高濃度養(yǎng)豬廢水厭氧處理技術(shù)教材課程

高濃度養(yǎng)豬廢水厭氧處理技術(shù)6單元6.1畜禽廢水組合處理技術(shù)厭氧塘-兼性塘-好氧塘-人工濕地工藝處理系統(tǒng)多級厭氧+過濾+生物塘工藝混凝和膜生物反應(yīng)組合工藝厭氧塘-兼性塘-好氧塘-人工濕地工藝處理系統(tǒng)

原生污水出水提升泵站厭氧塘兼性塘好氧塘養(yǎng)魚塘浮萍塘蘆葦塘(人工濕地)灌溉多級厭氧+過濾+生物塘工藝污泥濃縮污泥脫水泥餅外排粗格柵提升泵站多級厭氧消化池多級折流式濾池處理后出水用于澆灑綠地畜禽廢水沉砂池細(xì)格柵穩(wěn)定塘自然氧化溝6.2厭氧反應(yīng)器厭氧反應(yīng)器啟動

接種污泥:有顆粒污泥時,接種污泥數(shù)量大小10-15%.當(dāng)沒有現(xiàn)成的污泥時,應(yīng)用最多的是污水處理廠污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于顆粒污泥形成。沒有消化污泥和顆粒污泥時，化糞池污泥、新鮮牛糞、豬糞及其它家畜糞便都可利用作菌種，也可用腐敗污泥和魚塘底泥作接種污泥，但啟動周期較長。污泥接種濃度至少不低10Kg·VSS/m3反應(yīng)器容積，但接種污泥填充量不大于反應(yīng)器容積60%。污泥接種中應(yīng)防止無機污泥、砂以及不可消化的其它物進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)。接種污泥啟動：啟動分以下三個階段進(jìn)行：1.起始階段：反應(yīng)池負(fù)荷從0.5-1.0kgCOD/m3.d或污泥負(fù)荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d開始。進(jìn)入?yún)捬醭叵到鈴U水的混合液濃度不大于COD5000mg/L，并按要求控制進(jìn)水，最低的COD負(fù)荷為1000mg/L。進(jìn)液濃度不符合應(yīng)進(jìn)行稀釋。進(jìn)液時不要刻意嚴(yán)格控制所有工藝參數(shù)，但應(yīng)特別注意乙酸濃度，應(yīng)保持在1000mg/L以下。進(jìn)液采用間斷沖擊形式，即每3～4小時一次，每次5-10min，之后逐步減少間隔時間至1小時，每次進(jìn)液時間逐步增長20～30min。起始階段，進(jìn)水間隔時間過長時，則應(yīng)每隔1小時開動泵對污泥攪拌一次，每次3～5min。2.啟動第二階段--當(dāng)反應(yīng)器容積負(fù)荷上升到2-5kgCOD/m3.d時，這一階段污泥量增大，顆粒污泥開始產(chǎn)生。一般講，從第一段到第二段要40d時間，此時容積負(fù)荷大約為設(shè)計負(fù)荷的50%。3.啟動的第三階段--從容積負(fù)荷50%上升到100%，采用逐步增加進(jìn)料數(shù)量和縮短進(jìn)料間隔時間來實現(xiàn)。衡量能否獲進(jìn)料量和縮短進(jìn)料時間的化驗指標(biāo)定控制發(fā)揮性脂肪酸VFA不大于500mg/L，當(dāng)VFA超過500-1000mg/L，厭氧反應(yīng)器呈現(xiàn)酸化狀態(tài)，超過1000mg/L則表明已經(jīng)酸化，需立即采取措施停止進(jìn)料，進(jìn)行菌種馴化。一般來講第二段到第三段也需30-40d時間。

