反應原理及操作要點(資料2)

不凡帝范梅勒糖果（深圳）有限公司廢水處理技術培訓COD:ChemicalOxygenDemand化學需氧量通過化學方法氧化廢水中有機污染物所需的氧量,

單位：mgO2/lBOD:BiochemicalOxygenDemand生化需氧量細菌生物氧化廢水中有機污染物所需的氧量單位:mgO2/lSCOD:可溶COD,濾紙過濾后COD重要術語TSS:總懸浮固體TotalSuspendedSolids指水樣經離心或過濾后得到懸浮物經蒸發(fā)后，剩余固體的量單位：mg/lVSS：揮發(fā)性懸浮固體VolatileSuspendedSolids指水樣中懸浮物、膠體和溶解性物質中有機物的量單位：mg/lVFA:揮發(fā)性脂肪酸VolatileFattyAcids乙酸: CH3COOH丙酸: C2H5COOH丁酸: C3H7COOH廢水處理基本理論1內容厭氧處理基本理論3厭氧關鍵數據的分析和控制42厭氧運行操作與維護5好氧處理理論與操作生物處理法就是利用微生物的代謝作用來分解廢水中復雜的有機化合物以處理廢水的方法。生物處理原理好氧生物處理是在有分子氧存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機污染物進行好氧代謝。這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應，達到無害化的要求。廢水的好氧生物處理廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物，同時釋放能量。廢水的厭氧生物處理比較內容比較結果代謝產物好氧:有機物轉化為CO2、H2O、NH3、SO42-等簡單無害有機物厭氧:有機物一次轉化為多種中間產物和CO2、H2、H2S、NH3等，產物較為復雜，最終產物CH4氣體可作為燃料。反應速率好氧:有機物轉化速率快，處理單位廢水所需的處理設備較小厭氧:生物處理的速率較慢，單位廢水所需設備較大環(huán)境條件要求好氧:要求充分供氧，對其他環(huán)境條件要求不太嚴格；厭氧:要絕對在厭氧環(huán)境下，對溫度、pH值等要求也較嚴格。主要處理對象好氧:中、低濃度的廢水(BOD5小于500mg/L的有機廢水)；厭氧:高濃度廢水(COD>2000mg/L)及有機污泥等。好氧生物處理與厭氧生物處理的比較好氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵三種呼吸方式，獲得的能量水平不同，如下表所示。呼吸方式受氫體化學反應式好氧呼吸分子氧C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2844kJ無氧呼吸無機物C6H12C6+4NO3-

→

CO2+6H2O+2N2↑+1756kJC6H12O6→3CO2+3CH4+404kJ發(fā)酵有機物C6H12C6→2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ內容厭氧處理基本理論3厭氧關鍵數據的分析和控制42厭氧運行操作與維護5好氧處理理論與操作廢水處理基本理論1

在廢水厭氧生物處理過程中，廢水中有機物經各種微生物的共同作用下，最終被轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。厭氧處理工藝原理CH4+CO270~90%10-30%CODbd~2%厭氧顆粒污泥CODbd營養(yǎng)鹽:CODbd:N:P350:5:1厭氧C6H12O6

3CO2+3CH4–404kJ3CH4+6O2

3CO2+6H2O–2,440kJ厭氧與好氧代謝比較C6H12O6+6O2

3CO2+6H2O–2,844kJH2O+CO245%10%CODbdCODbd營養(yǎng)鹽:CODbd:N:P100:5:1好氧45%好氧污泥厭氧反應：好氧反應：優(yōu)點：缺點：沼氣生產相對低的營養(yǎng)需要剩余污泥產生量小穩(wěn)定的剩余污泥低的運行成本高容積負荷率靈活的操作達到最佳條件需較高的溫度需后續(xù)處理后方可達標對有毒物質較為敏感厭氧生物處理的氣味較大所涉及到的生化反應過程較為復雜厭氧廢水處理的優(yōu)缺點厭氧過程可劃分為四個相對獨立但密不可分的步驟水解階段酸化階段產氫產乙酸階段產甲烷階段有機物厭氧反應過程復雜的非溶解性的聚合物脂肪蛋白質淀粉纖維素細菌胞外酶二肽氨基酸單糖雙糖半纖維素單體碳水化合物二聚體影響因素●水解溫度●pH●反應時間●有機顆粒大小●水解產物濃度限速反應長鏈VFA甲醇1.水解階段目的:高分子有機物轉化為小分子有機物有機物厭氧反應過程2.酸化階段葡萄糖乙酸丙酸丁酸乳酸乙醇氫CO2氨基酸氨產酸菌最佳條件:pH4-9溫度15-35℃甲酸揮發(fā)性脂肪酸VFA長鏈揮發(fā)性脂肪酸丙酸醇可溶性有機物目的：上一階段產生的小分子有機物轉化為揮發(fā)酸有機物厭氧反應過程3.產氫產乙酸階段CH3CHOCOOH+2H2O→CH3COO-+HCO3-+H++2H2△G’=-4.2kJ/mol(乳酸)CH3CH2OH+H2O→CH3COO-+H++2H2△G’=+9.6kJ/mol(乙醇)CH3CH2CH2COO-+H2O→2CH3COO-+H++2H2△G’=+48.1kJ/mol(丁酸)CH3CH2COO-+3H2O→CH3COO-+HCO3-+H++3H2△G’=+76.1kJ/mol(丙酸)CH3OH+CO2→CH3COO-+2H2O△G’=-29kJ/mol(甲醇)HCO3-+4H2+H+→CH3COO-+4H2O△G’=-70.3kJ/mol(碳酸)目的：產酸菌的產物被乙酸菌轉化為乙酸、氫和二氧化碳有機物厭氧反應過程4.產甲烷階段

