废水厌氧处理系统设计要点

废水厌氧处理系统设计要点

一、 预处理系统设计（1-15条）

1.格栅间隙选用5-10mm，优先采用细格栅，去除纤维、大块杂质，防止堵塞厌氧反应器布水系统和管道。

2.含砂废水需增设旋流沉砂池，砂水分离效率≥90%，避免砂粒沉积反应器底部，磨损设备并影响污泥床稳定性。

3.调节池容积按最大日最大时流量的12-48h设计，水质波动剧烈的工业废水（如化工、制药废水）需延长至48-72h。

4.调节池需设置搅拌装置，机械搅拌功率密度≥5W/m?，或采用低强度曝气搅拌（气液比0.1-0.2m?/m?，间歇曝气，单次曝气≤30min），防止悬浮物沉积且减少氧气带入，避免抑制产甲烷菌。

5.预处理需控制进水DO≤0.5mg/L，可增设脱气池或延长调节池停留时间，避免氧气抑制产甲烷菌活性。

6.含油废水需前置隔油池，浮油含量控制在5mg/L以下，乳化油需增设破乳单元，防止油脂附着污泥颗粒影响代谢。

7.酸性废水需投加碱剂（石灰、氢氧化钠）调节pH至6.5-7.5，碱性废水投加酸剂（硫酸、盐酸），避免酸碱冲击厌氧菌群。

8.高浓度有机废水（COD＞10000mg/L）宜设置预酸化池，HRT控制在4-8h，将大分子有机物转化为小分子有机酸（乙酸、丙酸为主），降低后续反应器负荷，提升厌氧降解效率。

9.含毒性物质废水（重金属、酚类、氰化物）需预处理：重金属采用化学沉淀（pH控制8.5-9.0）去除，毒性有机物通过稀释、高级氧化或吸附预处理，将浓度降至菌群耐受范围（重金属≤0.5mg/L，酚类≤50mg/L，氰化物≤10mg/L）。

10.调节池需配置pH、ORP、液位、COD在线监测仪表，实现药剂自动投加和水泵启停联动，精准控制进水水质。

11.预处理系统设置超越管和应急池，设备检修时废水导入应急池，严禁未经处理直接进入厌氧反应器。

12.格栅间、沉砂池需设置通风除臭装置，硫化氢浓度控制在10mg/m?以下，避免有毒气体扩散。

13.预酸化池需设置防臭盖板，产生的少量沼气导入沼气处理系统，防止异味外逸和安全隐患。

14.预处理设备与废水接触部分材质优先选用不锈钢、玻璃钢或防腐碳钢，含氯离子废水选用双相不锈钢。

15.调节池需预留排污口，定期排出底部沉泥，防止污泥厌氧发酵产生毒性物质影响后续工艺。

二、 主体反应器选型与参数设计（16-40条）

（一） 工艺选型通用要点

1.根据进水COD浓度、水量、水质稳定性选型：高浓度废水（COD≥5000mg/L）选UASB、IC；低浓度废水（COD≤2000mg/L）选AF、厌氧消化池。

2.用地紧张场景优先选IC反应器，高度可达16-25m，容积负荷是UASB的2-3倍；水量波动大场景选UASB，抗冲击能力更强。

3.低温废水（＜20℃）宜选用EGSB反应器，通过高上升流速强化传质，或采用中温发酵（30-38℃）加热装置。

4.含悬浮物较多废水（SS＞1000mg/L）选厌氧消化池或UASB，避免AF、IC反应器填料堵塞或三相分离器故障。

5.厌氧反应器有效容积按容积负荷（VLR）计算，UASB容积负荷控制在2-8kgCOD/(m?·d)（中温条件），低温条件降至1-4kgCOD/(m?·d)；IC反应器可达8-20kgCOD/(m?·d)，适用于中高温高浓度废水。

