北京科技大學(xué)環(huán)境工程課件12

2023/9/41

廢水的厭氧處理TheAnaerobicProcesses2023/9/42第12章廢水的厭氧處理12．1概述L13．2厭氧法的基本原理L12．3厭氧法的工藝和設(shè)備L12．4厭氧法的影響因素L12．5厭氧設(shè)備的運(yùn)行管理

L12．6厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用簡介

L2023/9/4312．1概述廢水厭氧生物處理是環(huán)境工程與能源工程中的一項(xiàng)重要技術(shù)，是有機(jī)廢水強(qiáng)有力的處理方法之一。過去，它多用于城市污水處理廠的污泥、有機(jī)廢料以及部分高濃度有機(jī)廢水的處理。目前，厭氧生化法不僅可用于處理有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水，也用于處理中、低濃度有機(jī)廢水，包括城市污水。2023/9/44厭氧生化法的特點(diǎn)：（1）應(yīng)用范圍廣因供氧限制，好氧法一般只適用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中、低濃度有機(jī)廢水。有些有機(jī)物對(duì)好氧生物處理法來說是難降解的，但對(duì)厭氧生物處理是可降解的，如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。2023/9/45（2）能耗低好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。廢水有機(jī)物達(dá)一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當(dāng)原水BOD5達(dá)到1500mg/L時(shí)，采用厭氧處理即有能量剩余。有機(jī)物濃度愈高，剩余能量愈多。一般厭氧法的動(dòng)力消耗約為活性污泥法的1/10。2023/9/46（3）負(fù)荷高通常好氧法的有機(jī)容積負(fù)荷為2

4kgBOD/(m3·d)，而厭氧法為2

l0kgCOD/(m3·d)，高的可達(dá)50kgCOD/(m3·d)。（4）剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好好氧法每去除lkgCOD將產(chǎn)生0.4

0.6kg生物量，而厭氧法去除lkgCOD只產(chǎn)生0.02

0.lkg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％

20％。同時(shí)，消化污泥在衛(wèi)生學(xué)上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡單、運(yùn)行費(fèi)用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。2023/9/47（5）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(duì)氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。（6）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。（7）污泥易貯存厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。2023/9/48（8）厭氧生物處理法也存在下列缺點(diǎn):（a）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長；（b）出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理；（c）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜。（d）厭氧過程會(huì)產(chǎn)生氣味對(duì)空氣有污染。返回目錄2023/9/4913．2厭氧法的基本原理廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(anaerobicmicrobes)(包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbondioxide)等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化(anaerobicdigestion)。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(gè)復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即：

水解產(chǎn)酸細(xì)菌(fermentativebacteria)

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌(acetogenicbacteria)

產(chǎn)甲烷細(xì)菌(methanogenicbacteria)的聯(lián)合作用完成。2023/9/410厭氧消化過程劃分為三個(gè)連續(xù)的階段，即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。第一階段為水解酸化階段。復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機(jī)物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類、醛類等。這個(gè)階段主要產(chǎn)生較高級(jí)脂肪酸。第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解奇數(shù)碳素有機(jī)酸時(shí)還形成CO2。第三階段為產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷。2023/9/411厭氧消化的三個(gè)階段和COD轉(zhuǎn)化率(1)水解酸化(2)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸(3)產(chǎn)甲烷復(fù)雜有機(jī)物高級(jí)有機(jī)酸H2乙酸CH42023/9/412此過程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。上述三個(gè)階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)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(zhì)均能被微生物迅速分解，對(duì)含這類有機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷易成為限速階段。返回目錄2023/9/41312．3厭氧法的工藝和設(shè)備按微生物生長狀態(tài)分為厭氧活性污泥法(anaerobicactivatedsludge)和厭氧生物膜法(anaerobicslime)；按投料、出料及運(yùn)行方式分為分批式(batch)、連續(xù)式(continuous)和半連續(xù)式(semi-continuous)；根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化(onestagedigestion)與兩步厭氧消化(twostagedigestion)等厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等。2023/9/41412．3．1普通厭氧消化池普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池(conventionaldigester)。消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出。L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(jìn)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(nèi)機(jī)械攪拌；

