水处理课件-厌氧生物处理

第十九章厌氧生物处理课程内容1、厌氧生物处理基本原理2、厌氧消化的影响因素与控制要求3、两级厌氧与两相厌氧处理4、厌氧生物处理工艺与反应器5、厌氧生物处理的运行管理6、思考题7、习题厌氧生物处理基本原理厌氧消化三阶段理论废水处理工艺中的厌氧微生物厌氧消化机理和厌氧处理技术厌氧消化三阶段理论根据厌氧消化三阶段理论，复杂有机物的厌氧消化过程主要包括液化、产酸和产甲烷三个阶段，由多种相互依存的细菌群来完成复杂的基质混合物最终转化为甲烷和二氧化碳，并合成自身细胞物质。每一阶段各有其独特的微生物类群，液化阶段起作用的细菌主要包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌；产酸阶段起作用的细菌主要是菌产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产物产生乙酸、氢气和二氧化碳等；产甲烷阶段是甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。

Bryant认为厌氧消化经历四个阶段：先是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解；第二阶段是酸化；第三阶段是在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段；第四阶段是甲烷化阶段。厌氧消化两阶段第一阶段普通厌氧菌碳水化合物、脂肪、蛋白质消化有机酸、乙醇、乙醛第二阶段绝对厌氧菌甲烷二氧化碳消化细胞合成新细胞酶细胞合成厌氧消化两阶段示意图废水处理工艺中的厌氧微生物在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（non-menthanogens）和产甲烷细菌（menthanogens）。表19-1产酸菌和产甲烷菌的特性参数参数产甲烷菌产酸菌对pH的敏感性敏感，最佳pH为6.8~7.2不太敏感，最佳pH为5.5~7.0氧化还原电位Eh<-350mv(中温)，<-560mv(高温)<-150~200mv对温度的敏感性最佳温度：30~38℃，50~55℃最佳温度：20~35℃厌氧消化机理和厌氧处理技术厌氧消化的影响因素与控制要求甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。

温度因素生物固体停留时间（污泥龄）与负荷搅拌和混合营养与C/N比氨氮有毒物质酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用温度因素温度与有机物负荷、产气量关系见图19－3消化温度与消化时间的关系见图19－4厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10~30℃）、中温消化（35℃左右）和高温消化（54℃左右）。温度与有机物负荷、产气量关系消化温度与消化时间的关系生物固体停留时间（污泥龄）与负荷搅拌和混合

搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些；泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以达到搅拌的目的；气体搅拌，将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。营养与C/N比厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。表19-4给出了常用沼气发酵原料的碳氮比。原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。各种废物的碳氮比（C/N）原料碳氮比原料碳氮比大便(6~10):1厨房垃圾25:1小便0.8:1混合垃圾34:1牛厩肥18:1初沉池污泥5:1鲜马粪24:1二沉池污泥10:1鲜羊粪29:1鲜猪粪13:1氨氮厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。有毒物质挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢的基质。一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。对厌氧消化具有抑制作用的物质

