環(huán)境工程學課件第15章

第15

章厭氧生物處理The

Anaerobic

Processes由于厭氧微生物的分離和純種培養(yǎng)十分困難,致使人們對厭氧生物處理的認識和利用遠遠落后于好氧生物處理。直到最近20年,厭氧生物技術的完善和發(fā)展,為廢水處理的可持續(xù)發(fā)展方法的實現(xiàn)提供了新的途徑。經過厭氧生物處理的廢水可以同時實現(xiàn)環(huán)境保護與能源生產,其產物可以被積極利用而產生經濟價值。厭氧處理與好氧處理厭氧法的優(yōu)缺點厭氧法的基本原理厭氧法的工藝和設備厭氧法的影響因素15.1厭氧處理與好氧處理的區(qū)別15.2厭氧生物處理法優(yōu)缺點厭氧生物處理法優(yōu)點厭氧生物處理法缺點厭氧生物處理法優(yōu)點：應用范圍廣能耗低氮、磷營養(yǎng)需要量較少有殺菌作用污泥易貯存（1）應用范圍廣因供氧限制，好氧法一般適用于中、低濃度有機廢水的處理，而厭氧法適用于中、高濃度有機廢水。有些有機物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理是可降解的，如固體有機物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。(2)能耗低好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產生的沼氣可作為能源。廢水有機物達一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當原水BOD5達到1500mg/L時，采用厭氧處理即有能量剩余。有機物濃度愈高，剩余能量愈多。一般厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。（3）氮、磷營養(yǎng)需要量較少好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5，對氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。（4）有殺菌作用厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等。（5）污泥易貯存厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應器可以季節(jié)性或間歇性運轉。厭氧生物處理法缺點:（1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理所需時間比好氧設備長；（2）出水往往達不到排放標準，需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理；（3）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復雜。（4）厭氧過程會產生氣味對空氣有污染。15.3厭氧生物處理原理厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程，也稱為厭氧消化。與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等作為受氫體。厭氧生物處理是一個復雜的微生物化學過程，依靠三大主要類群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯(lián)合作用完成。復雜有機物的厭氧降解有機物厭氧消化產甲烷的過程是一個由多種微生物共同作用的非常復雜的生化過程。關于厭氧消化過程的原理主要有兩種學說,即兩階段學說和三階段學說。1.

兩階段學說1930年,Buswell和Neave指出,有機物厭氧消化過程分為酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵兩個階段,即兩階段學說,如圖15-2所示。(1)第一階段糖類、脂類和蛋白質等復雜的有機物,在產酸菌

(厭氧菌和兼性厭氧菌)的作用下被分解成為以脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)、醇類(乙醇等)、C02和H2等為主的產物。由于大量脂肪酸的產生會使發(fā)酵液的pH降低,所 以,該階段稱為酸性發(fā)酵階段,或產酸階段。此時的微生物具有生長速度快及對環(huán)境條件的適應性較強的特點。(2)第二階段產甲烷菌(專性厭氧菌)將第一階段的產物最終轉化為CH4和CO2等小分子。由于有機酸不斷被轉化為CH4和CO2,同時系統(tǒng)中有

NH4+的存在,發(fā)酵液的pH不斷升高。所以,該階段稱為堿性發(fā)酵階段,或稱產甲烷階段。產甲烷菌生長很慢且對環(huán)境條件非常敏感。2.三階段學說1979年,Bryant根據(jù)對產甲烷菌和產氫產乙酸菌的研究結果,認為兩階段理論不夠完善,進而提出了更為細化的三階段理論。該理論認為產甲烷菌不能將除乙酸、H2、CO2和甲醇等之外的有機酸和醇類轉化為CH4和CO2,長鏈脂肪酸和醇類必須經過產氫產乙酸菌轉化為乙酸H2和CO2等后,才能被產甲烷菌利用。1.水解階段：碳水化合物（脂肪、蛋白質）在水解發(fā)酵菌作用下轉化為糖類、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；產氫產乙酸階段：脂肪酸在產氫產乙酸菌作用下轉化成H2、CO2、乙酸

CH3CH2COOH→CO2+CH3COOH+H2產甲烷階段：最后兩組生理不同的產甲烷菌，有共同的產物復雜有機物較高級有機酸乙酸CH44H2+CO2→CH4+2H2O2CH3COOH→2CH4+2CO24%76%（1/3）CO2還原（2/3）乙酸脫羧H228%72%生成甲烷水解與發(fā)酵20%生成乙酸與脫羧上述三個階段的反應速度依廢水性質而異，在含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制步驟；簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質均能被微生物迅速分解，對含這類有機物為主的廢水，產甲烷易成為限速階段。15.4