啟動的要點1.啟動一定要逐步進(jìn)行，留有充裕的時間，并不能期望很短時間進(jìn)入加料運行達(dá)到厭氧降解的目標(biāo)。因為啟動實際上是使細(xì)菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)，即活化的過程。啟動中細(xì)菌選擇、馴化、增殖過程都在進(jìn)行，原厭氧污泥中濃度較低的甲烷菌的增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢的多。因此，這時負(fù)荷一般不能高，時間不能短，每次進(jìn)料要少，間隔時間要長。2.混合進(jìn)液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當(dāng)超過5000mg/L，應(yīng)進(jìn)行出水循環(huán)和加水稀釋至要求。3.若混合液中亞硫酸鹽濃度大于200mg/L時，則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進(jìn)液。4.負(fù)荷增加操作方式：啟動初期容積負(fù)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3.d開始，當(dāng)生物降解能力達(dá)到80%以上時，再逐步加大。若最低負(fù)荷進(jìn)料，厭氧過程仍不正常，COD不能消化，則進(jìn)料間隔時間應(yīng)延長24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標(biāo)測量VFA濃度，啟動階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。5.當(dāng)容積負(fù)荷達(dá)到2.0kgCOD/m3.d后，每次進(jìn)料負(fù)荷可增大，但最大不超過20%，只有當(dāng)進(jìn)料增大，而VFA濃度且維持不變，或仍維持在﹤3mmoL/L水平時，進(jìn)料量才能不斷增大進(jìn)液間隔才能不斷減少。消化目的：消化設(shè)備：消化池蓋子的作用，蓋子的兩種形式：固定及浮動；消化池的加熱方法；攪拌方法：6.3

污泥消化影響消化的主要因素溫度：根據(jù)不同溫度將發(fā)酵分為三個類型（低溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵、高溫發(fā)酵）。酸堿度：與以前同；攪拌：生、熟污泥配比：投配率，式7.10。碳氮比：有毒物質(zhì)：污泥好氧消化污泥好氧處理的產(chǎn)物；供養(yǎng)及攪拌情況；優(yōu)缺點：適用范圍：控制厭氧處理效率的基本因素：基礎(chǔ)因素（微生物量、營養(yǎng)比、混合液接觸情況、有機負(fù)荷等），環(huán)境因素（溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)）。不產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境因素的要求區(qū)別：產(chǎn)甲烷菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，故在討論厭氧過程的影響因素時，多以產(chǎn)甲烷菌的生理、生態(tài)特征來說明。6.4

厭氧法的影響因素（1）溫度條件：根據(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（10-30℃）、中溫消化（35-38℃）和高溫消化（50-55℃）。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度對產(chǎn)氣量的影響：溫度對反應(yīng)速度的影響：（2）pH值:每種微生物可在一定的pH值范圍內(nèi)活動，產(chǎn)酸細(xì)菌：適宜范圍較廣，pH在4.5-8.0之間；產(chǎn)甲烷菌：最適pH值為7.0-7.2，pH值在6.6-7.4較為適宜；pH值對產(chǎn)甲烷活性的影響見圖7.2。在厭氧法處理廢水中，產(chǎn)酸與產(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。pH值失常產(chǎn)生的影響：首先使產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸作用和產(chǎn)甲烷作用受到抑制，使形成的有機酸不能被正常的代謝，從而使整個消化過程的各階段間的協(xié)調(diào)平衡喪失。若pH值降到5以下，對產(chǎn)甲烷菌毒性較大，同時產(chǎn)酸作用本身也受到抑制，整個厭氧消化過程即停滯。而在稍高值，只要恢復(fù)到中性，產(chǎn)甲烷菌能較快的恢復(fù)活性，所以厭氧裝置適宜在中性或稍偏堿性的狀態(tài)下運行。氧化還原電位無氧環(huán)境是產(chǎn)甲烷菌繁殖的最基本條件之一，對厭氧反應(yīng)器中的氧濃度可由氧化還原電位來表達(dá)，研究表明：不產(chǎn)甲烷菌可在兼氧條件下完成，氧化還原電位為-0.1～0.1伏；而在產(chǎn)甲烷階段，氧化還原電位必須控制在-0.35～-0.30伏（中溫）和-0.56～-0.60伏（高溫消化）；氧是影響氧化還原電位的重要因素，但不是唯一因素，揮發(fā)性有機酸的增減，pH升降以及銨離子濃度的高低等因素均影響系統(tǒng)的還原強度。有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)的雙重性；所謂“有毒”是相對的，事實上任何一種物質(zhì)對甲烷消化都有兩方面的作用，即有促進(jìn)甲烷細(xì)菌生長的作用與抑制甲烷細(xì)菌生長的作用。關(guān)鍵在于它們的濃度界限，即毒閾濃度。有毒物質(zhì)的種類：有毒有機物、重金屬離子、一些陰離子、氨、硫化氫。p289在廢水生物處理過程中，廢水中的有機物經(jīng)大量微生物的共同作用，被最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等,同時釋放能量的過程。好氧與厭氧的適用范圍：

