水污染控制工程PPT課件

1、第15章 污水的厭氧生物處理,第一節(jié) 厭氧生物處理的基本原則,第二節(jié) 污水的厭氧生物處理方法,第三節(jié) 厭氧生物處理法的設(shè)計,第四節(jié) 厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運用,第一節(jié) 厭氧生物處理的基本原則,污泥的厭氧處理面對的是固態(tài)有機物，所以稱為消化。,兩階段:,四階段:,甲烷菌專性厭氧，且處理系統(tǒng)中不能含有濃度過高的SO42-，SO32-。,污水和泥液中的堿度有緩沖作用，如果有足夠的堿度中和有機酸，其pH有可能維持在6.8以上，酸化和甲烷化兩大類細菌就可以共存，從而消除分階段現(xiàn)象。,厭氧法與好氧法相比，降解較不徹底，放出的熱量少，反應(yīng)速度低。,主要用于污泥的消化、高濃度有機廢水和溫度較高的有機工業(yè)廢水的處

2、理。,厭氧消化的影響因素,.,5,生物固體停留時間（污泥齡） 攪拌和混合 攪拌使得厭氧細菌和底物充分混合，但是要控制攪拌強度以避免破壞產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌之間的共生關(guān)系。,.,6,營養(yǎng)與C/N比 COD：N：P=800：5：1 C/N=（10-20）：1為宜 請回憶，好氧反應(yīng)的營養(yǎng)配比為多少？ 有毒物質(zhì) 1、重金屬離子的毒害作用：酶中毒、酶沉淀 2、H2S的毒害作用： 3、氨的毒害作用：當(dāng)NH 4+濃度超過150mg/L，消化收到抑制。,第二節(jié) 污水的厭氧生物處理方法,一、化糞池,化糞池例圖,用于處理來自廁所的糞便廢水。曾廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。還可用于郊區(qū)的別墅式建筑。,.,9,三

3、格池：用磚砌水泥粉壁面或水泥現(xiàn)澆，預(yù)制均可，以目字形為主要類型，若受地形限制，品字形、丁個型擺都也可。容積達到貯糞2個月為宜。三格池有效深度應(yīng)不少于1 cm ，1至3格容積比例一般為2：1：3。,三格化糞池由相聯(lián)的三個池子組成，中間由過糞管聯(lián)通，主要是利用厭氧發(fā)酵、中層過糞和寄生蟲卵比重大于一般混合液比重而易于沉淀的原理，糞便在池內(nèi)經(jīng)過30天以上的發(fā)酵分解，中層糞液依次由1池流至3池，以達到沉淀或殺滅糞便中寄生蟲卵和腸道致病菌的目的，第3池糞液成為優(yōu)質(zhì)化肥。,二、厭氧生物濾池（Anaerobic Biofilter，簡稱AF）,厭氧生物濾池是一種內(nèi)部裝填有微生物載體（即濾料）的厭氧生物反應(yīng)器。

4、 厭氧微生物部分附著生長在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長。污水流經(jīng)掛有生物膜的濾料時，水中的有機物擴散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解轉(zhuǎn)化為沼氣，凈化后的水通過排水設(shè)備排至池外，所產(chǎn)生的沼氣被收集利用。,.,11,優(yōu)點：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度；不需另設(shè)泥水分離設(shè)備，出水SS較低；設(shè)備簡單、操作方便。,缺點：濾料費用較高；濾料易堵塞，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，懸浮物高的廢水不適用。,三、厭氧接觸法,對于懸浮物較高的有機廢水，可以采用厭氧接觸法，它實際上是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。,池內(nèi)污泥濃度要求較高，1

5、2000-15000mg/L。污泥回流比為2-3。,.,13,優(yōu)點：池內(nèi)維持較高的污泥濃度，降低水力停留時間，并有一定的耐沖擊負荷能力。,缺點：污泥在沉淀池中因殘留氣而上浮出流；同時污泥中殘留的產(chǎn)甲烷菌在二沉池中繼續(xù)作用，產(chǎn)生甲烷沼氣，使得污泥上浮，泥水分離效果不佳，影響回流污泥的濃度。,措施： 1、脫氣器； 2、冷凝器降溫； 3、投加混凝劑； 4、膜過濾代替二沉池,四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB),試驗結(jié)果證明，良好的污泥床，有機負荷率和去除率高，不需要攪拌設(shè)備，能適應(yīng)負荷沖擊和溫度與pH的變化。,上流式厭氧污泥床反應(yīng)器,重點,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,五、分段

