污水的厭氧生物處理課件

1、第十五章 污水的厭氧生物處理第一節(jié) 污水厭氧生物處理的基本原理第二節(jié) 污水的厭氧生物處理工藝第三節(jié) 厭氧生物處理法的設(shè)計(jì)第一節(jié) 厭氧生物處理的基本原理 污泥的厭氧處理面對的是固態(tài)有機(jī)物，所以稱為消化。消化過程液化(酸化)液態(tài)污泥的pH迅速下降，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中有機(jī)酸是主體氣化(甲烷化)產(chǎn)生消化氣，主體是CH4兩階段:四階段:大分子有機(jī)物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇 類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4甲烷細(xì)菌CH4 甲烷菌專性厭氧，且處理系統(tǒng)中不能含有濃度過高的SO42-，SO32-。 污水和泥液中的堿度有緩沖作用，如果

2、有足夠的堿度中和有機(jī)酸，其pH有可能維持在6.8以上，酸化和甲烷化兩大類細(xì)菌就可以共存，從而消除分階段現(xiàn)象。 厭氧法與好氧法相比，降解較不徹底，放出的熱量少，反應(yīng)速度低。 主要用于污泥的消化、高濃度有機(jī)廢水和溫度較高的有機(jī)工業(yè)廢水的處理。影響甲烷菌生長的因素pH：6.87.2溫度：3538C和5255C生物固體停留時(shí)間（污泥泥齡）厭氧消化的效果與污泥泥齡有直接關(guān)系，污泥泥齡的表達(dá)式為：cmr/e式中： c一污泥泥齡SRT, d；mr一消化池內(nèi)的總生物量，kg；e一消化池每日排出的生物量，kgd。消化池的水力停留時(shí)間等于污泥泥齡。由于產(chǎn)甲烷菌的增殖速率較慢，對環(huán)境條件的變化十分敏感。因此，要獲得

3、穩(wěn)定的處理效果就需要保持較長的污泥泥齡。攪拌和混合厭氧消化是由細(xì)菌體的內(nèi)酶和外酶與底物進(jìn)行的接觸反應(yīng)。因此必須使兩者充分混合。此外，有研究表明，產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌之間存在著嚴(yán)格的共生關(guān)系。這種共生關(guān)系對于厭氧工藝的改進(jìn)有實(shí)際意義，但如果在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的劇烈攪拌則會(huì)破壞這種共生關(guān)系。攪拌的方法一般有：水射器攪拌法、消化氣循環(huán)攪拌法和混合攪拌法。營養(yǎng)與CN比基質(zhì)的組成也直接影響厭氧處理的效率和微生物的增長，但與好氧法相比，厭氧處理對污水中隊(duì)P的含量要求低。有資料報(bào)導(dǎo)，只要達(dá)到COD：N：P800：5：1即可滿足厭氧處理的營養(yǎng)要求。一般要求CN比達(dá)10-20:1, CN比太高，細(xì)胞的氮量不足，消化

4、液的緩沖能力低pH容易降低；CN比太低，氮量過多，PH可能上升，銨鹽容易積累，會(huì)抑制消化進(jìn)程。有毒物質(zhì)1重金屬離子的毒害作用：重金屬離子對甲烷消化的抑制有兩個(gè)方面：與酶結(jié)合，產(chǎn)生變性物質(zhì)，使酶的作用消失；重金屬離子及氫氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。2H2S的毒害作用:脫硫弧菌能將乳酸、丙酮酸和乙醇轉(zhuǎn)化為 H2、CO2和乙酸。但在含硫無機(jī)物（SO4 - 、SO3-)存在時(shí)，它將優(yōu)先還原SO4 - 、SO3-產(chǎn)生H2S ，形成與產(chǎn)甲烷菌對基質(zhì)的競爭。因此，當(dāng)厭氧處理系統(tǒng)中含硫無機(jī)物濃度過高時(shí)，產(chǎn)甲烷過程就會(huì)受到抑制。消化氣中CO2成分提高，并含有較多的H2S 。 H2S 的存在降低消化氣的質(zhì)量并腐蝕

5、金屬設(shè)備，其對產(chǎn)甲烷菌的毒害作用更進(jìn)一步影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。3氨的毒害作用：當(dāng)有機(jī)酸積累時(shí)，PH降低，此時(shí)NH3轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4，當(dāng) NH4 超過50mg/L時(shí)，消化受到抑制。第二節(jié) 污水的厭氧生物處理工藝一、化糞池化糞池例圖 用于處理來自廁所的糞便廢水。曾廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。還可用于郊區(qū)的別墅式建筑。二、厭氧生物濾池 優(yōu)點(diǎn)：處理能力高；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)備簡單、操作方便。 缺點(diǎn)：濾料費(fèi)用較高；濾料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，沒有簡單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。三、厭氧接觸法 對于懸浮物較高的有機(jī)

6、廢水，可以采用厭氧接觸法，它實(shí)際上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 試驗(yàn)結(jié)果證明，良好的污泥床，有機(jī)負(fù)荷率和去除率高，不需要攪拌設(shè)備，能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與pH的變化。五、分段厭氧處理法 第一段：水解和液化有機(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：保持嚴(yán)格的厭氧條件和pH，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)。六、厭氧膨脹床和厭氧流化床床體內(nèi)充填細(xì)小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等，污水從床底部流人，為使填料層膨脹，需將部分出水用循

7、環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認(rèn)為膨脹率為 1020的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為2070的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)物容積負(fù)荷較高，水力停留時(shí)間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，載體不易堵塞。缺點(diǎn)是耗能較大。七、厭氧生物轉(zhuǎn)盤其優(yōu)點(diǎn)是，可承受較高有機(jī)負(fù)荷和沖擊負(fù)荷，COD去除率可達(dá)90以上；不存在載體堵塞問題，生物膜可經(jīng)常保持較高活性，便于操作，易于管理。其缺點(diǎn)是造價(jià)高。八、兩相厭氧法兩相厭氧法是一種新型的厭氧生物處理工藝。即把產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段的反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，以創(chuàng)造各自最佳的環(huán)境條件，并將這兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)起來，形

8、成兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。由于兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)能夠承受較高的負(fù)荷，反應(yīng)器容積較小，運(yùn)行穩(wěn)定，日益受到人們的重視。由于酸化和甲烷發(fā)酵是在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器內(nèi)分別進(jìn)行，從而使本工藝具有下列特點(diǎn)：1）為產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷菌分別提供各自最佳的生長繁殖條件，在各自反應(yīng)器能夠得到最高的反應(yīng)速率。2）酸化反應(yīng)器有一定的緩沖作用，緩解沖擊負(fù)荷對后續(xù)的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的影響。3）酸化反應(yīng)器反應(yīng)進(jìn)程快，水力停留時(shí)間短，C O D濃度可去除 2025，能夠大大減輕產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的負(fù)荷。4）負(fù)荷高，反應(yīng)器容積小基建費(fèi)用低。第三節(jié) 厭氧生物處理法的設(shè)計(jì)一、流程和設(shè)備的選擇 處理工藝的選擇 消化溫度 采用單級或兩級(段)消化內(nèi)容二、厭氧反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 計(jì)算確定反應(yīng)器容積的常用參數(shù)是負(fù)荷率N和消化時(shí)間