对厌氧消化具有抑制作用的物质抑制物质浓度/(mg/L)抑制物质浓度/(mg/L)挥发性脂肪酸>2000Na3500～5500氨氮1500～3000Fe1710溶解性硫化物>200Cr6+3Ca2500～4500Cr3+500Mg1000～1500Cd150K2500～4500酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用厌氧微生物的生命活动、物质代谢与pH有密切的关系，pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物，不同的微生物要求不同的pH值，过高或过低的pH对微生物是不利的，表现在：1．由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收；2．pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；3．pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。两级如厌氧能与两询相厌撒氧处贯理两级咸厌氧恭生物芹处理两相排厌氧即生物串处理两级销厌氧判生物堆处理两级特消化怜：根扑据沼配气产喜生的将规律房诚（图1薄9-介6）设坐计。目的纳：节狐省能姜量（踢节省骗污泥袭加温闯与搅颗拌的欲部分挎能量招）特点过：第根一级忙：加校热（恶33疤～3把5℃贼）、恢搅拌胞；第二呀级：誉不加万热（戴20附～2收6℃减）、链不搅论拌（剩可视骂为污弄泥浓齿缩池忧用）狗。消化淋时间绝与产呼气率妇关系绿曲线两相鸟厌氧畜生物卧处理两相锄厌氧乱消化滩：根概据消熄化机列理设两计。目的努：改秀善厌拐氧消烫化条番件，嘱从而霜减少长池容恳与能睡耗。特点稳：第一像相：追n=酸10汤0%垒；t林停=挨1d处于渠水解补与发熊酵、肚产氢笼产乙浸酸阶眼段（益即消唉化的茧第一洗、二换阶段拆）。需加腹热、秩搅拌击。第二叉相：巷n=带（1卫5～郊17层）%唇；袍；处于款产甲栽烷阶冶段（扒即消立化的脑第三荒阶段珠）需并加热厦、搅笔拌。优点怜：（1围）川总容喜积小（2旷）脑加热首耗热欠量少将，搅梯拌能韵耗少（3姻）蚕运行挥管理败方便厌氧非生物涛处理振工艺昂与反免应器普通甘厌氧茎消化泥池厌氧轻接触录工艺厌氧中生物鲁滤池厌氧评生物挎转盘UA记SB僻与厌品氧膨所胀颗貌粒污素泥床号反应用器厌氧膊膨胀彩床与隶厌氧督流化缺床反善应器厌氧志折流竿板式竿反应钢器高温利厌氧员处理牛工艺普通剃厌氧撤消化距池池形殃：圆众柱形悔和蛋摇形两色种。构造球：主蚁要包牢括污铁泥的麻投配惰、排客泥及溢流趴系统，沼帆气排葵出、荒收集哨与贮气女设备、搅辫拌设舟备及加温肆设备等。溢流肺系统贮气掘设备加温绢设备厌氧京接触银工艺流程景（图1丽9－腥10）主要备特征标：在玩厌氧别反应宅器后耕设沉箩淀池倡，污晶泥进臂行回旱流，将结果多使厌尺氧反处应器接内能难维持侵较高牵的污暑泥浓胁度，叼可大冤大降非低水柿力停日留时萌间。厌氧俘生物旗接触混法厌氧晓生物竟滤池是装症填滤论料的诵厌氧稀反应兆器。慕厌氧绢微生深物以大生物多膜的鞭形态怀生长惭在滤牺料表油面，拾废水扁淹没炊地通芹过滤郑料，蛙在生败物膜户的吸寄附作千用和狗微生诸物的际代谢场作用换以及帅滤料贸的截势留作盛用下挪，废泉水中吼有机毅污染箩物被身去除劳。产否生的毙沼气耕则聚泥集于热池顶狐部罩马内，裂并从刮顶部舱引出功。处溜理水稀则由与旁侧迎流出达。为掌了分赔离处联理水吼挟出依的生躬物膜驾，一犯般在虽滤池膛后需欠设沉伙淀池福。可分泪为升流繁式和碎降流奇式两种升形式升流抵式和堡降流馅式厌般氧生聪物滤语池厌氧绪生物穴转盘由盘袄片、类密封晚的反乞应槽担、转拴轴及蹦驱动牢装置瓣等组薪成特点暑：1）娇微是生物堪浓度而高，冷可承妻受高筑的有营机物喊负荷押；2）收废跃水在爪反应捷器内言按水哪平方楼向流掌动，荷勿需贴提升父废水跳，节伶能；3）牺勿搭需处饺理水可回流乏，与著厌氧讲膨胀极床和栋流化埋床相惭较既芦节能席又便在于操坝作；4）恒处戏理含崭悬浮牛固体布较高查的废阁水，待不存厨在堵虏塞问紫题；5）目由辨于转啄盘转塑动，算不断室使老交化生招物膜习脱落士，使割生物伍膜经照常保菊持较侧高的向活性夕；6）扁有献承受索冲击叹负荷忆的能球力，模处理广过程汇稳定翁性较谨强；7）妇可锈采用向多级壁串联震，各麦级微丢生物静处于附最佳东生存肃条件床下；8）贿便野于运杰行管猫理。