(b)沼氣攪拌；

(c)循環(huán)消化液攪拌。2023/9/415螺旋槳攪拌的消化池污泥排出管檢修口攪拌器沼氣排出管集氣罩2023/9/416循環(huán)消化液攪拌式消化池高溫厭氧消化需要加溫，常用加熱方式有三種:(a)廢水在消化池外先經(jīng)熱交換器預(yù)熱到規(guī)定溫度再進(jìn)入消化池；(b)熱蒸汽直接在消化器內(nèi)加熱；(c)在消化池內(nèi)部安裝熱交換管。污循環(huán)消化液排泥蒸汽沼氣進(jìn)水出水2023/9/417普通消化池的特點(diǎn)是: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(yīng)與固液分離在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡單。缺乏持留或補(bǔ)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(xì)胞。對(duì)無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴(yán)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。2023/9/41812．3．2厭氧接觸法在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法（anaerobiccontactprocess)。厭氧接觸法工藝進(jìn)水沼氣消化池沉淀池剩余污泥回流污泥出水真空脫氣器2023/9/419厭氧接觸法的特點(diǎn):（a）通過污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10

15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)；（b）消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高，中溫消化時(shí)，一般為2

l0kgCOD/m3·d，水力停留時(shí)間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15

30d，而接觸法小于10d；2023/9/420（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(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好，（e）但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備（f）厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)。2023/9/421幾種脫氣方法:L(a)真空脫氣，由消化池排出的混合液經(jīng)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；(b)熱交換器急冷法，將從消化池排出的混合液進(jìn)行急速冷卻。(c)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；(d)用超濾器代替沉淀池，以改善固液分離效果。2023/9/42212．3．3上流式厭氧污泥床反應(yīng)器上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflowanaerobicsludgeblanketreactor)，簡稱UASB反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器。由反應(yīng)區(qū)(reactionregion)

、沉淀區(qū)(settlingregion)和氣室(gascollectiondome)三部分組成。2023/9/423UASB反應(yīng)器示意圖顆粒污泥層懸浮污泥層出水進(jìn)水三相分離器沉淀區(qū)沼氣氣室2023/9/4242023/9/4252023/9/426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(shè)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(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的特點(diǎn):（a）反應(yīng)器內(nèi)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(sludgeblanket)污泥濃度5

7g/L；2023/9/427

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(sludgegranules)組成，顆粒的直徑一般在0.5

5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的一個(gè)重要特征。（b）有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，中溫消化，COD容積負(fù)荷一般為10

20kgCOD/(m3·d)；（c）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動(dòng)回流到反應(yīng)區(qū)，一般無污泥回流設(shè)備；（d）無混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來攪動(dòng)；2023/9/428（e）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問題。（f）反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機(jī)物固體不宜太高，以免對(duì)污泥顆?；焕驕p少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞；（g）運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間長，對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。2023/9/42912．3．4厭氧濾池厭氧濾池（anaerobicfilter又稱厭氧固定膜反應(yīng)器，是上世紀(jì)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(nèi)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(dāng)廢水通過填料層時(shí)，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。2023/9/430廢水從池底進(jìn)入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；廢水從池上部進(jìn)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。進(jìn)水出水沼氣慮料承托層布水板2023/9/431厭氧生物濾池的特點(diǎn)及改進(jìn)：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(jìn)水部位高，相應(yīng)的有機(jī)物去除速度快。當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高時(shí)，特別是進(jìn)水懸浮固體濃度和顆粒較大時(shí)，進(jìn)水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。2023/9/432對(duì)厭氧生物濾池采取如下改進(jìn)：（a）出水回流；（b）部分充填載體；（c）采用軟性填料。

厭氧生物濾池的特點(diǎn)是：（a）由于填料為微生物附著生長提供了較大的表面積，濾池中的微生物量較高，又因生物膜停留時(shí)間長，平均停留時(shí)間長達(dá)100天左右，因而可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2

16kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；2023/9/433（b）廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，因而有機(jī)物去除速度快；（c）微生物固著生長為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；（d）啟動(dòng)或停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短。（e）處理含懸浮物濃度高的有機(jī)廢水，易發(fā)生堵塞，尤以進(jìn)水部位更嚴(yán)重。濾池的清洗也還沒有簡單有效的方法。2023/9/43412．3．5厭氧流化床進(jìn)水出水循環(huán)泵沼氣載體平移的上界面2023/9/435厭氧流化床特點(diǎn):（a）載體顆粒細(xì)，比表面積大，可高達(dá)2000

3000m2/m3左右，使床內(nèi)具有很高的微生物濃度，因此有機(jī)物容積負(fù)荷大，一般為10

40kgCOD/m3·d，水力停留時(shí)間短，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定；（b）載體處于流化狀態(tài)，無床層堵塞現(xiàn)象，對(duì)高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出較好的效能；2023/9/436（c）載體流化時(shí)，廢水與微生物之間接觸面大，同時(shí)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度快，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，從而具有較高的有機(jī)物凈化速度；（d）床內(nèi)生物膜停留時(shí)間較長，剩余污泥量少；（e）結(jié)構(gòu)緊湊、占地少以及基建投資省等。（f）但載體流化耗能較大，且對(duì)系統(tǒng)的管理技術(shù)要求較高。2023/9/437為了降低動(dòng)力消耗和防止床層堵塞，可采取如下措施：（a）間歇性流化床工藝，即以固定床與流化床間歇性交替操作。固定床操作時(shí)，不需回流，在一定時(shí)間間歇后，又啟動(dòng)回流泵，呈流化床運(yùn)行；（b）盡可能取質(zhì)輕、粒細(xì)的載體，如粒徑20

30

m、相對(duì)密度1.05

1.2g/cm3的載體。保持低的回流量，甚至免除回流就可實(shí)現(xiàn)床層流態(tài)化。2023/9/43812．3．6厭氧生物轉(zhuǎn)盤和擋板反應(yīng)器厭氧生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造與好氧生物轉(zhuǎn)盤相似，不同之處在于盤片大部分(70％以上)或全部浸沒在廢水中，為保證厭氧條件和收集沼氣，整個(gè)生物轉(zhuǎn)盤設(shè)在一個(gè)密閉的容器內(nèi)。厭氧擋板反應(yīng)器是從研究厭氧生物轉(zhuǎn)盤發(fā)展而來的，生物轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動(dòng)即變成厭氧擋板反應(yīng)器。擋板反應(yīng)器與生物轉(zhuǎn)盤相比，可減少盤的片數(shù)和省去轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。2023/9/439厭氧生物轉(zhuǎn)盤示意圖進(jìn)水沼氣隔板轉(zhuǎn)軸反應(yīng)出水轉(zhuǎn)動(dòng)盤片固定盤片2023/9/440厭氧擋板反應(yīng)器示意圖進(jìn)水循環(huán)泵出水沼氣回流擋板2023/9/441厭氧生物轉(zhuǎn)盤的特點(diǎn)：（a）厭氧生物轉(zhuǎn)盤內(nèi)微生物濃度高，因此有機(jī)物容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短；（b）無堵塞問題，可處理較高濃度的有機(jī)廢水；（c）一般不需回流，所以動(dòng)力消耗低；（d）耐沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便。但盤片造價(jià)高。2023/9/44212．3．7兩步厭氧法和復(fù)合厭氧法厭氧消化反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行，每一反應(yīng)器完成一個(gè)階段的反應(yīng)，比如一為產(chǎn)酸階段，另一為產(chǎn)甲烷階段，故又稱兩段式厭氧消化法。按照所處理的廢水水質(zhì)情況，兩步可以采用同類型或不同類型的消化反應(yīng)器。第一步反應(yīng)器可采用簡易非密閉裝置、在常溫、較寬pH值范圍條件下運(yùn)行；第二步反應(yīng)器則要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)格控制溫度和pH值范圍。2023/9/443接觸消化池-上流式污泥床兩步消化工藝水解產(chǎn)酸反應(yīng)，控制條件使之產(chǎn)生脂肪酸，盡量不產(chǎn)生沼氣沉降分離，去除不溶性有機(jī)物出水沼氣排泥進(jìn)水熱交換器廢水被加熱到需要的溫度產(chǎn)甲烷階段，使第一步反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)酸生成甲烷和二氧化碳等最終產(chǎn)物2023/9/444兩步厭氧法具有如下特點(diǎn):（a）耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，避免了一步法不耐高有機(jī)酸濃度的缺陷；（b）兩階段反應(yīng)不在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，互相影響小，可更好地控制工藝條件；（c）消化效率高，尤其適于處理含懸浮固體多、難消化降解的高濃度有機(jī)廢水。（d）但兩步法設(shè)備較多，流程和操作復(fù)雜。2023/9/445纖維填料厭氧濾池和上流式厭氧污泥床復(fù)合法工藝返回目錄出水進(jìn)水沼氣產(chǎn)甲烷階段，使第一步反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)酸生成甲烷和二氧化碳等最終產(chǎn)物廢水箱泵流量計(jì)復(fù)合厭氧反應(yīng)器沉淀池2023/9/44612．4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(chǔ)因素，包括微生物量(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)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(zhì)等。產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。2023/9/44712．4．1溫度條件各類微生物適宜的溫度范圍是不同的，一般認(rèn)為，產(chǎn)甲烷菌的溫度范圍為5