高分子有機物的厭氧降解過程可分為四個階段：水解、發(fā)酵（酸化）、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷階段。6.5

厭氧生物處理原理（1）水解階段：復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性的單體或二聚體。高分子有機物被細(xì)菌胞外酶分解為小分子的有機物：纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)的水解變化，小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢。（2）發(fā)酵階段：上一階段的小分子溶解性有機物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物。在該階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外，酸化菌大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，通常有1%的兼性厭氧菌存在，保護(hù)甲烷類嚴(yán)格厭氧菌。主要產(chǎn)物有：揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氨、硫化氫等，同時酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)。在厭氧過程中，酸化菌對酸的耐受力必須加以考慮，酸化過程pH下降到4時仍可進(jìn)行，但是產(chǎn)甲烷過程pH的范圍在6.5-7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。（3）產(chǎn)乙酸階段：在產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸及新的細(xì)胞物質(zhì)。（4）甲烷階段：上一階段的物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。產(chǎn)甲烷細(xì)菌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。p286兩個化學(xué)式上述四個階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)而定：含纖維素、果膠、脂類廢水，水解為速度限制步驟；簡單的糖類、淀粉類被微生物迅速分解，產(chǎn)甲烷成為限速階段。在厭氧反應(yīng)器中，四個階段是同時進(jìn)行的，保持動態(tài)平衡，一旦該平衡被破壞，產(chǎn)甲烷階段首先受到抑制，其結(jié)果導(dǎo)致低級脂肪酸的積存和厭氧進(jìn)程的變化，導(dǎo)致消化過程停滯。上流速度：p289定義：式7.2。水力停留時間：HRT=V/Q=H/u反應(yīng)器中的污泥量:VSS=TSS-Wash反應(yīng)器的有機負(fù)荷:VLR,SLR污泥體積指數(shù):SVI污泥的比產(chǎn)甲烷活性:反應(yīng)器內(nèi)的污泥停留時間:厭氧反應(yīng)器的有關(guān)術(shù)語其他的厭氧反應(yīng)器分類：按微生物生長狀態(tài)可分為：厭氧活性污泥法（普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等）和厭氧生物膜法（厭氧生物濾池、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤）按進(jìn)出料及運行方式：分批式、連續(xù)式和半連續(xù)式。按消化過程：一步厭氧消化法和兩步厭氧消化法。普通厭氧消化池又稱常規(guī)消化池，常用密閉的圓柱形池。工藝流程；蓋子的作用；攪拌裝置的作用及形式；中溫和高溫消化時的加熱方式：特點：p292該法的優(yōu)缺點：沉淀池中固液分離困難的原因：為提高固液分離效果，采用的脫氣方法；（真空脫氣、熱交換器急冷法、絮凝沉淀）特點：p293構(gòu)造：流程：污泥層和懸浮層高度及去除有機物的情況：設(shè)置氣-液-固三相分離器是上流式厭氧污泥床的重要結(jié)構(gòu)特征，它對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質(zhì)起到十分重要的作用?，F(xiàn)在大型生產(chǎn)上采用的三相分離器多為專利。如圖7.7特點：池型結(jié)構(gòu)：工藝流程：對填料比表面積和空隙率的要求：特點：厭氧流化床厭氧流化床工藝是借鑒流態(tài)化技術(shù)的一種生物反應(yīng)裝置，它以小粒徑載體為流化粒料，廢水為流化介質(zhì)，當(dāng)廢水以升流式通過床體時，與床中附著于載體上的生物膜不斷接觸反應(yīng)，達(dá)到厭氧生物降解目的，產(chǎn)生的沼氣，于床頂部排除。工藝流程：床內(nèi)充填細(xì)小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石、聚氯乙烯顆粒等，填料粒徑一般為0.2-1mm。廢水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵進(jìn)行回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。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。流化床操作要滿足的首要條件：上升速度即操作速度必須大于臨界流態(tài)化速度，而小于最大流態(tài)化速度。一般來說，最大流態(tài)化速度要比臨界流態(tài)化速度大10倍以上，實際操作中，上升流速只要控制在1.2-1.5倍臨界流態(tài)化速度即可滿足生物流化床的運行要求。特點：p297.為了降低動力消耗和防止床層堵塞，可采取兩項措施：厭氧轉(zhuǎn)盤厭氧生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造與好氧生物轉(zhuǎn)盤相似，不同之處在于上部加蓋密封，為收集沼氣和防止液面上的空間有氧存在。厭氧生物轉(zhuǎn)盤由盤片、密封的反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)功裝置等組成。盤片分為固定盤片(擋板)和轉(zhuǎn)動盤片，相間排列，以防盤片間生物膜粘連堵塞，固定盤片一般設(shè)在起端。轉(zhuǎn)動盤片串聯(lián)，中心穿以轉(zhuǎn)軸，軸安裝在反應(yīng)器兩端的支架上，其構(gòu)造如圖示。廢水處理靠盤片表面生物膜和懸浮在反應(yīng)槽中的厭氧活性污泥共同完成.盤片轉(zhuǎn)動時，作用在生物膜上的剪力將老化的生物膜剝下，在水中呈懸浮狀態(tài)，隨水流出槽外：沼氣則從槽頂排出。特點:p298.厭氧擋板反應(yīng)器的流程特點：

