8.3 污泥的厭氧消化

§8-3污泥厭氧消化一.概述:1.污泥厭氧消化法:在無氧條件下,由兼性菌及厭氧細菌降解有機物,使污泥穩(wěn)定辦法。最后產(chǎn)物有CO2、CH4等。(C.H.O.N.S)厭氧菌CH4+CO2+NH3+…+H2S2.用途:高濃度有機廢水處理.污泥處理.3.特點:不需供氧,節(jié)省能源,回收沼氣.產(chǎn)泥少,且穩(wěn)定.第1頁上清液中有機物濃度仍很高,需深入處理才可排放.對低濃度廢水處理不經(jīng)濟.水力停留時間HRT長,為減少HRT,采取加溫措施.由于H2S產(chǎn)生,影響CH4產(chǎn)量和質(zhì)量.4.應用:沼氣池：利用污泥消化原理，以糞便、草禾、莖稈為原料制取沼氣。5.構(gòu)筑物:消化池、化糞池消化污泥衛(wèi)生，化學性質(zhì)穩(wěn)定。第2頁厭氧消化機理:1.消化過程:復雜有機物較高級有機酸H2乙酸CH4水解與發(fā)酵4%76%20%24%52%28%72%生成甲烷生成乙酸與脫氫第一階段第二階段第三階段有機物厭氧消化模式圖第3頁a.兩段模式

b.三段模式

酸性發(fā)酵階段

(不產(chǎn)甲烷階段）堿性發(fā)酵階段(產(chǎn)甲烷階段)有機物有機酸有機酸乙酸乙酸CH4+…c.四段模式有機物產(chǎn)酸菌有機酸、醇CH4+…產(chǎn)CH4菌第4頁2.酸性發(fā)酵階段:產(chǎn)酸菌3.堿性發(fā)酵階段:產(chǎn)CH4菌特性:對pH適應性弱6.8~7.2溫度

中溫30~35C。高溫50~55C。有機酸形成pH有機酸分解產(chǎn)生碳酸鹽、CH4、NH3-N等使酸性減退。經(jīng)酸性消化污泥粘稠、不易脫水，易于腐化發(fā)臭。世代時間長4~6d專一性很強所有CH4菌均能氧化分子態(tài)H2，利用CO2形成CH4。4H2+CO2CH4菌CH4+2H2O第5頁三.厭氧消化動力學四.厭氧消化影響原因1.溫度中溫30~35C。高溫50~55C。2.污泥投配率：每日投配新鮮污泥占消化池有效容積百分數(shù)。有機負荷:單位體積消化池每天可接納有機物量.需時短，產(chǎn)氣率高，細菌殺滅率高，耗熱量大，保溫費高。反之好氧降解過程動力學關(guān)系式仍適合于厭氧消化過程第6頁溫度與有機物負荷、產(chǎn)氣量關(guān)系溫度（oC）0555045403530251213425637840產(chǎn)氣量（m3/m3·d）有機負荷（kg/m3·d）第7頁消化溫度與消化時間關(guān)系第8頁投配率過大:酸積累,pH,污泥消化不完全,產(chǎn)氣率低.過小:污泥消化徹底,產(chǎn)氣率高,但消化池容積大,沒有得到充足利用，基建費高.(5~8%)3.攪拌:作用確保池中環(huán)境相同,強化微生物與污染物接觸.防浮渣和沉淀及熱分層現(xiàn)象.促進氣泥分離,釋放沼氣.4.C/N（10~20：1）過高NHCO3-pH消化液緩沖能力差過低N膠鹽積累pH抑制CH4菌生長第9頁5.pH:偏高、偏低均會抑制CH4菌生長,只是pH偏高比偏低,CH4菌消化效率恢復快.（pH=6.8~7.2)6.有毒物質(zhì)毒閾濃度:有毒物質(zhì)界限濃度.（促進與抑制甲烷生長界限濃度。）a.重金屬:與酶結(jié)合,使酶變性.重金屬離子及其氫氧化物凝聚作用,使酶沉淀.S2-+Zn2+ZnSb.硫化物:起源蛋白質(zhì)等分解S2-SO42-還原S2-第10頁S作用有利低濃度S是一種營養(yǎng)元素與重金屬作用消除其危害有害減少沼氣質(zhì)量（H2S)減少沼氣產(chǎn)量C.NH4+毒性NH3+H2ONH4++OH-SO42-+8H+S2-+4H2ONH3毒性遠大于NH4+

NH4+>2023mg/LNH3=40~150mg/L對甲烷菌有抑制作用D.其他物質(zhì)：表面活性劑、無機鹽等第11頁五.厭氧消化池構(gòu)造㈠池形圓柱形蛋形攪拌充足、均勻、無死角、不固結(jié)池內(nèi)污泥表面積小，易清除同容積時，池表面積小，易保溫受力好防滲性能好，聚集沼氣效果好第12頁圓筒形厭氧消化池