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(shí)，厭氧消化效率較低。據(jù)產(chǎn)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。2023/9/448溫度對(duì)厭氧消化過程的影響2023/9/449溫度的急劇變化和上下波動(dòng)不利于厭氧消化作用。短時(shí)內(nèi)溫度升降5℃，沼氣產(chǎn)量明顯下降，波動(dòng)的幅度過大時(shí)，甚至停止產(chǎn)氣。溫度的波動(dòng)，不僅影響沼氣產(chǎn)量，還影響沼氣中甲烷的含量，尤其高溫消化對(duì)溫度變化更為敏感。溫度的暫時(shí)性突然降低不會(huì)使厭氧消化系統(tǒng)遭受根本性的破壞，溫度一經(jīng)恢復(fù)到原來水平時(shí)，處理效率和產(chǎn)氣量也隨之恢復(fù)。2023/9/45012．4．2pH值每種微生物可在一定的pH值范圍內(nèi)活動(dòng)，產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及甲烷細(xì)菌敏感，其適宜的pH值范圍較廣，在4.5

8.0之間。產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0

7.2，pH6.6

7.4較為適宜。在厭氧法處理廢水的應(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5

7.5(最好在6.8

7.2)的范圍內(nèi)。2023/9/451在厭氧消化過程中，pH值的升降變化除了外界因素的影響之外，還取決于有機(jī)物代謝過程中某些產(chǎn)物的增減。產(chǎn)酸作用產(chǎn)物使有機(jī)酸的含量增加，會(huì)使pH值下降。含氮有機(jī)物分解產(chǎn)物氨的增加，會(huì)引起pH值升高。在厭氧處理中，pH值除受進(jìn)水的pH影響外，主要取決于代謝過程中自然建立的緩沖平衡，取決于揮發(fā)酸、堿度、CO2、氨氮、氫之間的平衡。2023/9/45212．4．3氧化還原電位無氧環(huán)境是嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌繁殖的最基本條件之一。產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧和氧化劑非常敏感，這是因?yàn)樗幌蠛醚蹙菢泳哂羞^氧化氫酶。氧是影響厭氧反應(yīng)器中氧化還原電位條件的重要因素，但不是唯一因素。揮發(fā)性有機(jī)酸的增減、pH值的升降以及銨離子濃度的高低等因素均影響系統(tǒng)的還原強(qiáng)度。如pH值低，氧化還原電位高；pH值高，氧化還原電位低。2023/9/45312．4．4有機(jī)負(fù)荷在厭氧法中，有機(jī)負(fù)荷通常指容積有機(jī)負(fù)荷，簡稱容積負(fù)荷，即消化器單位有效容積每天接受的有機(jī)物量（kgCOD/m3·d)。對(duì)懸浮生長工藝，也有用污泥負(fù)荷表達(dá)的，即kgCOD/(kg污泥·d)。在污泥消化中，有機(jī)負(fù)荷習(xí)慣上以投配率或進(jìn)料率表達(dá)，即每天所投加的濕污泥體積占消化器有效容積的百分?jǐn)?shù)。由于各種濕污泥的含水率、揮發(fā)組分不盡一致，投配率不能反映實(shí)際的有機(jī)負(fù)荷，為此，又引入反應(yīng)器單位有效容積每天接受的揮發(fā)性固體質(zhì)量這一參數(shù)，即kgMLVSS/m3·d。2023/9/454有機(jī)負(fù)荷值因工藝類型、運(yùn)行條件以及廢水中污染物的種類及其濃度而異。在通常的情況下，常規(guī)厭氧消化工藝中溫處理高濃度工業(yè)廢水的有機(jī)負(fù)荷為2

