厭氧生物處理相關資料(ppt 30頁).ppt

1、第九章 厭氧生物處理,概述 原理 主要構筑物及工藝,厭氧生物處理概述,在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學作用，對有機物進行生物降解的過程，稱為厭氧生物處理法或厭氧消化法。 厭氧生物處理法的處理對象是：高濃度有機工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動植物殘體及糞便等,厭氧生物處理概述,厭氧生物處理的方法和基本功能有二： （1）酸發(fā)酵的目的是為進一步進行生物處理提供易生物降解的基質； （2）甲烷發(fā)酵的目的是進一步降解有機物和生產氣體燃料,厭氧生物處理概述,完全的厭氧生物處理工藝因兼有降解有機物和生產氣體燃料的雙重功能，因而得到了廣泛的發(fā)展和應用,厭氧生物處理原理,一、厭氧消化的生

2、化階段 復雜有機物的厭氧消化過程要經歷數個階段，由不同的細菌群接替完成。根據復雜有機物在此過程中的物態(tài)及物性變化，可分三個階段（表9-1,厭氧生物處理原理,表9-1 有機物厭氧消化過程,厭氧生物處理原理,二、發(fā)酵的控制條件 （以下重點討論甲烷發(fā)酵的控制條件。） （一）營養(yǎng)與環(huán)境條件 廢水、污泥及廢料中的有機物種類繁多，只要未達到抑制濃度，都可連續(xù)進行厭氧生物處理。對生物可降解性有機物的濃度并無嚴格限制，但若濃度太低，比耗熱量高，經濟上不合算；水力停留時間短，生物污泥易流失，難以實現穩(wěn)定的運行。一般要求COD大于1000mg/L。 CODNP=20051,厭氧生物處理原理,1）氧化還原電位（OR

3、P或Eh） 厭氧環(huán)境是厭氧消化過程賴以正常進行的最重要的條件。厭氧環(huán)境，主要以體系中的氧化還原電位來反映。 一般情況下，氧的溶入無疑是引起發(fā)酵系統(tǒng)的氧化還原電位升高的最主要和最直接的原因。但是，除氧以外，其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質的存在（如某些工業(yè)廢水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性廢水中的H+等），同樣能使體系中的氧化還原電位升高。當其濃度達到一定程度時，同樣會危害厭氧消化過程的進行,厭氧生物處理原理,高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化還原電位為-500-600mV； 中溫厭氧消化系統(tǒng)及浮動溫度厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化還原電位應低于-300-380mV。 產酸細菌對氧化還

4、原電位的要求不甚嚴格，甚至可在+100-100mV的兼性條件下生長繁殖； 甲烷細菌最適宜的氧化還原電位為-350mV或更低,厭氧生物處理原理,2）溫度 溫度是影響微生物生命活動過程的重要因素之一。溫度主要影響微生物的生化反應速度，因而與有機物的分解速率有關。 工程上： 中溫消化溫度為3038（以3335為多）； 高溫消化溫度為5055。 厭氧消化對溫度的突變也十分敏感，要求日變化小于2。溫度突變幅度太大，會招致系統(tǒng)的停止產氣,厭氧生物處理原理,3）pH值及酸堿度 由于發(fā)酵系統(tǒng)中的CO2分壓很高（20.340.5kPa），發(fā)酵液的實際pH值比在大氣條件下的實測值為低。一般認為，實測值應在7.27

5、.4之間為好。 （4）毒物 凡對厭氧處理過程起抑制或毒害作用的物質，都可稱為毒物,厭氧生物處理原理,1）生物量 各種反應器要求的污泥濃度不盡相同，一般介于1030gVSS/L之間。 為了保持反應器生物量不致因流失而減少，可采用多種措施，如安裝三相分離器、設置掛膜介質、降低水流速度和回流污泥量等,厭氧生物處理原理,2）負荷率 負荷率是表示消化裝置處理能力的一個參數。負荷率有三種表示方法：容積負荷率、污泥負荷率、投配率。 反應器單位有效容積在單位時間內接納的有機物量，稱為容積負荷率，單位為kg/m3d或g/Ld。有機物量可用COD、BOD、SS和VSS表示。 反應器內單位重量的污泥在單位時間內接納

6、的有機物量，稱為污泥負荷率，單位為kg/kgd或g/gd。 每天向單位有效容積投加的新料的體積，稱為投配率，單位為m3/m3d。投配率的倒數為平均停留時間或消化時間，單位為d。投配率有時也用百分數表示，例如，0.07m3/m3d的投配率也可表示為7,厭氧生物處理原理,厭氧消化裝置的負荷率是怎樣確定的呢？ 一個重要的原則是：在兩個轉化（酸化和氣化）速率保持穩(wěn)定平衡的條件下，求得最大的處理目標（最大處理量或最大產氣量）。 一般而言，厭氧消化微生物進行酸化轉化的能力強，速率快，對環(huán)境條件的適應能力也強；而進行氣化轉化的能力相對較弱，速率也較慢，對環(huán)境的適應能力也較脆弱。這種前強后弱的特征使兩個轉化速