（二） 关键参数控制

1.反应温度：中温发酵（30-38℃）产甲烷效率最佳，低温发酵（15-25℃）需降低容积负荷30%-50%，高温发酵（50-55℃）适用于高氨氮废水。

2.反应器内pH控制在6.5-7.5，最佳范围6.8-7.2，通过调节进水pH或投加碱度物质（碳酸氢钠、石灰）维持稳定。

3.碱度控制在1500-5000mg/L（以CaCO?计），最佳范围2000-3000mg/L；碱度不足时优先投加碳酸氢钠（避免石灰结垢），防止酸化抑制；碱度过高时可稀释进水或投加少量稀盐酸，避免影响菌群活性。

4.营养比（C:N:P）控制在200-300:7:1，适配产甲烷菌代谢需求；氮源不足投加尿素、氨水（避免过量导致氨抑制），磷源不足投加磷酸二氢钾，难降解废水可适当提高氮磷投加量。

5.UASB反应器有效水深4-8m，超高≥0.5m，上升流速0.6-1.2m/h，确保污泥床悬浮与传质效果。

6.IC反应器反应区高度12-20m，循环流速5-10m/h，气提式循环无需额外搅拌，强化菌群与废水接触。

7.EGSB反应器上升流速1.5-3.0m/h，需设置回流系统，回流比2-5:1，维持污泥颗粒化和悬浮状态。

8.AF反应器填料层高3-5m，填料比表面积≥100m?/m?，填充率60%-80%，上升流速0.3-0.8m/h。

9.厌氧消化池有效水深3-5m，搅拌功率密度5-10W/m?（机械搅拌），HRT控制在15-30d，适用于污泥厌氧消化或低浓度有机废水（COD≤2000mg/L）处理，中温条件下处理效率更佳。

10.反应器长宽比（UASB/EGSB）≥3:1，池体采用圆形或矩形，避免短流和死体积，死体积占比≤5%。

（三） 颗粒污泥与菌群控制

1.UASB、IC反应器启动需接种颗粒污泥，接种量为反应器有效容积的30%-50%，颗粒污泥粒径0.5-2mm为宜。

2.启动期容积负荷递增速率≤20%/d，逐步提升至设计负荷，避免负荷过高导致酸化和污泥流失。

3.维持污泥龄（SRT）≥20d，产甲烷菌世代周期长，需通过控制出水污泥流失保障菌群数量。

4.颗粒污泥培养过程中，控制进水SS≤500mg/L，且悬浮物粒径≤0.1mm，避免悬浮物包裹颗粒、阻碍营养传递；前置过滤单元可选用100目滤网，强化预处理效果。