3kgCOD/(m3·d)，在高溫下為4

6kgCOD/(m3·d)。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧濾池、厭氧流化床等新型厭氧工藝的有機(jī)負(fù)荷在中溫下為5

15kgCOD/(m3·d)，可高達(dá)30kgCOD/(m3·d)。在處理具體廢水時(shí)，最好通過試驗(yàn)來確定其最適宜的有機(jī)負(fù)荷。2023/9/45512．4．5厭氧活性污泥厭氧活性污泥主要由厭氧微生物及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無機(jī)物組成。厭氧活性污泥的濃度和性狀與消化的效能有密切的關(guān)系。性狀良好的污泥是厭氧消化效率的基礎(chǔ)保證。厭氧活性污泥的性質(zhì)主要表現(xiàn)為它的作用效能與沉降性能。故在一定的范圍內(nèi)，活性污泥濃度愈高，厭氧消化的效率也愈高。但也不是越高越好。2023/9/45612．4．6攪拌和混合通過攪拌可消除池內(nèi)梯度，增加食料與微生物之間的接觸，避免產(chǎn)生分層，促進(jìn)沼氣分離。在連續(xù)投料的消化池中，還使進(jìn)料迅速與池中原有料液相混勻。在傳統(tǒng)厭氧消化工藝中，也將有攪拌的消化器稱為高效消化器。攪拌程度與強(qiáng)度要適當(dāng)。2023/9/457攪拌的方法：（a）機(jī)械攪拌器攪拌法；（b）消化液循環(huán)攪拌法；（c）沼氣循環(huán)攪拌法等。其中沼氣循環(huán)攪拌，還有利于使沼氣中的CO2作為產(chǎn)甲烷的底物被細(xì)菌利用，提高甲烷的產(chǎn)量。厭氧濾池和上流式厭氧污泥床等新型厭氧消化設(shè)備，雖沒有專設(shè)攪拌裝置，但以上流的方式連續(xù)投入料液，通過液流及其擴(kuò)散作用，也起到一定程度的攪拌作用。2023/9/45812．4．7廢水的營養(yǎng)比厭氧微生物的生長繁殖需按一定的比例攝取碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要控制進(jìn)料的碳、氮、磷比例，因?yàn)槠渌麪I養(yǎng)元素不足的情況較少見。厭氧法中碳:氮:磷控制為(200

300):5:1為宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例對(duì)厭氧消化的影響更為重要。研究表明，合適的C/N為(10

18):1。2023/9/459C/N與新細(xì)胞合成量

氮濃度與處理量的關(guān)系及產(chǎn)氣量關(guān)系2023/9/46012．4．8有毒物質(zhì)包括有毒有機(jī)物、重金屬離子和一些陰離子等。對(duì)有機(jī)物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，往往具有抑制性。有毒物質(zhì)的最高容許濃度與處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作控制條件等因素有關(guān)。返回目錄2023/9/46112．5厭氧設(shè)備的運(yùn)行管理12．5．1厭氧設(shè)備的啟動(dòng)厭氧處理工藝的缺點(diǎn)之一是微生物增殖緩慢，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間長，若能取得大量的厭氧活性污泥就可縮短投產(chǎn)期。最好選擇同類物料厭氧消化污泥。如果采用一般的未經(jīng)消化的有機(jī)污泥自行培養(yǎng)，所需時(shí)間更長。一般來說，接種污泥量為反應(yīng)器有效容積的10％