厭氧法的工藝和設備處理污水的厭氧反應器:第一階段是普通厭氧消化池,它的代表反應器是化糞池,其沉淀過程與厭氧發(fā)酵過程同時進行,厭氧菌濃度低,細菌與有機污染物接觸差,處理效果差;第二階段以提高微生物濃度和停留時間、縮短液體停留時間的反應器為代表,如厭氧生物濾池、厭氧流化床、上流式厭氧污泥床等;第三階段的反應器主要解決了上流式厭氧污泥床的傳質問題,擴大了水力負荷和有機負荷,厭氧顆粒污泥膨脹床研究應用比較多。15.4.1懸浮式厭氧生物處理工藝典型的懸浮式厭氧生物處理工藝包括普通消化工藝、厭氧接觸工藝、兩相(或兩段)厭氧消化工藝和上流式厭氧污泥床工藝等。主要涉及的構筑物有傳統(tǒng)的化糞池、普通消化池、沉淀池及污泥回流裝置、升流式厭氧污泥床反應器等。1.普通消化工藝化糞池普通消化池化糞池用于處理來自廁所的糞便污水。曾廣泛應用于不設污水處理廠的合流制排水系統(tǒng),也可用于郊區(qū)的別墅式建筑?；S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:污水進入第一室,水中懸浮物或沉于池底,或浮于池面,池水一般分為三層,上層為浮渣層,下層為污泥層,中間為水流。然后污水進入第二室,阻攔底泥和浮渣流出池子。污水在池內的停留時間一般為12-24h。懸浮物沉于池底后進行緩慢的厭氧消化,各室的頂蓋上設有入孔,可定期(一般為數(shù)月)將消化后的污泥挖出,供作農肥,出水不能直接排入水體。普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進入池中，經消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產沼氣從頂部排出。池徑從幾米至三、四十米，柱體部分的高度約為直徑的1/2，池底呈圓錐形，以利排泥。為使進水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：(a)池內機械攪拌；(b)沼氣攪拌；(c)循環(huán)消化液攪拌。螺旋槳(機械)攪拌的消化池循環(huán)消化液攪拌式消化池普通消化池的特點:可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。厭氧消化反應與固液分離在同一個池內實現(xiàn)，結構較簡單。缺乏持留或補充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的微生物細胞。對無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴重，微生物不能與料液均勻接觸的問題。溫度不均勻，消化效率低。2.厭氧接觸法為了克服普通消化池不能持留或補充厭氧活性污泥的缺點,在消化池后增設沉淀池,將沉淀污泥回流至消化池以維持較高的污泥濃度,便形成了厭氧接觸法。厭氧接觸法實質上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法對懸浮物高的有機廢水(如肉類加工廢水等)效果很好，懸浮顆粒成為微生物的載體，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接觸池中，要進行適當攪拌以使污泥保持懸浮狀態(tài)。攪拌可以用機械方法，也可以用泵循環(huán)池水。厭氧接觸法的特點:（a）通過污泥回流，保持消化池內污泥濃度較高，一般為10-15g/L，耐沖擊能力強；（b）消化池的容積負荷較普通消化池高，中溫消化時，一般為2-l0kgCOD/m3·d，水力停留時間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；（c）可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問題；（d）混合液經沉降后，出水水質好；（e）但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設備；（f）厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進行固液分離的缺點。幾種脫氣方法:真空脫氣，由消化池排出的混合液經真空脫氣器(真空度為0.005MPa)，將污泥絮體上的氣泡除去，改善污泥的沉降性能；熱交換器急冷法，將從消化池排出的混合液進行急速冷卻。絮凝沉降，向混合液中投加絮凝劑，使厭氧污泥易凝聚成大顆粒，加速沉降；用超濾器代替沉淀池，以改善固液分離效果。3.二段厭氧處理法消化可將水解酸化過程和甲烷化過程分開在兩個反應器內分階段進行，以使兩類微生物都能在各自的最適條件下生長繁殖。第一段的功能是：水解和液化固態(tài)有機物為有機酸緩沖和稀釋負荷沖擊與有害物質截留難降解的固態(tài)物質 第二段的功能是：保持嚴格的厭氧條件和pH值，以利于甲烷菌的生長降解、穩(wěn)定有機物，產生含甲烷較多的消化氣截留懸浮固體，以改善出水水質二段式厭氧處理法可以采用不同構筑物予以組合。例如對懸浮物高的工業(yè)廢水，采用厭氧接觸法與上流式厭氧污泥床反應器串聯(lián)的組合，其流程如下圖。二段式厭氧處理法的特點優(yōu)點：運行穩(wěn)定可靠能承受pH值、毒物的沖擊有機負荷率高消化氣中甲烷含量高缺點：使用設備較多

