污泥消化机理课件

1、第四章、污泥的消化机理1、污泥消化机理 厌氧消化定义：污泥在无氧的条件下，由兼性茵及专性厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解为二氧化碳和甲烷气(或称污泥气、消化气)，使污泥得到稳定。分类： 自然厌氧消化:包括化粪池、双层沉淀池、堆肥等 人工强化的厌氧消化:有消化池。 消化优点（）与消化前污泥相比可减少%的体积;（）生成的沼气是可利用能源;（）消除了恶臭;（）厌氧菌有一定的抗菌作用,在一定程度上改善了污泥的卫生性;（）增加了污泥作为肥料的可利用性。机理： 1）两阶段机理 产酸阶段、甲烷阶段 2）三阶段机理 水解阶段、酸性阶段、甲烷阶段不溶性有机物和大分子可溶性有机物水解挥发性脂肪酸脱氢兼性菌（

2、异养菌）产酸菌（专性菌）细菌体有机物其它产物、H2O等简单有机物、长链有机物CO2、H2O甲烷发酵甲烷菌（专性自养菌）CH4、H2O细菌体酸性阶段碱性阶段水解阶段产酸阶段甲烷阶段水解阶段： 在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氢等。参与的微生物： 包括细菌、原生动物和真菌，统称水解与发酵细菌，大多数为专性厌氧菌，也有不少兼性厌氧茵。产酸阶段： 在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸。参与的微生物： 产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌，它们能够在厌氧条件下，将第一阶段的产物转化为乙酸、二氧化碳、氢；甲烷阶段：

3、通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱按产生甲烷，参与的微生物： 甲烷菌或称为产甲烷菌，属于绝对的厌氧菌，主要代谢产物是甲烷。甲烷菌常见的有四种：甲烷杆菌：杆状细胞，连成链或长丝状，或呈短而直的杆状；甲烷球菌：球形细胞呈正圆或椭圆形，排列成对或成链；甲烷八叠球菌：它可繁殖成为有规则的、大小一致的细胞，堆积在一起；甲烷螺旋菌：呈有规则的弯曲杆状和螺旋丝状。2、甲烷产值计算式MCH4=0.35( QC-1.42Rg)VMCH4甲烷产值（L/s）0.35换算系数 去除效率Q投配量（L/s）一般为连续投CBODL浓度1.42系数，由细菌体重量换算成BODL的

4、换算系数Rg细菌体增殖速度 Rg= -Y QY产率系数，一般为0.05-0.06克细菌/克BODV消化池容积3、影响厌氧消化的因素1）温度甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类，即中温甲烷菌(适应温度区为3036)，高温甲烷菌(适应温度区为50一53)两区之间的温度，反应速度反而减退。可见消化反应与温度之间的关系是不连续的。温度与有机物负荷、产气量关系见图817。 中温消化： 利用中温中烷菌进行厌氧消化处理的系统。高温消化： 利用高温甲烷菌进行消化处理的系统。 说明：从上图可知，中温消化条件下，有机物负荷为2.53.0kg(m3d)，产气量约l1.3m3(m3d)；而高温消化条件下，有机物负荷为6

5、.07.0kg(m3d)，产气量约3.0一4.0m3(m3d)。 中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为1.52.0。当有 3的变化时，就会抑制消化速率，有 5的急剧变化时，就会突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化进程。 消化时间：是指产气量达到总量的90所需时间。消化温度与消化时间的关系见下图，由上图可见中温消化的消化时间约为20d，高温消化约为10d。中温消化的温度与人体温接近，故对寄生虫卵及大肠茵的杀灭率较低；高温消化对寄生虫卵的杀灭率可达99，对大肠菌指数可达100 ，能满足卫生要求(卫生要求对蛔虫卵酌杀灭率95以上大肠茵指数100 )。2）污泥投配率定义：指每天投加新鲜污泥体

6、积占消化池有效容积的百分数 表达式：v新鲜污泥量，m3d；n污泥投配率，； v消化池的有效容积，m3 说明：投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，pH值下降，有机物分解程度减少，污泥消化不完全产气量下降，消化池容积大。 投配率与产气量的经验公式：投配率过低污泥消化较完全，产气串较高，消化池容积大，基建费用增高。根据经验，城市污水处理厂污泥中温消化的投配率以6一8为宜,相应的消化时间为2012.5d 中温消化的投配率以10一16为宜,相应的消化时间为610d 3)搅拌和混合作用：使新鲜污泥与熟污泥均匀接触，加速热传导，均匀地供给细菌以养料；打碎消化池液面上的浮渣层，使整个池子处于消化活跃状态，以提

7、成消化的负荷方法：泵加水射器搅拌法；消化气循环搅拌法和混合搅拌法等 搅拌与否产气量与投配率关系9.1610.2011.6013.8518.60不搅拌13.9514.3117.4220.3429.71搅拌产气量 （m3/m3）54321投配率（%）7.017.307.758.158.70不搅拌7.868.489.9310.6512.06搅拌产气量 （m3/m3）109876投配率（%）可见搅拌比不搅拌，产气量约增加30%4)营养与碳氮比 厌氧消化池中，细菌生长所需营养由污泥提供。52.350-55蛋白质76.575-73脂肪脂肪酸42.540-44碳水化合物平均（%）含氮量（%）基质名称各种基质

8、含氮量合成细胞所需的碳源担负着双重任务：其一是作为反应过程的能源，其二是合成新细胞。 CN达到(10一20)：1为宜。如(CN太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH值容易降低； CN太低，氮量过多，pH可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程。污泥的各种基质含量及碳氮比碳氮比 （1）蛋白质（）脂肪，脂肪酸（）碳水化合物（）基质名称6.80-7.504.60-5.019.40-10.3545.266.039.028.517.535.026.316.532.0混合污泥剩余污泥初沉池污泥污泥种类从CN看，初次沉淀池污泥比较合适，混合污泥次之，而活性污泥不大适宜单独进行厌氧消化处理5)酸碱度 在

9、消化系统中，第一、二阶段由于有机酸的积累，使PH值下降，第三阶段由于有机酸的分解，使PH值上升，如果第一、二阶段的反应速率超过产甲烷的第三阶段，则pH值会降低，影响产甲烷菌的生活环境。但是，在消化系统中，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内可以避免发生这种情况。缓冲剂是在有机物分解过程中产生的即消化液中的CO2和NH3：水解与发酵菌及产氢产乙酸菌对pH值的适应范围大致为56.5，而甲烷菌对pH值的适应范因为6.67.5之间。因此，要求消化液有足够的缓冲能力。 碱度计算6）有毒物质 对消化有抑制作用的物质主要有重金属离子、砷、CN-、有机酸等 重金属离子对甲烷消化的抑制作用有两个方面，其一是与酶结合，产生变性物质，使酶的作用消失； 其二是与氢氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。 下表列举某些物质对消化进程产生影响的浓度80003500-5500100-200Na+120002500-4500