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)盤的轉(zhuǎn)動盤不動，并全為固定盤，這樣就產(chǎn)生了厭氧擋板反應(yīng)器。厭氧擋板反應(yīng)器與厭氧轉(zhuǎn)盤比較，可減少盤的片數(shù)和省去轉(zhuǎn)動裝置。厭氧擋板反應(yīng)器的流程在反應(yīng)器內(nèi)垂直于水流方向設(shè)多塊擋板來保持反應(yīng)器內(nèi)較高的污泥濃度以減少水力停留時間。擋板把反應(yīng)器分為若干個上向流室和下向流室。上向流室比較寬，便于污泥聚集，下向流室比較窄，通往上向流的導(dǎo)板下部邊緣處加50度的導(dǎo)流板，便于將水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持較高的污泥濃度。兩步厭氧法厭氧消化反應(yīng)分別在兩個獨立的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，即一個為產(chǎn)酸階段，另一個為產(chǎn)甲烷階段，故又稱兩段式厭氧消化法。據(jù)所處理廢水水質(zhì)情況，兩步可采用同類型或不同類型的消化反應(yīng)器。如對懸浮固體含量多的高濃度有機廢水，第一步反應(yīng)器可選不易堵塞、效率稍低的反應(yīng)器，經(jīng)水解產(chǎn)酸階段后的上清液懸浮固體濃度降低，第二步可采用新型高效消化器。流程見圖7.12。根據(jù)不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌代謝特性及適應(yīng)環(huán)境條件不同，第一反應(yīng)器可采用簡易非密閉裝置，在常溫、較寬pH值范圍條件下運行；第二反應(yīng)器則要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)格控制溫度和pH值范圍。特點：p298。復(fù)合厭氧法是在一個反應(yīng)器內(nèi)由兩種厭氧法組合而成，如上流式厭氧污泥床與厭氧濾池組成的復(fù)合厭氧法。如圖7.13,P299.6.6生物處理新技術(shù)6.6.1缺氧-好氧生物脫氮工藝(A1/O)主要功能：傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程：優(yōu)