧細菌，要求氧化還原電位在-150~-400mv，氧和氧化劑對其有很強的毒害作用；產甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代時間長，可達4~6天，因此，一般情況下產甲烷反應是厭氧消化的限速步驟。

三、厭氧生物處理的影響因素

產甲烷反應是厭氧消化過程的控制階段，因此，一般來說，在討論厭氧生物處理的影響因素時主要討論影響產甲烷菌的各項因素；主要影響因素有：溫度、pH值、氧化還原電位、營養物質、F/M比、有毒物質等。

1、溫度：溫度對厭氧微生物的影響尤為顯著；厭氧細菌可分為嗜熱菌（或高溫菌）、嗜溫菌（中溫菌）；相應地，厭氧消化分為：高溫消化（55°C左右）和中溫消化（35°C左右）；高溫消化的反應速率約為中溫消化的1.5~1.9倍，產氣率也較高，但氣體中甲烷含量較低；當處理含有病原菌和寄生蟲卵的廢水或污泥時，高溫消化可取得較好的衛生效果，消化后污泥的脫水性能也較好；隨著新型厭氧反應器的開發研究和應用，溫度對厭氧消化的影響不再非常重要（新型反應器內的生物量很大），因此可以在常溫條件下（20~25°C）進行，以節省能量和運行費用。

2、pH值和堿度：pH值是厭氧消化過程中的重要的影響因素；重要原因：產甲烷菌對pH值的變化非常敏感，一般認為，其適pH值范圍為6.8~7.2，在<6.5或>8.2時，產甲烷菌會受到嚴重抑制，而進一步導致整個厭氧消化過程的惡化；厭氧體系中的pH值受多種因素的影響：進水pH值、進水水質（有機物濃度、有機物種類等）、生化反應、酸堿平衡、氣固液相間的溶解平衡等；厭氧體系是一個pH值的緩沖體系，主要由碳酸鹽體系所控制；一般來說：系統中脂肪酸含量的增加（累積），將消耗 ，使pH下降；但產甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且還會產生 ，使系統的pH值回升。堿度曾一度在厭氧消化中被認為是一個至關重要的影響因素，但實際上其作用主要是保證厭氧體系具有一定的緩沖能力，維持合適的pH值；厭氧體系一旦發生酸化，則需要很長的時間才能恢復。

3、氧化還原電位：嚴格的厭氧環境是產甲烷菌進行正常生理活動的基本條件；非產甲烷菌可以在氧化還原電位為+100~ -100mv的環境正常生長和活動；產甲烷菌的適氧化還原電位為-150~ -400mv，在培養產甲烷菌的初期，氧化還原電位不能高于-330mv；

4、營養要求：厭氧微生物對N、P等營養物質的要求略低于好氧微生物，其要求COD：N：P = 200：5：1；

多數厭氧菌不具有合成某些必要的維生素或氨基酸的功能，所以有時需要投加：①K、Na、Ca等金屬鹽類；

化學強化生物除磷污水處理工藝以除去污水中有機污染物和各種形態的磷為主，此污水處理工藝將化學除磷和生物除磷一體化，通過厭氧消化生物系統中活性污泥產生揮發性有機酸，作為聚磷菌生長的基質或稱之為營養物，使聚磷菌在活性污泥中選擇性增殖，并將其回流到生物系統中，使生物污水處理系統工作在高效除磷狀態；同時污泥在厭氧條件下產生的磷釋放，通過化學除磷消除。

這是一種高效市政污水處理工藝技術，滿足了我國現階段，為解決水體富營養化，需要在常規二級污水處理基礎上進一步除磷的要求。

循環間歇曝氣

我國經濟發展水平各地相差較大，經濟發展滯后的城市還不能拿出很多資金用于污水治理，因此，怎樣利用有限的資金，降低環境污染，是很多城市政府面臨的問題。在污水處理方面，直到不久前，一些城市還采用一級或一級強化處理工藝技術，出水達不到國家二級排放標準對除去有機污染物的要求。

循環間歇曝氣工藝充分發揮高負荷氧化溝處理效率高的優點，又充分利用序批式活性污泥污水處理工藝出水好的特點，保證了系統出水達到國家污水排放一級標準在除去有機污染物方面的要求。在投資和運行費用上比通常以除去有機污染物為主的二級生物污水處理系統降低３０％左右，是適合我國現階段污水處理要求的工藝技術。

a) 適用于小規模污水生化處理，處理效果穩定可靠；

b) 結構緊湊，占地面積?。?/p>

c) 運行管理方便，運轉方式靈活；

d) 可全部充份利用原有污水處理單元；

生物接觸氧化一體化醫院污水處理設備 

生物接觸氧化法也稱淹沒式生物濾池，其主要特點是在反應器內設置填料作為微生物的載體，使反應器內保持一個相對高的保持量，進而可提高處理效率，其反應器可設計得相對較為緊湊，可大幅度減小反應器池容，減小占地面積。其反應原理為反應器內附著填料生長的生物膜的吸附、氧化等作用，將污水中有機污染物逐步氧化成二氧化碳、水和細胞物質，污水得到凈化。同時控制氧化池內溶氧水平，保證污水中氨態氮由硝化細菌轉化為硝態氮。

