厌氧生物技术（Ⅱ）：工程与实践

目　　录

第1章厌氧生物反应器技术的发展1

1.1厌氧处理工艺类型1

1.1.1厌氧工艺的发展1

1.1.2代厌氧消化工艺3

1.1.3第二代厌氧消化工艺4

1.1.4第三代厌氧反应器6

1.1.5厌氧处理工艺的对比7

1.2厌氧消化池和厌氧接触工艺8

1.2.1普通厌氧消化池的工作原理及应用8

1.2.2厌氧接触工艺的原理和应用9

1.2.3城市污水污泥两相消化的理论10

1.2.4厌氧消化工艺的进展13

1.2.5污泥温度分级消化工艺15

1.2.6污泥两相消化稳定性问题研究16

1.3厌氧滤池18

1.3.1厌氧滤池的原理与特点18

1.3.2厌氧滤池的填料20

1.3.3厌氧滤池的运行21

1.3.4厌氧滤池的应用23

1.4升流式厌氧污泥床反应器和厌氧复合床反应器24

1.4.1UASB反应器的开发24

1.4.2UASB反应器的原理25

1.4.3国内外三相分离器的开发情况27

1.4.4厌氧反应器的配水系统29

1.4.5厌氧复合床反应器33

1.5厌氧流化床反应器33

1.5.1厌氧流化床工艺的原理和应用33

1.5.2厌氧流化床的载体36

1.5.3流化床工艺的控制研究37

1.6厌氧膨胀床工艺39

1.6.1厌氧接触膜膨胀床反应器的开发39

1.6.2AAFEB工艺的数学模型研究40

1.7生物膜理论的研究进展42

参考文献44



第2章厌氧处理实验研究方法及其应用47

2.1废水厌氧实验方法47

2.1.1概述47

2.1.2污泥产甲烷活性的测定方法48

2.1.3厌氧生物可降解性的测定52

2.2厌氧回流实验方法53

2.2.1回流实验方法53

2.2.2回流实验的影响因素55

2.3屠宰废水的回流实验56

2.4城市污水的回流实验61

2.4.1厌氧系统的去除能力和特定污染物去除能力61

2.4.2EGSB和UASB运行模式的对比62

2.5抗生素类制药废水的厌氧生物可降解性实验62

2.5.1毒性对产甲烷活性的抑制程度62

2.5.2抗生素类制药废水的厌氧降解实验64

2.5.3抗生素类制药废水的厌氧毒性实验66

2.6厌氧污泥性质的测定66

2.6.1反应器内的污泥量和污泥分布曲线66

2.6.2颗粒污泥物理性质的测定方法67

2.6.3污泥稳定性的厌氧测试方法69

参考文献71



第3章第三代厌氧反应器的研究开发与生产应用73

3.1UASB反应器的局限性73

3.1.1处理屠宰废水遇到的技术问题73

3.1.2处理含脂类(或长链脂肪酸)废水遇到的技术问题74

3.1.3处理城市生活污水遇到的技术问题75

3.1.4小结77

3.2EGSB反应器的基本形式77

3.2.1EGSB反应器概述77

3.2.2实验室规模UASB反应器和EGSB反应器的对比77

3.2.3实验室规模的EGSB反应器78

3.2.4EGSB反应器相对于UASB反应器的优点78

3.3EGSB反应器的应用研究80

3.3.1低温和低浓度条件下EGSB反应器的处理能力80

3.3.2EGSB反应器处理中、高浓度污水81

3.3.3EGSB反应器处理含硫酸盐废水82

3.3.4EGSB反应器处理有毒性、难降解废水82

3.3.5Biobed反应器的中试研究83

3.4国内EGSB反应器的实验研究和应用85

3.4.1EGSB反应器的启动运行研究85

3.4.2UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较87

3.4.3EGSB反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质的研究88

3.5厌氧Biobed EGSB反应器94

3.5.1厌氧UFB Biobed反应器的发展历程94

3.5.2生产规模UFB Biobed系统的验证98

3.5.3Biobed EGSB反应器的构造和原理99

3.5.4Biobed EGSB反应器的生产性应用101

3.5.5Biobed EGSB反应器处理难生物降解的化工废水105

3.6国内生产规模EGSB反应器的应用107

3.6.1EGSB反应器在我国的应用挑战及应用领域的扩大107

3.6.2EGSB反应器处理淀粉废水的应用举例110