CH3COO-+H2O→CH4+HCO3-△G’=-31.0kJ/mol

HCO3-+H++4H2→CH4+3H2O△G’=-135.6kJ/mol

CHOOH→CH4+CO2+2H2O△G’=-32.9kJ/mol

產甲烷菌屬可分為兩個種群：乙酸分解菌和嗜氫菌。最主要的反應有：有機物厭氧反應過程酸化菌與產甲烷菌的比較酸化過程：甲烷化過程：pH:4~9溫度:15~40℃pH:6.5~7.5溫度:30~40℃底物在傳質過程中所能進入顆粒內部的深度有機負荷的高低如果低負荷忽然增加負荷將使顆粒污泥破碎用較大的上升氣流與產氣量可選擇性的洗出較小的顆粒污泥厭氧顆粒污泥影響污泥顆粒化的因素水力停留時間預酸化度水力懸浮固體鹽濃度

影響顆粒污泥直徑大小的因素厭氧顆粒污泥微生物：各類產酸細菌和產甲烷細菌，產酸細菌在顆粒外部，產甲烷細菌在顆粒污泥內部。特點：1.顏色呈灰黑色或褐黑色，包裹灰白色生物膜2.相對密度在1.01~1.05左右3.顆粒污泥沉降速率為50~150m/h具有很高的容積負荷率節(jié)省基建投資和占地面積靠沼氣提升實現內循環(huán)的，不必外加動力運行穩(wěn)定，易于維護抗沖擊負荷能力強IC反應器是在UASB反應器基礎上開發(fā)出的第三代超高效厭氧反應器，是由兩個上下重疊的UASB反應器串聯(lián)組成的。由下面UASB反應器產生的沼氣作為提升內動力，使升流管與回流管的混合液產生密度差，實現下部混合液的內循環(huán)，使廢水獲得強化預處理。上面UASB反應器對廢水繼續(xù)進行后處理，使出水達到預期的處理要求。

與其它厭氧處理技術相比，IC反應器具有以下優(yōu)點IC厭氧反應器內容厭氧處理基本理論3厭氧關鍵數據的分析和控制42厭氧運行操作與維護5好氧處理理論與操作廢水處理基本理論1溫度顯著影響微生物的活性！溫度是影響微生物活性和生長速率的一個重要因素●在10-30℃之間每升溫1攝氏度活性約增加10%?！袢绻磻鲀葴囟壬仙?0℃，產甲烷菌的活性就增大一倍●如果溫度超過40℃，甲烷菌的活性會急速下降溫度要求：30~38度厭氧反應控制參數-溫度厭氧反應控制參數-溫度厭氧顆粒污泥生長適宜的pH為中性6.5~7.5

超出該范圍的pH將逐漸會導致污泥活性下降；嚴重時引起反應器酸化，甚至微生物死亡；{H2S}{HS-}{S2-}厭氧反應控制參數-pH

VFA是產甲烷系列反應的底物預酸化度預酸化度＝VFA(meq/l)*69/SCODVFA過高--毒性增加通常預酸化度30%-35%，最大不能超過50%。VFA過高--進水負荷超過產甲烷菌的轉化能力通常VFA應在5meq/l以下，小于2meq/l最佳。厭氧反應控制參數-VFA附著大量化學有毒物的TSS侵蝕微生物、污泥床層增加、使介質傳遞受阻?？刂芓SS<800mg/L厭氧反應控制參數-TSS氮和磷是生物反應必需的營養(yǎng)物質。厭氧反應—C:N:P=350:5:1好氧反應—C:N:P=100:5:1厭氧反應控制參數-營養(yǎng)物質通常，厭氧出水氨氮濃度高于10mg/L,磷高于3mg/L，表明營養(yǎng)已足夠。內容厭氧處理基本理論3厭氧關鍵數據的分析和控制42厭氧運行操作與維護5好氧處理理論與操作廢水處理基本理論1