生物接觸氧化法由于反應器內微生物量大，能耐受較大的水質沖擊，較適用于醫院污水這類偶有有毒有害物質排出的污水，故而可保持一個較穩定的處理效果。污泥齡長，污泥產量低，具已穩定處理，污泥產量低。重要的是設計的結構緊湊的生物處理池體可在很小的改建場地內進行布置，，并可在高程上有機結合。

一體化醫院污水處理設備處理工藝設施簡要說明

1、調節池 

主要作用：調節水量，均化水質，保證后續處理的穩定運行并有一定   的水解酸化作用，能去除部分雜質。

設計說明：因為醫院污水的水質水量日變化較大，當這個變化大于生物處理部分的微生物所能承受的其生存環境變化的極*，能導致微生物大量死亡甚至生物處理系統的崩潰。因此將水質水量均化后穩定在一定的數值內，保持微生物生存環境的穩定，才能確保生物處理系統的穩定運行。同時在調節池中添加部分厭氧生物，進行水解酸化，可以提高污水的可生化性。調節池每年啟運一次。

停留時間：8-12h

數量：1座，利用現有池體。

調節池內設潛水排污泵一臺，手液位控制運行，低水位自動停機，高液位自動開啟污水泵。

配套設備：自吸無堵塞排污泵， 數量1臺。

2、*生物池

由于污水中的有機成分較高，BOD5/CODcr=0.4可生化性好，因此設計采用生物接觸氧化法。

因為醫院污水中有機氮含量高，在進行生物降解時會以氨氮的形式出現，所以排入水中的氨氮的指標會升高，而氨氮也是一個污染控制指標，因此在O級生物池前加*生物池，*生物池可利用回流的混合液中帶入的硝酸鹽和進水中的有機物碳源進行反硝化，使進水中NO2-、NO2-還原成N2達到脫氮作用，在去除有機物的同時降解氨氮值。

3、O級生物池

污水經*池處理后，自流進入O級生物池，從而進入接觸氧化階段，即進入好氧處理。

O級生物池是一種生物膜法為主，兼有活性泥的生物處理裝置，通過提供氧源，污水中的有機物被微生物所吸附、降解，使水質得到凈化。

在設計過程中考慮接觸氧化時間較長為宜，即4小時，內部設高比表面積彈性填料，填充率為70%，比表面積近600m2/m3，在設計面積負荷時也應充分考慮周圍環境，能確保較好的處理效率。因此設計負荷應選擇比較低的值：0.83kg/m3.日。填料使用壽命在15年。池內氧氣由國內生產的潛水曝氣機提供。氣水比也同時考慮較高的值：12:1，曝氣機采用電機和葉輪直接傳動，利用葉輪旋轉所產生的離心力排開周圍水形成低壓區吸入水流同時，在葉輪進口處制造真空而吸入空氣，在混氣室中氣與水充分混合形成均勻的氣水混合液，在離心力作用下快速排出。由于水流噴射*，造成有效的水流循環，使空氣被剪切成大量的微小氣泡。極大提高了其表面積，且由于氣泡上升緩慢使空氣中大量的氧溶于水中，使得該機動力效率優于其它種類的曝氣機。具有曝氣氣孔小，氧的利用率高等優點，與傳統曝氣形式相比，具有*的優點。

接觸氧化是一種以生物膜法為主兼有活性污泥法的生物處理工藝。經過充分充氧的污水，浸沒全部填料并以一定的速度流經填料，生滿生物膜的填料表面經過與充氧的污水充分接觸，使水中有機物得到吸附和降解，從而使污水得到進化。

本設計采用上*的新型組合填料，不僅比表面積大，且水流特性*。

由于大量微生物被固定在填料層表面，形成高濃度的污泥床，俗稱生物膜，它具有較強的耐負荷沖擊。

此種結構由于沒有或極少量地產生懸浮性的活性污泥，因而不會產生污泥膨脹，這也是此法的一大特點。

由于填料骨架替代了活性污泥法中的懸浮性作用，因而不需大量污泥回流，此舉大降低了運行管理程序。

 4、沉淀池

污水經過接觸氧化后，夾帶氧化過程中產生的少量的活性污泥及新陳代謝的生物膜，以及不能進行生物降解的少量固形物，進入二沉池進行固液分離。使水得到澄清排出。沉淀池采用豎流式，沉淀的污泥全部回流至污泥池作進一步消化減少剩余污泥。出水槽設計成可調液位的齒形集水槽，增加沉淀效果。

5、消毒池

有效消毒停留時間為60分鐘以上。在本單元大腸桿菌和其它細菌得到較有效的殺滅，此時出水細菌個數<100個/L。

醫院污水處理消毒設備

二氧化氯被世界衛生組織（WHO）確認為一種安全高效的強力殺菌劑（二氧化氯消毒殺菌能國約為氯的2.6倍），它對經水傳播的病原微生物，包括耐氯性*的病毒、芽孢及水路系統中的異養菌、硫酸鹽還原菌和真菌等均有很好的消毒效果。二氧化氯的殺菌速度快，只要幾分鐘就可使殺菌率達到99%以上，二氧化氯還可以與污水中的部分有機物反應，降低污水的臭味，且不易生成三鹵甲烷等致癌物質。消毒后形成的二氧化氯殘余量可防止細菌的再度繁殖。