蛋形厭氧消化池第13頁消化池構(gòu)造第14頁浮動式蓋消化池第15頁固定式蓋消化池第16頁螺旋漿攪拌消化池第17頁施工中消化池第18頁消化池俯視圖第19頁第20頁沼氣搜集排除及貯存設備攪拌設備（1）泵加水射器攪拌：生污泥用泵加壓，射入水射器與其吸入污泥混合。㈡構(gòu)造投配污泥排泥及溢流系統(tǒng)倒虹管式大氣壓式水封式池底泥位上層集氣罩貯氣柜低壓浮蓋式高壓浮蓋式第21頁溢流系統(tǒng)（a）倒虹吸管式；（b）大氣壓式；（c）水封式排水槽（a）（b）h△h=30～50cm水封管φ200下流管7.007.409.008.50污泥面10.0集氣罩頂4.70上清液排水槽常閉溢流管從池蓋插入消化池10.0大氣（c）第22頁貯氣設備---貯氣柜（a）低壓浮蓋式，1-水封柜；2-浮蓋；3-外軌；4-滑輪；5-導氣管；（b）高壓球形罐，1-導氣管；2-安全閥（b）（a）512432安全閥1進出氣管第23頁貯氣罐第24頁消化池構(gòu)造第25頁（2）沼氣攪拌：攪拌充足，可促進厭氧分解，縮短消化時間壓縮沼氣配氣環(huán)管立管消化池第26頁沼氣風機攪拌第27頁沼氣攪拌壓縮機第28頁（3）聯(lián)合攪拌：生污泥加熱、沼氣攪拌聯(lián)合在一種裝內(nèi)完成加壓沼氣生污泥射入熱交換器，再把池內(nèi)熟污泥吸出從上部噴入池內(nèi)請看…機械攪拌水力循環(huán)攪拌沼氣攪拌第29頁加溫設備目:維持消化池內(nèi)消化溫度.辦法:池內(nèi)蒸汽直接加熱：利用蒸汽豎管直接向池內(nèi)送入蒸汽加熱污泥特點：熱效率高,加熱設備簡單,但會產(chǎn)生局部過熱和P上升情況.池外預熱法：預先加熱新鮮污泥，再投入消化池特點：易控制,但設備復雜.a.投配池內(nèi)蒸汽預熱法.b.熱交換器預熱法.第30頁熱交換器第31頁總耗熱量Q=Q1+Q2+Q3Q1提升生污泥溫度所需熱量Q2池體總耗熱量Q3管道及熱交換器耗熱量消化池有效容積計算①污泥處理:V=nV’污泥量投配率②高濃度有機廢水處理：V=QSaqv③設計泥界面:位于池蓋容積1/2~1/3處,甚至與集氣罩下沿齊.④座數(shù):≮2座第32頁六.兩級消化污泥一級消化加熱回收CH4二級消化利用余熱進行消化一般不加熱,不回收CH4排泥特點：減少耗熱量，減少攪拌所需能耗，熟污泥含水率低。V1：V2=1：1；2：1或3：2第33頁七.兩相消化污泥酸性消化產(chǎn)CH4消化排泥特點：（1）細菌各自處于最佳條件運行（2）縮短反應時間，減少設備容積（3）加溫耗熱量少，攪拌能耗少，運行管理方便（4）設備多，流程復雜第34頁八.消化池運行管理（一）消化污泥培養(yǎng)與馴化逐漸培養(yǎng)法初沉污泥活性污泥消化池加熱升1C/h。至消化溫度維持消化溫度，每日投加新鮮污泥設計泥界面停頓加泥使有機物水解、消化30-40d消化污泥第35頁一次培養(yǎng)法池塘污泥過濾消化池逐日加泥設計泥界面1C/h。升溫消化溫度3-5d消化污泥（二）正常運行檢查指標產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣成份、PH、NH3、BOD等.（三）正常運行控制參數(shù)污泥投配率、消化溫度、攪拌程度、排泥情況、沼氣氣壓等.投量1/10VPH=6.5~7.5第36頁（四）異?，F(xiàn)象產(chǎn)氣量下降投加污泥濃度過低，甲烷菌底物不足。應提升投配率。消化污泥排量過大，使消化池內(nèi)甲烷菌減少，破壞甲烷菌與營養(yǎng)平衡。應減少排泥量。消化池溫度過低，也許由于投配污泥過多或加熱設備出現(xiàn)故障引發(fā)。應減少投配量與排泥量；檢查加溫設備。消化池容積減少。由于池內(nèi)浮渣與沉砂量過多。應及時排除沉砂與浮渣。有機酸積累，堿度不足。應減少投配量，繼續(xù)加熱觀測堿度變化，不然應加石灰、CaCO3等。第37頁上清液水質(zhì)惡化BOD和SS濃度增加原因排泥量不夠；固體負荷過大；消化程度