广东污废水处理工培训ppt第六章 厌氧生物处理课件 24页

第六章厌氧生物处理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工艺第三节厌氧生物处理法的设计计算n第一节厌氧生物处理的基本原理n一、厌氧消化的机理早期的厌氧生物处理都针对污泥消化，即在无氧的条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷气（或称污泥气、消化气）等。所以污泥厌氧消化过程也称污泥生物稳定过程。污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称消化。污泥的消化过程明显分为两个阶段n污泥的消化过程明显分为两个阶段，整个过程半年以上。液化阶段－固体有机物先液化，其特征是液态污泥的pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体，又称“酸化阶段”气化阶段－降解产物气化主要成分为甲烷，又常称“甲烷化”阶段参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性厌氧细菌；甲烷化阶段的统称为甲烷菌。截至1991年，分离到的产甲烷菌已达到65个种。n1979年，Byrand根据对甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，认为两阶段理论不够完善，提出了三阶段理论。复杂有机物乙醇H2/CO2甲烷有机酸和醇类第一阶段水解与发酵第二阶段产氢产乙酸第三阶段产甲烷三阶段厌氧消化过程示意图n第一阶段为水解发酵阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸；酯类转化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。参与该阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。n第二阶段为产氢和产乙酸阶段产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类转化成乙酸和氢，并有CO2产生。第三阶段为产甲烷阶段产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。n二、厌氧消化的影响因素pH适宜6.8-7.2之间温度35~38ºC（中温）和52~55ºC（高温），中温消化的消化时间（产气量达到90％所需时间）约为20d，高温消化的消化时间约为10d，对寄生虫卵的杀灭率可达99％n污泥泥龄（生物固体停留时间）由于产甲烷菌的增殖速率较慢，对环境条件的变化十分敏感。因此，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥泥龄。搅拌和混合厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应。因此必须使两者充分混合。有研究表明，产乙酸菌和产甲烷菌之间存在着严格的共生关系。这种共生关系对于厌氧工艺的改进有实际意义，但如果在系统内进行连续的剧烈搅拌则会破坏这种共生关系。n营养与C/N比基质的组成也直接影响厌氧处理的效率和微生物的增长，但与好氧法相比，厌氧处理对污水中N、P的含量要求低。只要达到COD：N：P＝800：5：1即可满足厌氧处理的营养要求。通常C/N达到10-20为宜。有毒物质重金属离子的毒害作用H2S的毒害作用氨的毒害作用n第二节污水的厌氧生物处理工艺n一、化粪池化粪池例图用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。n二、厌氧生物滤池优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。n三、厌氧接触法对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。n四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。上流式厌氧污泥床反应器n五、分段厌氧处理法第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。第二段：保持严格的厌氧条件和pH，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，并截留悬浮固体，以改善出水水质。n六、厌氧膨胀床和厌氧流化床床体内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.2-1mm。污水从床底部流入。厌氧膨胀床和流化床沼气n七、厌氧生物转盘厌氧生物转盘和好氧生物转盘相似，不同之处在于上部加盖密封，为收集沼气和防止液面上的空间存氧。污水处理靠盘片表面生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧活性污泥共同完成。优点：可承受较高有机负荷和冲击负荷，COD去除率可达90％以上；不存在载体堵塞问题，生物膜可保持较高活性，便于操作和管理。缺点：造价高。n八、两相厌氧法两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺。1971年Ghosh和Pohland首次提出了两相发酵的概念，即把产酸和产甲烷两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行，以创造各自最佳的环境条件，并将这两个反应器串联起来，形成两相厌氧发酵系统。其特点如下：为产酸菌、产甲烷菌分别提供各自最佳的生长繁殖条件，在各自反应器能够得到最高的反应速率。酸化反应器有一定的缓冲作用，缓解冲击负荷对后续的产甲烷反应器的影响。酸化反应器反应进程快，水力停留时间短，COD浓度可去除20-25%，能够大大减轻产甲烷反应器的负荷。负荷高，反应器容积小基建费用低。n第三节厌氧生物处理法的设计计算n一、流程和设备的选择处理工艺和设备的选择消化温度采用单级或两级(段)消化内容n二、厌氧反应器的设计计算确定反应器容积的常用参数是负荷率L和消化时间t，公式为：V＝Qt式中：V－反应（消化）区的容积，m3；Q－污水的设计流量，m3/d；t－消化时间，d；L－反应区的设计负荷，kgBOD5(COD)/(m3.d)；S0－污水有机物的浓度，gBOD5(COD)/L。产气量一般可按0.4~0.5m3/kg(COD)进行估算。n三、消化池的热量计算包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、池盖所散失的热量。提高废水温度所需的热量为Q1：Q1＝Qc(t2-t1)式中：Q－污水投加量；c－污水的比热容，约4200kJ/(m3.℃)(试验值）t2－消化池温度，℃；t1－污水温度，℃n通过池壁、池盖等散失的热量Q2与池子构造和材料有关，可用下式估算：Q2＝KA(t2-t1)式中：A－散热面积，m2；K－传热系数，kJ/(h.m2.℃)(试验值）t2－消化池内壁温度，℃；t1－消化池外壁温度，℃