5.避免有毒物质冲击：重金属浓度≤0.5mg/L，酚类≤50mg/L，氰化物≤10mg/L，超出范围需预处理。

三、 布水与搅拌系统设计（41-55条）

1.UASB、IC反应器采用均匀布水系统，布水点密度≥1个/m?，呈梅花形布置，确保废水均匀分布于污泥床。

2.布水器选用穿孔管或布水喷嘴，孔径8-12mm，流速≥2m/s，防止堵塞，布水管路需设置冲洗装置。

3.IC反应器底部设置布水器与气提循环装置，循环水与进水混合后均匀布水，强化传质效率。

4.厌氧消化池搅拌方式：中大型池选用机械搅拌（桨叶式、螺旋式），小型池选用沼气搅拌，搅拌均匀度≥90%。

5.沼气搅拌气液比0.2-0.3m?/m?，搅拌时间分时段进行（每次15-20min，每2-3h一次），避免持续搅拌破坏污泥絮体结构，同时减少沼气消耗量。

6.EGSB反应器回流管与布水系统连接，回流废水与进水混合后布水，提升上升流速并稀释高浓度废水。

7.布水系统需设置调节阀门，可单独调控各区域布水量，应对局部传质不均问题。

8.反应器底部设置排泥管，管径≥DN150，便于排出沉积的砂粒和老化污泥，排泥管间距≤5m。

9.搅拌桨叶安装高度距池底0.5-1.0m，桨叶线速度1.5-2.5m/s，避免扰动池底沉砂和破坏污泥床。

10.布水管路材质选用UPVC、不锈钢或玻璃钢，耐腐蚀、抗堵塞，管路坡度≥0.02，便于排水放空。

11.大型厌氧反应器需分区布水、分区搅拌，确保各区域参数均匀，避免局部酸化或传质不足。

12.布水系统设计需预留检修口，便于堵塞时清理维护，检修口尺寸≥0.8m×0.8m。

13.回流泵选用变频泵，根据反应器上升流速和负荷变化调节流量，回流比可精准调控。

14.沼气搅拌系统需设置气体过滤器和止回阀，防止废水倒灌进入沼气管道，过滤器精度≤5μm。

15.搅拌设备需考虑防腐设计，与废水、沼气接触部分材质选用不锈钢，避免腐蚀损坏。

16.布水均匀性需通过水力计算验证，确保无明显短流，必要时设置导流板优化水流状态。

四、 三相分离与出水系统设计（56-70条）

1.UASB、IC、EGSB反应器顶部设置三相分离器，核心功能为气（沼气）、液（废水）、固（污泥）高效分离，分离效率≥95%。

2.三相分离器由沉淀区、集气区、反射板组成，沉淀区表面负荷控制在0.2-0.5m?/(m?·h)（UASB/IC适用），确保污泥沉降分离，减少出水带泥量。

3.集气罩角度45°-60°，便于沼气汇集，集气罩间距≤2m，沼气导管管径根据产气量计算，流速≤10m/s。

4.反射板安装高度距沉淀区底部0.3-0.5m，防止上升水流扰动沉淀污泥，维持沉淀效果。

5.IC反应器设置上下两层三相分离器，上层分离主流沼气和污泥，下层分离循环流中的沼气，提升分离效率。

6.出水堰负荷控制在1.0-2.0L/(m·s)，选用三角堰或锯齿堰，堰口平整，高度误差≤±1mm，确保出水均匀。

7.出水渠设置溢流装置和取样口，取样口便于实时监测出水水质，溢流装置防止反应器满水溢出。

8.反应器出水需设置沉淀缓冲池，HRT≥1h，进一步分离夹带的少量污泥，污泥回流至反应器前端。

9.三相分离器沉淀区有效水深0.8-1.2m，HRT≥30min，保证污泥充分沉降，减少污泥流失。

10.集气系统需设置水封装置，水封高度根据反应器内压力确定（一般0.5-1.0m），防止空气进入和沼气泄漏。

11.出水管道设置阀门和放空管，便于反应器检修和排水，放空管管径≥DN200，放空时间≤24h。

12.AF反应器出水需经过滤层拦截悬浮污泥，过滤层填料选用石英砂或陶粒，粒径2-5mm，过滤速度0.5-1.0m/h。

13.三相分离器材质选用玻璃钢或不锈钢，耐腐蚀、重量轻，安装时确保密封严密，防止沼气泄漏。

14.沉淀区需设置污泥回流管，将沉降污泥回流至反应器底部污泥床，维持污泥浓度，回流比10%-20%。

15.出水水质监测指标包括COD、BOD?、SS、pH、碱度，在线监测仪表数据上传中控系统，实时调控工艺参数。

五、 沼气收集与处理系统设计（71-80条）

1.沼气收集系统需覆盖所有厌氧反应器顶部，集气罩密封性能良好，沼气泄漏率≤1%。

2.沼气管道选用无缝钢管（中高压场景）或HDPE管（低压场景），管径根据产气量计算，流速5-10m/s，管道坡度≥0.005，最低点设置冷凝水排放阀，便于冷凝水排出。