6、厭氧處理法,第一段：水解和液化有機物為有機酸；緩沖和稀釋負荷沖擊與有害物質(zhì)，并將截留難降解的固態(tài)物質(zhì)。,第二段：保持嚴格的厭氧條件和pH，以利于甲烷菌的生長；降解、穩(wěn)定有機物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣，并截留懸浮固體，以改善出水水質(zhì)。,.,21,六、厭氧膨脹床和厭氧流化床,載體：固體顆粒，常用的有：石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒徑一般為0.21mm；常采用出水回流的方法使載體顆粒膨脹或流化；一般將床體內(nèi)載體略有松動，載體間空隙增加但仍保持互相接觸的反應(yīng)器稱為膨脹床；將上升流速增大到使載體可在床體內(nèi)自由運動而互不接觸的反應(yīng)器稱為流化床。,膨脹率： 厭氧膨脹床：10-20% 厭氧流化床：2

7、0-70%,.,22,細顆粒的載體為微生物的附著生長提供了較大的比表面積，使床內(nèi)的微生物濃度很高（一般可達30gVSS/l）；具有較高的有機容積負荷（1040kgCOD/m3.d），水力停留時間較短；具有較好的耐沖擊負荷的能力，運行較穩(wěn)定；載體處于膨脹或流化狀態(tài)，可防止載體堵塞；床內(nèi)生物固體停留時間較長，運行穩(wěn)定，剩余污泥量較少；既可應(yīng)用于高濃度有機廢水的處理，也應(yīng)用于低濃度城市廢水的處理。 主要缺點：載體的流化耗能較大；系統(tǒng)的設(shè)計運行要求高。,.,23,比較說明三者工作原理的差異,請思考,.,24,七、厭氧生物轉(zhuǎn)盤,盤片緩慢轉(zhuǎn)動浸沒在接觸反應(yīng)槽內(nèi)緩緩流動的污水中，滋生在盤片上的生物膜充分與污

8、水中的有機物接觸、吸附，在厭氧微生物酶的作用下被吸附的有機物進行反消化分解反應(yīng)。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時作用在生物膜上的剪力使老化生物膜不斷剝落，因而生物膜可經(jīng)常保持較高的活性。,.,25,IC （internalcirculation）厭氧塔,IC反應(yīng)器相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。 反應(yīng)器主要通過2層三相分離器來實現(xiàn)SRTHRT，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動，使泥水充分接觸，獲得良好的傳質(zhì)效果。,補充,.,26,.,27,主要特征及優(yōu)點：（1）容積負荷高(高達15-30KgCODcr/(m3

9、.d) ， 水力停留時間短)（2）節(jié)省投資和占地面積 （3）抗沖擊負荷能力強（4）抗低溫能力強（5）具有緩沖pH的能力（6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力,.,28,.,29,.,30,EGSB,EGSB（Expanded Granular Sludge Bed），中文名膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器，是第三代厭氧反應(yīng)器，于20世紀(jì)90年代初由荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga等人率先開發(fā)的。,.,31,.,32,其構(gòu)造與UASB反應(yīng)器有相似之處，可以分為進水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)和出水渠系統(tǒng)。與UASB反應(yīng)器不同之處是，EGSB反應(yīng)器設(shè)有專門的出水回流系統(tǒng)。 EGSB反應(yīng)器一般為圓柱狀

10、塔形，特點是具有很大的高徑比，一般可達35，生產(chǎn)裝置反應(yīng)器的高度可達1520米。 顆粒污泥的膨脹床改善了廢水中有機物與微生物之間的接觸，強化了傳質(zhì)效果，提高了反應(yīng)器的生化反應(yīng)速度，從而大大提高了反應(yīng)器的處理效能。,.,33,工業(yè)規(guī)模的UASB反應(yīng)器(500m3),工業(yè)規(guī)模的EGSB反應(yīng)器(75m3),第三節(jié) 厭氧生物處理法的設(shè)計,一、流程和設(shè)備的選擇,二、厭氧反應(yīng)器的設(shè)計,計算確定反應(yīng)器容積的常用參數(shù)是負荷率N和消化時間t，公式為：,產(chǎn)氣量一般可按0.40.5m3/kg(COD)進行估算。,三、 消化池的熱量計算,包括將廢水提高到池溫所需的熱量和補償池壁、池蓋所散失的熱量。,提高廢水溫度所需的

11、熱量為Q1：,通過池壁、池蓋等散失的熱量Q2與池子構(gòu)造和材料有關(guān)，可用下式估算：,.,37,例題 現(xiàn)有BOD5為30000mg/L，水量為500m3/d的酒精蒸餾廢水，該廢水的水分含量為97%，有機物含量占總固體的80%。對這一廢水進行高溫消化處理，求一下參數(shù)：1、消化池每天投入BOD5量；2、消化池的容積V；3、消化池停留時間T；4、產(chǎn)氣率G。,.,38,參數(shù)選擇：BOD容積負荷為3.5kg/m3.d；該負荷下有機物的降解率為85%，產(chǎn)氣率為0.5m3/kg。,1、消化池每天投入BOD5量； 2、消化池的容積V； 3、消化池停留時間T； 4、產(chǎn)氣率G。 G=500X30X0.8X0.85X0.5=5100m3/d,第四節(jié) 厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運用,有些廢水含有很多復(fù)雜的有機物，對于好氧生物處