流程和操作復雜不能對各種廢水都提高負荷上流式厭氧污泥床反應器（upflow

anaerobicsludgeblanket

reactor)，簡稱UASB反應器，是由荷蘭的G.Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應器內沒有人工載體，反應器內微生物以自身聚集生長，為顆粒污泥狀態(tài)存在，因而能達到高生物量和高效高負荷。4.升流式厭氧污泥床反應器UASB上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。大型裝置為便于設置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3-8m，其中污泥床1-2m，污泥懸浮層2-4m，多用鋼結構或鋼筋混凝土結構。UASB反應器示意圖，、由圖可見，UASB工作時，廢水從反應器底部進入與污泥床層的高濃度顆粒污泥接觸，污染物被分解產生沼氣。污水、污泥和沼氣一起向上流動，進入反應器的上部的三相分離器，完成氣液、固三相的分離。被分離的消化氣從上部導出，被分離的污泥則自動滑落到懸浮污泥層。出水則從澄清區(qū)流出。UASB的構造UASB反應器的組成進水配水系統(tǒng)將廢水盡可能均勻地分配到整個反應器，并有水力攪拌功能。反應區(qū)其中包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，有機物主要在這里被厭氧菌所分解。三相分離器由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成，其功能是把沼氣、污泥和液體分開。出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)表層處理過的水均勻地加以收集，排出反應器。氣室，也稱集氣罩，其作用是收集沼氣。浮渣清除系統(tǒng)其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室表面的浮渣，根據(jù)需要設置。排泥系統(tǒng)其功能是均勻地排除反應區(qū)的剩余污泥。上流式厭氧污泥床反應器的優(yōu)點有機負荷居第二代反應器之首,水力負荷滿足要求;污泥顆?；笫狗磻鲗Σ焕麠l件的抗性增強;在一定的水力負荷下，可以靠反應器內產生的氣體來實現(xiàn)污泥與基質的充分接觸。（a）反應器內污泥濃度高一般平均污泥濃度為30-40g/L，其中底部污泥床(sludgebed)污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層(sludge

blanket)污泥濃度5-7g/L；污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度發(fā)展的顆粒污泥(sludge

granules)組成，顆粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應器的一個重要特征。有機負荷高，水力停留時間短，中溫消化，COD容積負荷在小試驗和中型試驗中可高達20-40kgCOD/（m3·d）在大型生產裝置中可達到6-8kgCOD/（m3·d）。反應器內設三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應區(qū)，一般無污泥回流設備；簡化了工藝，節(jié)約了投資和運行費用。無混合攪拌設備。投產運行正常后，利用本身產生的沼氣和進水來攪動；污泥床內不填載體，提高了容積利用率，節(jié)省造價及避免堵塞問題。（a）大型裝置內會有短流現(xiàn)象（要求配水裝置性能要好）（b）進水SS要求≤200mg/L，以免對污泥顆?；焕驕p少反應區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞（c）在沒有顆粒污泥接種的情況下，啟動時間長（d）對水質和負荷突然變化比較敏感（e）要求水溫高些，最好35℃左右。上流式厭氧污泥床反應器的缺點UASB反應器的啟動運行直接啟動：用顆粒污泥接種，所需時間較短，負荷上升 較快；間接啟動：用絮狀污泥啟動，首先需要培養(yǎng)顆粒污泥。 顆粒污泥的培養(yǎng)對于反應器的穩(wěn)定高效運行十分關鍵， 一般需要按以下步驟進行：①