3.沼气处理流程：脱水→脱硫→稳压→利用/燃烧，核心去除水分和硫化氢，保障后续使用安全。

4.脱水装置选用冷却式脱水器或吸附式干燥机，沼气露点温度≤-20℃，防止水分腐蚀管道和设备。

5.脱硫采用干法脱硫（活性炭、氧化铁），硫化氢去除效率≥95%，出口硫化氢浓度≤20mg/m?，脱硫剂定期更换。

6.设置沼气缓冲罐，容积为1-2h最大产气量，平衡产气量波动，缓冲罐压力控制在0.02-0.05MPa。

7.沼气利用方式：发电、锅炉燃烧、民用燃气，利用前需设置稳压阀和过滤器，去除杂质和水分。

8.设置沼气火炬，用于应急燃烧过剩沼气，火炬需具备点火、熄火自动控制功能，燃烧效率≥99%。

9.沼气系统需设置防爆装置（安全阀、防爆膜），防爆膜爆破压力为工作压力的1.2-1.5倍，防止超压危险。

10.沼气管道及设备区域设置通风装置和可燃气体检测仪，气体浓度超标时自动报警并启动通风，严禁明火。

六、 设备选型与材料选择（81-90条）

1.水泵选型按最大流量设计，预留10%-20%余量，输送污泥的水泵选用耐磨、防缠绕型潜水泵或螺杆泵。

2.搅拌设备：机械搅拌选用桨叶式搅拌器，功率根据池体容积和介质密度计算；沼气搅拌选用罗茨风机，风压匹配反应器压力。

3.填料选型：AF反应器选用陶粒、火山岩或弹性填料，比表面积大、孔隙率高，耐腐蚀性强，使用寿命≥5年。

4.阀门选型：与废水、沼气接触的阀门选用球阀或蝶阀，材质为不锈钢或UPVC，污泥管路阀门选用耐磨型球阀。

5.反应器池体：大型池选用钢筋混凝土结构，做环氧树脂防腐涂层；小型池选用钢结构或玻璃钢一体化设备。

6.加热设备：低温废水选用蒸汽加热器或电加热器，加热功率根据水温提升需求计算，确保反应温度稳定。

7.在线监测仪表：配置pH计、ORP仪、碱度仪、沼气流量计、可燃气体检测仪，数据实时上传中控系统。

8.脱硫剂选用氧化铁脱硫剂，硫容≥30%，更换周期根据硫化氢含量、产气量及运行负荷确定，一般3-6个月，更换后废脱硫剂需按危废处置。

9.防爆设备：反应器周边电气设备（电机、开关、仪表）选用防爆型，防护等级≥IP54，符合防爆规范。

10.应急设备：配备备用电源、应急排水泵、沼气火炬应急启动装置，确保突发情况正常处置。

七、 运行控制与安全环保（91-100条）

1.启动期接种污泥后，先通入清水或低浓度废水驯化，逐步提升进水COD浓度，驯化期≥15d，确保菌群适应水质。

2.运行中控制进水负荷稳定，COD浓度波动≤±20%，超出范围时通过调节进水流量或稀释废水控制。

3.酸化抑制应对：当反应器内pH＜6.5、VFA＞2000mg/L（以乙酸计）时，立即降低进水负荷30%-50%、投加碳酸氢钠补充碱度，必要时回流出水（回流比1:1）稀释，同时监测VFA降解速率。

4.定期排泥，剩余污泥含水率99.2%-99.5%，经浓缩脱水后含水率≤80%，污泥需无害化处置（焚烧、填埋、土地利用）。

5.中控系统实现工艺参数实时监测、设备联动控制和故障报警，数据存储时间≥1年，便于追溯分析。

6.定期巡检设备：水泵、风机、搅拌器运行状态，沼气管道密封性，三相分离器分离效果，发现问题24h内处置。

7.安全防护：配备防毒面具、防护服、洗眼器，高风险区域（反应器顶部、沼气机房）设置警示标识和应急通道。

8.废气处理：预处理和反应器产生的硫化氢、沼气等废气，收集后经生物除臭或燃烧处理，达标后排放。

9.环保合规：设计方案需符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术导则》及地方环保标准，依法办理环评、排污许可及危废处置备案手续。

10.建立运维档案，包括设计图纸、设备说明书、运行记录、水质检测报告、检修记录，定期优化工艺参数。