90％，依消化污泥的來源方便情況酌定，原則上接種量比例增大，啟動(dòng)時(shí)間縮短。2023/9/46212．5．2厭氧反應(yīng)器運(yùn)行中的欠平衡現(xiàn)象及其原因厭氧消化過程易于出現(xiàn)酸化，即產(chǎn)酸量與用酸量不協(xié)調(diào)，這種現(xiàn)象稱為欠平衡。

欠平衡時(shí)可以顯示出如下的癥狀:（a）消化液揮發(fā)性有機(jī)酸濃度增高；（b）沼氣中甲烷含量降低；（c）消化液pH值下降；（d）沼氣產(chǎn)量下降；（e）有機(jī)物去除率下降。2023/9/463諸癥狀中最先顯示的是揮發(fā)性有機(jī)酸濃度的增高，故它是一項(xiàng)最有用的監(jiān)視參數(shù)，有助于盡早地察覺欠平衡狀態(tài)的出現(xiàn)。

厭氧消化作用欠平衡的原因：有機(jī)負(fù)荷過高；進(jìn)水pH值過低或過高；堿度過低，緩沖能力差；有毒物質(zhì)抑制；反應(yīng)溫度急劇波動(dòng)；池內(nèi)有溶解氧及氧化劑存在2023/9/46412．5．3運(yùn)行管理中的安全要求厭氧設(shè)備的運(yùn)行管理很重要的問題是安全問題。沼氣中的甲烷比空氣輕、非常易燃，空氣中甲烷含量為5％

15％時(shí)，遇明火即發(fā)生爆炸。沼氣中含有微量有毒的硫化氫，但低濃度的硫化氫就能被人們所察覺。沼氣中的二氧化碳。凡需因出料或檢修進(jìn)入消化池之前，務(wù)必以新鮮空氣徹底置換池內(nèi)的消化氣體，以確保安全。返回目錄2023/9/46512．6厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用簡介實(shí)際工業(yè)廢水中有機(jī)物的濃度較高，COD可以達(dá)到幾萬甚至幾十萬。高濃度有機(jī)廢水用一種方法很難處理到要求的水平。所以需要用厭氧和好氧處理方法聯(lián)合應(yīng)用才能達(dá)到好的效果。此處僅舉一例：某制藥廠廢水的處理：2023/9/466廢水

初次沉淀池?fù)Q熱器上流式厭氧污泥床生物接觸氧化池二次沉淀池出水污泥回流沼氣凈化沼氣利用沉渣利用某制藥廠廢水處理工藝流程車間排水，COD10000—15000mg/L初次沉淀池沉降后COD降低到10000mg/L左右，沉渣可作飼料冬季需對(duì)廢水加溫到35度容積負(fù)荷為13kgCOD/(m3.d)，停留時(shí)間為24小時(shí)，出水COD降低到3000mg/L。經(jīng)好氧生物接觸氧化，出水COD降低到<300mg/L2023/9/46712．6厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用簡介采用厭氧與好氧工藝相結(jié)合的工藝，還可以達(dá)到生物脫氮、脫磷的目的。目前厭氧與好氧聯(lián)合的工藝較多，有些仍處在研究階段?；钚晕勰喾ㄉ锩摰瞧渲械囊环N，生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過程。硝化是廢水中的氨態(tài)氮在好氧條件下，通過好氧細(xì)菌(亞硝酸菌和硝酸菌)的作用，被氧化成亞硝酸鹽(N02-)和硝酸鹽(N03-)的反應(yīng)過程。2023/9/468首先，由亞硝酸菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽：NH4＋＋O2