投加接種污泥：厭氧消化污泥，或剩余活性污泥等；接種量一般為10~20kgVSS/m3；② 啟動初期的污泥負荷應低于0.1~0.2kgCOD/kgSS.d，容積負荷應小于0.5kgCOD/m3.d；5.厭氧折流板反應器厭氧折流板反應器(ABR)是P,LMcCarty等人于1982年研制的新型厭氧生物處理裝置,是一種厭氧污泥層工藝,按水的流向劃分,屬于平流式。ABR不但大大提高了厭氧反應器的負荷和處理效率,而且使其穩(wěn)定性和對不良因素(如有毒物質)的適應性太為增強。ABR內部有若干組垂直折流板,把長條形的反應器分成若干個串聯(lián)的反應室,該結構迫使水流以上下折流的形式通過反應器。反應器內各室累積著較多厭氧污泥,當廢水通過ABR時,要自下而上與大量的活性污泥發(fā)生多次接觸,從而大大提高了反應器的容積利用率。就單個反應室而言,因產生沼氣的攪拌作用,水流流態(tài)基本上是完全混合的,但各個反應室之間是串聯(lián)的,具有塞流流態(tài)。由此可見,ABR相當于把若干完全混合態(tài)反應器串聯(lián)在一起,因此,理論上比單一的完全混合態(tài)反應器處理效率高。ABR中的每個反應室內都有一個厭氧污泥層,其功能與UASB反應區(qū)相似,所不同的是上部未專設三相分離器。產生的沼氣通過反應器上部的集氣室,一同由導管排出反應器外。ABR的升流條件使厭氧污泥可形成顆粒污泥的形式。另外,采用部分出水回流,可緩解第一室中由于大量繁殖的產酸菌產酸導致的pH下降,同時也使得塞流系統(tǒng)向完全混合系統(tǒng)過度。ABR的特點:①上下折流的水流形式使水中的有機物和微生物充分接觸,有利于提高微生物的利用率;②無需單獨設置三相分離器,無填料,無需攪拌設備,因而反應器構造簡單;③不易發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,不會發(fā)生大量污泥流失現(xiàn)象,出水懸浮物含量較低;④易形成沉降性能好的顆粒污泥,維持較高的生物量;⑤因沒有填料,不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。15.4.2固著式厭氧生物處理工藝固著式厭氧生物處理工藝主要是厭氧生物膜法,包括厭氧生物濾池、厭氧附著膜膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉盤等處理方法。與懸浮式厭氧生物工藝相比,該方法有許多優(yōu)點,如由于厭氧生物膜中的生物在填料表面固著生長,故能夠在很短的水力停留時間里獲得較長的,甚至長達10O天以上的污泥停留時間。同時,該方法很好地提高了溶解性有機污染廢水厭氧處理過程中微生物的沉降性,降低了流失率,從而使反應器內維持一個較高的生物量水平。1.厭氧生物濾池(Anaerobic

filter,AF)又稱厭氧固定膜反應器，是60年代末開發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。濾池呈圓柱形，池內裝放填料，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料的表面生長，當廢水通過填料層時，在填料表面的厭氧生物膜作用下廢水中的有機物被降解，并產生沼氣，沼氣從池

頂部排出。濾池中的生物膜不斷地進行新陳代謝，脫落的生物膜隨出水流出池外。廢水從池底進入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；廢水從池上部進入，以降流的形式流過填

料層，從池底部排出，稱降流式厭氧濾池。填料可采用拳狀石質濾料，如碎石、卵石等,粒徑在

40mm左右，也可使用塑料填料,質輕、孔隙率高、價格較貴。厭氧生物濾池的特點及改進：在厭氧生物濾池中，厭氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厭氧活性污泥的形式存在于濾料的孔隙中。厭氧微生物總量沿池高度分布是很不均勻的，在池進水部位高，相應的有機物去除速度快。當廢水中有機物濃度高時，特別是進水懸浮固體濃度和顆粒較大時，進水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。對厭氧生物濾池采取如下改進：（a）出水回流；（b）部分充填載體；（c）采用軟性填料。主要優(yōu)點：處理能力較高濾池內可以保持很高的微生物濃度不需另設泥水分離設備、出水SS較低設備簡單、操作方便主要缺點：濾料費用較貴濾料容易堵塞尤其是下部,生物膜很厚,堵塞后,沒有簡單有效的清洗方法。因此,懸浮物含量高的廢水不適用。2.厭氧附著膜膨脹床(Anaerobic

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bed,AAFEB)厭氧附著膜膨脹床是一種高效厭氧生物膜工藝,是