7、率保持穩(wěn)定平衡頗為困難，因而形成了三種發(fā)酵狀態(tài),當有機物負荷率很高時，由于供給產酸菌的食物相當充分，致使作為其代謝產物的有機物酸產量很大，超過了甲烷細菌的吸收利用能力，導致有機酸在消化液中的積累和pH值（以下均指大氣壓條件下的實測值）下降，其結果是使消化液顯酸性（pH7）。這種在酸性條件下進行的厭氧消化過程稱為酸性發(fā)酵狀態(tài)，它是一種低效而又不穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)，應盡量避免,當有機負荷率適中時，產酸細菌代謝產物中的有機酸基本上能被甲烷細菌及時地吸收利用，并轉化為沼氣，溶液中殘存的有機酸量一般為每升數百毫克。此時消化液中pH值維持在77.5之間，溶液呈弱堿性。這種在弱堿性條件下進行的厭氧消化過程稱之為

8、弱堿性發(fā)酵狀態(tài)，它是一種高效而又穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)，最佳負荷率應達此狀態(tài),當有機物負荷率偏小時，供給產酸細菌的食物不足，產酸量偏少，不能滿足甲烷細菌的需要。此時，消化液中的有機酸殘存量很少，pH值偏高，在pH值偏高（大于7.5）的條件下進行的厭氧消化過程，稱為堿性發(fā)酵狀態(tài)。如前所述，由于負荷偏低，因而是一種雖穩(wěn)定但低效的厭氧消化狀態(tài),厭氧生物處理原理,3）加熱 為把料液控制到要求的發(fā)酵溫度，則必須加熱。據估算，去除8000mg/L的COD所產生的沼氣，能使一升水升溫10。 （4）pH值的控制 如果料液會導致反應器內液體的pH值低于6.5或高于8.0時，則應對料液預先中和。當有機酸的積累而使反應液的

9、pH值低于6.87時，應適當減小有機物負荷或毒物負荷，使pH值恢復到7.0以上（最好為7.27.4）。若pH低于6.5，應停止加料，并及時投加石灰中和,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,一、早期用于處理廢水的厭氧消化構筑物是化糞池和雙層沉淀池。 化糞池是一個矩形密閉的池子，用隔墻分為兩室或三室，各室之間用水下連接管接通。廢水由一端進入，通過各室后由另一端排出。懸浮物沉于池底后進行緩慢的厭氧發(fā)酵。各室的頂蓋上設有人孔，可定期（數月）將消化后的污泥挖出，供作農肥。這種處理構筑物通常設于獨立的居住或公共建筑物的下水管道上，用于初步處理糞便廢水,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,雙層沉淀池上部有一個流槽，槽底

10、呈V形。廢水沿槽緩慢流過時，懸浮物便沉降下來，并從V形槽底縫滑落于大圓形池底，在那里進行厭氧消化。這兩種處理構筑物僅起截留和降解有機懸浮物的功用，產生的沼氣難以收集利用,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,二、普通消化池，主要用于處理城市污水的沉淀污泥。普通消化池多建成加頂蓋的筒狀。 生污泥從池頂進入，通過攪拌與池內污泥混合，進行厭氧消化。分解后的污泥從池底排出。產生的生物氣從池頂收集。普通消化池需要加熱，以維持高的生化速率。 這種處理構筑物通常是每天加排料各12次，與此同時進行數小時的攪拌混合,圓筒形厭氧消化池,蛋形厭氧消化池,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,三、厭氧接觸系統(tǒng) 普通消化池用于處理高濃

11、度有機廢水時，為了強化有機物與池內厭氧污泥的充分接觸，必須連續(xù)攪拌； 同時為了提高處理效率，必須改間斷進水排水為連續(xù)進水排水。但這樣一來，會造成厭氧污泥的大量流失。 為了克服這一缺點，可在消化池后串聯(lián)一個沉淀池，將沉淀下的污泥又送回消化池，因此組成了厭氧接觸系統(tǒng)（圖9-4）。 污泥回流量約為進水流量的23倍。消化池內的MLVSS為610g/L,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,四、厭氧生物濾池和厭氧生物轉盤 為了防止消化池的污泥流失，可在池內設置掛膜介質，使厭氧微生物生長在上面，由此出現了厭氧生物濾池和厭氧生物轉盤,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,五、上流式厭氧污泥床反應器（UASB） 這種反應器是目前應用最為廣泛的一種厭氧生物處理裝置,厭氧生物處理主要構筑物及工藝,六、厭氧