3.7厌氧IC反应器113

3.7.1厌氧IC反应器的早期发展113

3.7.2IC反应器的基本构造与工作原理113

3.7.3IC反应器和UASB反应器的对比114

3.7.4IC反应器的技术创新特点分析116

3.7.5IC反应器的优点117

3.8国外IC反应器的应用情况118

3.8.1IC反应器在食品加工业废水处理中的应用118

3.8.2IC反应器在造纸工业废水处理中的应用120

3.9国内IC反应器的应用情况121

3.9.1IC反应器在国内的实验研究121

3.9.2引进的IC反应器在国内的应用123

3.9.3国内自主开发的IC反应器的生产应用127

参考文献128



第4章厌氧处理技术在中、高浓度工业废水中的应用130

4.1啤酒工业废水的厌氧处理130

4.1.1概述130

4.1.2啤酒废水厌氧处理工艺的发展131

4.1.3啤酒废水不同生物处理工艺的技术经济分析实例研究132

4.1.4不同厌氧生物处理系统的技术经济分析136

4.2IC反应器在啤酒废水处理中的应用139

4.2.1IC反应器应用实例139

4.2.2全新的处理工艺组合——IC反应器与CIRCOX反应器的联用140

4.3UASB和EGSB反应器在淀粉废水处理中的应用144

4.3.1UASB反应器处理淀粉废水144

4.3.2淀粉废水颗粒污泥的培养145

4.3.3厌氧处理淀粉废水的意义147

4.4厌氧处理酒糟废液技术的应用149

4.4.1厌氧处理酒糟废液技术概述149

4.4.2厌氧接触工艺处理酒糟废液的应用案例——南阳酒精厂150

4.4.3UASB工艺处理酒糟废液的应用举例——徐州房亭酒厂151

4.4.4酒糟废液厌氧处理工艺的技术经济分析153

4.4.5UASB反应器处理含高悬浮物废水的技术分析156

4.4.6高温颗粒污泥UASB工艺处理酒糟废水157

参考文献159



第5章复杂与难降解工业废水的厌氧处理161

5.1屠宰废水的厌氧处理161

5.1.1UASB反应器处理屠宰加工废水161

5.1.2屠宰废水间歇式回流实验162

5.1.3两级高效UASB工艺完全处理屠宰废水并结合污泥稳定化164

5.1.4EGSB反应器处理屠宰废水166

5.2脂类废水的厌氧处理167

5.2.1长链脂肪酸对厌氧颗粒污泥的产甲烷毒性研究167

5.2.2含脂类(或长链脂肪酸)废水处理的技术问题169

5.3制浆和造纸工业废水的厌氧处理172

5.3.1概述172

5.3.2造纸废水厌氧处理技术173

5.3.3厌氧技术用于处理制浆造纸废水的实例175

5.3.4IC反应器在造纸工业上的应用178

5.4厌氧处理在造纸废水闭路循环和零排放中的应用179

5.4.1造纸废水的处理和回用180

5.4.2废水闭路循环产生的问题及其厌氧处理技术方案182

5.4.3闭路循环系统的关键技术185

5.5化工废水的厌氧处理188

5.5.1厌氧反应器处理难生物降解的化工废水实例188

5.5.2精对苯二甲酸工业废水的厌氧处理问题192

参考文献197



第6章低温、低浓度废水的厌氧处理200

6.1生活污水厌氧处理研究的重要性200

6.1.1城市污水污染量大面广200

6.1.2城市生活污水研究是厌氧工艺发展的动力200

6.1.3城市污水厌氧处理的展望202

6.2厌氧处理生活污水的研究与应用概况203

6.3在热带地区UASB反应器处理生活污水的应用205

6.3.1热带地区的应用实例205

6.3.2热带地区UASB处理生活污水的示范研究成果208

6.3.3厌氧处理生活污水的技术经济分析212

6.4低温条件下城市污水厌氧处理工艺的开发213

6.4.1低温、低浓度生活污水处理的关键问题213

6.4.2在温和气候条件下厌氧处理生活污水和城市污水216

6.4.3低温、低浓度污水厌氧处理的理论分析218

6.4.4低温、低浓度污水厌氧处理的进展222

6.4.5采用分级厌氧工艺处理低温废水226

参考文献230



第7章高含硫废水的厌氧处理235

7.1高含硫酸盐废水的处理问题235

7.1.1高含硫酸盐废水的厌氧消化235

7.1.2含硫化合物废水的抑制237

7.1.3硫化氢对厌氧微生物的抑制239