Jewell于2O世紀7O年代中期研制的厭氧消化工藝,已成功地用于處理不同類型和濃度的有機污水。在反應器內,厭氧微生物被固定在載體上,形成具有生物膜結構的顆粒污泥,從而為厭氧附著膜膨脹床反應器高效穩(wěn)定地運行創(chuàng)造了重要的條件。運行過程反應器密閉(上部收集產氣)，廢水從反應器底部進入后上升流動，大部分有機物在床中經厭氧發(fā)酵并轉化為氣體，攪動床層并使廢水回流，控制床層膨脹率為10

～20%，當載體上附有生物膜而反應器產氣量又趨穩(wěn)定時轉入正常運行。厭氧附著膜膨脹床特點:①微生物優(yōu)先選擇載體上的微孔、裂縫和凹陷部位附著和生長繁殖，在局部形成生物膜;②厭氧生物膜形成過程是一個微生物種群演變的過程。隨著載體上生物膜的形成和發(fā)展,微生物組成由球菌占優(yōu)勢,逐步過渡為索氏甲烷絲菌占優(yōu)勢;③反應器運行中生物膜活性呈上升趨勢,運行效能逐漸提高;④厭氧附著膜膨脹床的高效穩(wěn)態(tài)運行取決于反應器中能否形成活性高的生物膜。存在問題目前該工藝在實際應用中的一個較突出的問題是載體生物膜的形成過程需經歷較長的時期,反應器啟動時間長。因此,如果對厭氧附著膜膨脹床反應器內的載體先經一定時間的好氧預掛膜處理,就可加快厭氧生物膜的附著生長,并形成生物顆粒,進而縮短反應器的啟動時間,減少人力、物力和財力的消耗。3.厭氧流化床流化床反應器以顆粒較小的填料粒子為載體(如沙粒、塑料、活性炭、沸石、玻璃等，粒徑多在0.2-0.7mm,為球形或半球形),依靠在惰性的載體表面形成的生物膜來保留厭氧污泥,同時液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠這些流態(tài)化的帶有生物膜的微粒來實現(xiàn)。流化床反應器的主要特點①流化態(tài)能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸;②由于顆粒與流體相對運動速度高,液膜擴散阻力小,且由于形成的生物膜較薄,傳質作用強，因此生物化學過程進行較快,允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間;③克服了厭氧濾器堵塞的問題;④較高的反應器容積負荷可減少反應器體積,同時由于其高度與直徑的比例大于其他厭氧反應器,因此可以減少占地面積。存在的問題為了實現(xiàn)良好的流態(tài)化并使污泥和填料不致從反應器流失,必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度,但這幾乎難以做到,因此穩(wěn)定的流態(tài)化也難以保證;一些較新的研究認為,流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器;為取得較高的上流速度以保證流化態(tài),流化床反應器需要大量的回流水,這樣導致能耗加大,成本上升。由于以上原因,流化床反應器至今沒有生產規(guī)模的設施運行。一般認為膨脹率為10％～20％稱膨脹床，顆粒略呈膨脹狀態(tài)，但仍保持互相接觸；膨脹率為20％～70％時，稱為流化床，顆粒在床中作無規(guī)則自由運動。4.厭氧生物轉盤在）了空封封置厭氧生物轉盤的構造與好氧生物轉盤相似,不同之處于盤片大部分（

70%以上或全部浸沒在廢水中；為收集沼氣和防止液面上的間有氧存在，上部加蓋密。厭氧生物轉盤由盤片、密的反應槽、轉軸及驅動裝等組成。厭氧生物轉盤特點:①微生物濃度高,可承受較高的有機物負荷;②廢水在反應器內按水平方向流動,不需提升廢水,節(jié)能;③不需進行水回流,與厭氧膨脹床和流化床相比較既節(jié)能又便于操作;④處理含懸浮物含量較高的廢水,不存在堵塞問題;⑤由于轉盤轉動,不斷使老化生物膜脫落,使生物膜經常保持較高的活性;⑥有承受沖擊負荷的能力,處理過程穩(wěn)定性較強;⑦可采用多級串聯(lián),各級微生物處于最佳生存條件;⑧便于運行管理。厭氧生物處理工藝的運行管理1、運行管理指標廢水厭氧生物處理的運行管理指標主要有：COD去除率、有機容積負荷、有機污泥負荷、水力停留時間、剩余污

泥產量、產氣量等。2、水質管理指標水質管理指標又稱為監(jiān)測項目，即通過水質監(jiān)測，對厭氧反應器進行管理，使其達到運行要求；主要有：進水量、進出水水質（COD、BOD、SS、pH、VFA等）、污泥濃度、溫度、產氣量、氣體成分等。厭氧生物處理工藝的運行管理3、安全問題甲烷易燃（5％～15％）：設備密封；嚴禁明火和電氣火花。預防H2S和CO2在低凹處積聚。各種常見的厭氧生物工藝比較各種常見的厭氧生物工藝比較15.4.3有機固體廢棄物厭氧處理厭氧堆肥化垃圾衛(wèi)生填埋利用有機廢棄物資源化制取乳酸1.厭氧堆肥化從發(fā)展趨勢來看,土地填埋的場所一般難以保證,焚燒處理的成本太高,而且二次污染嚴重。我國的具體情況是垃圾量大,農業(yè)又要求提供大量的有機肥料作為土壤改良劑。因此,堆肥是一條可行的垃圾處理途徑。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成固體廢棄物的分解反應,空氣與堆肥相隔絕,工藝比較簡單,產品中氮保存量比較多。城市垃圾經過堆肥,可轉化為腐殖肥料或飼料蛋白、乙醇及糖類,同時可回收沼氣。因此,固體廢物堆肥化是對有機固體廢物實現(xiàn)資源化利用的無害化處理、處置的重要方法。2.垃圾衛(wèi)生填埋垃圾填埋是目前應用最廣的處置方法,許多固體廢物約占總量50%以上的國家均沿用此法。填埋場內的垃圾降解實際上主要是微生物的厭氧消化過程,包括水解、酸化、產氫產乙酸和產甲烷過程。所謂衛(wèi)生填埋的方式,就是在垃圾填埋場最底層鋪設抗腐蝕、抗老化能力非常強的進口防滲膜,像大口袋一樣將整個填埋區(qū)包裹起來,上面再鋪上黃土、沙子、碎石,這樣可確保垃圾處理過程中的滲濾液不會污染到周邊土壤。而垃圾壓實過程中產生的滲濾液將通過管道收集,進行處理,符合國家標準后排入城市污水管網(wǎng)。3.利用有機廢棄物資源化制取乳酸目前用于發(fā)酵生產乳酸的原料,多采用玉米、小麥、大米、馬鈴薯等農作物淀粉,這些原料成本較高,因此考慮利用含豐富淀粉及纖維素類物質的廢棄物進行乳酸發(fā)酵,無疑能大大降低生產成本。當前國際上常采用的有機廢物原料為農業(yè)廢棄物,如玉米渣、土豆渣、麥糠、麩皮、農作物秸稈以及廢棄的甜菜葉、莖等。3.利用有機廢棄物資源化制取乳酸利用淀粉及纖維素類物質進行發(fā)酵生產乳酸需要兩個步驟,首先用酶或酸使原料水解為單糖或雙糖,然后才能用乳酸菌發(fā)酵生產乳酸。目前使用淀粉酶生產乳酸的技術較為成熟,而對產纖維素酶高效菌株的獲取是研究的熱點之一。利用廚房垃圾生產乳酸也是該領域的熱點之一。Sakai等人于2000年發(fā)現(xiàn)廚房垃圾的自然發(fā)酵會產生一定量的乳酸,在調整pH為7.0的情況下,37℃發(fā)酵3-5d,可得到27-45g/L的乳酸。3.利用有機廢棄物資源化制取乳酸發(fā)酵菌種方面,在工業(yè)上應用最多的是德氏乳桿菌(鏈球菌屬(Streptotoccus

sp

)、凝結芽孢桿菌(Bacillus

coagulans)以及霉菌中的米根霉(Rhizopusoryzae

sp.)等。Garde等人在2002年用戊糖乳桿菌(Lbpentosus)和短乳桿菌(Lb

brevis)聯(lián)合發(fā)酵麥秸水解物,可使水解物中95%的半纖維素轉化為乳酸。15.5

厭氧法的影響因素控制厭氧處理效率的基本因素有兩類:一類是基礎因素，包括微生物量(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機負荷等；另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質等。產甲烷細菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，對于一般工業(yè)廢水，產甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。1.溫度條件各類微生物適宜的溫度范圍是不同的，一般認為，產甲烷菌的溫度范圍為25-60℃。在

35℃和53℃上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度為40-45℃時，厭氧消化效率較低。據(jù)產甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高溫消化三種類型。溫度對厭氧消化過程的影響0246825

30

35

40

45

50

55

60溫度（℃）有機物負荷(g/L.

d）01234產氣量（L/L.d）有機負荷產氣量2.pH值每種微生物可在一定的