7.1.4厌氧工艺的影响241

7.2硫酸盐和硫化氢的去除及控制242

7.2.1物理化学法243

7.2.2生物法244

7.2.3硫酸盐和硫化氢的去除工艺小结246

7.3含硫酸盐废水的厌氧处理247

7.3.1COD/［SO2-4］值的影响247

7.3.2低浓度硫酸盐废水处理系统的启动和污泥颗粒化250

7.4硫酸盐还原反应器253

7.4.1硫酸盐还原反应器的开发思路253

7.4.2硫酸盐还原反应器的运行253

7.4.3硫酸盐还原和产酸反应器中的微生物群落258

参考文献260



第8章厌氧反应系统的设计264

8.1厌氧预处理系统的设计264

8.1.1机械预处理系统264

8.1.2调节系统266

8.1.3pH控制系统267

8.1.4厌氧反应器加热系统269

8.1.5酸化池或两相系统271

8.2厌氧处理反应器系统的设计272

8.2.1厌氧反应器的池体外形和材质选择272

8.2.2厌氧反应器池体的设计273

8.2.3各种类型废水的设计参数276

8.2.4反应器的配水设计278

8.2.5厌氧反应器三相分离装置的设计280

8.2.6厌氧反应器其他材料及装置283

8.3沼气输送、储存、处理和利用系统的设计285

8.3.1沼气的产生和储存286

8.3.2沼气物化脱硫和生物脱硫287

8.3.3沼气提纯289

8.3.4沼气利用实例294

8.4厌氧反应器的标准化设计294

8.4.1钢筋混凝土结构厌氧反应器295

8.4.2厌氧反应器的新型结构材料及制罐技术297

8.4.3圆形反应器的标准化298

8.5厌氧处理系统设计实例299

8.5.1设计条件299

8.5.2预处理系统299

8.5.3UASB反应器系统301

8.5.4沼气利用系统301

8.5.5活性污泥后处理302

8.5.6污泥处理系统302

参考文献303



第9章厌氧处理相关应用领域和问题305

9.1其他厌氧系统中的颗粒污泥现象305

9.1.1其他厌氧反应系统中的污泥颗粒化305

9.1.2硫酸盐还原菌的颗粒化306

9.2好氧颗粒污泥现象309

9.2.1脱氮反应器中的颗粒污泥310

9.2.2好氧SBR反应器中的好氧颗粒污泥312

9.2.3纯氧升流式反应器中的好氧颗粒污泥313

9.2.4好氧颗粒污泥的形成机理315

9.2.5水流剪切力对好氧颗粒污泥的影响318

9.2.6好氧颗粒污泥技术的应用319

9.3多功能颗粒污泥床反应器的研究和开发320

9.3.1生物膜和颗粒污泥320

9.3.2同时厌氧和好氧工艺处理偶氮染料320

9.3.3同时产甲烷和反硝化反应321

9.4生物脱硫脱氮工艺的潜在应用领域326

9.4.1制革废水处理326

9.4.2原油生物脱硫326

9.4.3气提反应器用于矿物生物氧化326

9.4.4含铅电解液的生物处理327

9.4.5贵金属废液的处理和回收328

9.4.6含氮化合物的生物转化332

9.5颗粒结晶反应器333

9.5.1结晶反应器的工作原理333

9.5.2结晶反应器的应用领域334

9.5.3结晶反应器的设计335

9.5.4结晶反应器的应用范围和应用实例337

9.5.5结晶工艺在防止结垢方面的应用341

9.6生物脱硫工艺和硫的回收方法344

9.6.1生物脱硫工艺344

9.6.2生物硫的利用和处置349

9.6.3采用生物处理产生的硫作为土壤肥料350

参考文献351

附录本书常见术语缩写及中英文对照355

前　　言

《厌氧生物技术》“工程与实践”卷对厌氧技术在工业废水、城市污水和固体废物处理等各个行业的应用进行了概括和总结，从中高浓度废水、低温和低浓度废水、难降解废水、复杂废水和高含硫废水几个方面对各种厌氧反应器的发展和应用进行了详细介绍，通过各个章节穿插的案例逐步对各种新技术、新工艺、新设备和新材料展开介绍，并对厌氧反应器设计的一般要求进行了总结。笔者原本试图将国内外和本人近年来在农业废弃物、能源作物、生物质垃圾等领域的新的探索呈现给读者，但遗憾地发现这些重要的进展显然是这两本书承载不下的，所以只能概括性地总结厌氧技术在这些领域新的发展。但是，厌氧工艺作为环境保护和资源回收的核心技术的基本定位，对当前我国提倡走绿色发展之路、可持续发展之路仍然有十分重大的意义。