厌氧领生物答转盘响构造矩图厌氧鹅生物鼓转盘睬构造UA秀SB聚与厌翁氧膨盈胀颗枪粒污萄泥床筒反应炼器特点课：1）者污泥吊床内余生物炕量多爆，折坡合浓席度可失达2敏0～盖30却g/撞L；2）嘉容积倍负荷泥率高诊，在谣中温盐发酵播条件遗下，藏一般错情况弟下可拴达1拳0k科gC鹊OD敢/(谋m3吃·d龙)左风右甚怨至能帅够高牢达1秘5～虑40妙k油gC属OD欠/(诵m3惠·d愁)，刘废水茄在反街应器匪内的哪水力泳停留钢时间险较短语，因叉此所搞需池吗容大困大缩芽小。3）毕设备居简单若，运盈行方挎便，场勿需佣设沉香淀池牺呵污称泥回汤流装始置，拨不需据填充缘瑞填料跪，也浊不需陷在反瓜应区补内设叫机械叼搅拌控装置斗，造格价相桨对较圈低，百便于刊管理芽，而蛛且不们存在疯堵塞泽问题铜。升流拌式厌别氧污故泥床顿在构保造升流绒式厌震氧污些泥床战在构灶造升流馒式厌廉氧污敢泥床毅反应熊器厌氧爷膨胀马床与蔽厌氧徐流化宴床反贪应器两相颜厌氧喜流化投床工接艺流耕程（瓣如图1乐9－桥13所示旷）特点歉：1）谈细颗纲粒的世填料啦为微单生物拉附着搭生长偶提供雀比较买大的险比表副面积惧，使傲床内前具有砍很高跃的微伤生物宁浓度北，一哥般为彻30者gV茅SS嚼/L阳左右配，因罢此有染机物颤容积腾负荷绪较高谈，一炼般为锡10律～4腔0串kg宵CO里D/箩(m哈3·神d)科，水肺力停闸留时座间短难，耐军冲击吩负荷钓能力躺强，邻运行吉稳定权；2）爸载体灵处于虾膨胀艇状态柱，能胜防止垦载体裳堵塞爪；3）阿床内妹生物短固体教停留女时间净较长婚，运蛛行稳识定，解剩余套污泥判量少害；4）便既可更用于调高浓钓度有波机废托水的窗厌氧队处理直，也院可用舅于低样浓度敌的城断市污仅水处少理。缺点侧：1）域载体押流化佩能耗题较大锹；2）搭系统呼的设改计要价求高顺。两相你厌氧梁流化侧床工班艺流潮程厌氧路折流遵板式珠反应垂器厌氧饲折流敞板式范反应挣器的鸟构造喜和工傲艺流揉程斑（如图1月9-绵14择所示）特点慢：1）疯反应肝器启障动期灶短。掩试验插表明链，接稀种一倚个月释后，肚就有喂颗粒络污泥混形成迅，两答个月逃就可拢以投棚入稳钓定运播行；2)说避露免了赏厌氧聪滤池象、厌胳氧膨箭胀床售和厌锦氧流毕化床刚的堵单塞问时题；3）推避免堵了升耻流式爸厌氧缎污泥何床因反污泥屿膨胀碌而发呈生污派泥流馆失问蔽题；4）益不需枯要混钉合搅槐拌装构置；5）邻不需砖载体蓬。厌氧略折流摔板式双反应洲器工强艺流滋程高温棕厌氧筑处理森工艺优点妨：细圆菌生哨长速象率高当，通屿常细搁菌在问55旁℃时特的生甘长速辞率是妈30拍℃时似的2挑～3也倍，惨即其清产甲裳烷活主性较库高；雹病原目菌的码去除烧率较筒高，藏经高混温厌茅氧消却化的顺污泥追和出到水可棉用于蒸灌溉袋和施谦肥；赌剩余穷污泥亡产率逢低，此虽然计高温聋下细特菌的系生长刘速率旗高，肠但其界衰亡敌速率低也高触，所么以净犬污泥廊产率差低；胀高温重时水茅的黏厦度低玻，有纷利于肺处理盐时的受混合缘瑞及污洽泥沉阿降。主要伴影响贱因素丽：依温度慈和p敞H值胡、叠有机碑负荷柏、挥尸发性烈脂肪厅酸、拣微生层物载卵体实例化：某糟坡液废疫水高沈温厌终氧处伏理工悟艺某糟务液废否水高烦温厌逆氧处毒理工句艺糟液废水水解调节池配水系统泵高温UASB进锅炉混凝沉淀池SBR系统达标排放污泥混合池污泥混合池污泥脱水滤饼外运沼气厌氧斧生物肠处理垄的运开行管苍理运行刺管理安全到操作饭事项维护掠保养技术姿指标运行透管理消化秩池内宿，应铃按一馆定投集配率谊投加私新鲜咏污泥货，并叼定时单排放桐消化侨污泥艳；池谣外加明温且庆为循艰环搅公拌的洁消化兄池，添投泥哄和循赚环搅尼拌应枣同时的进行田；新侦鲜污污泥投欣到消剩化池残，应买充分姥搅拌旧，并栗应保督持消斩化温纤度恒那定；宅用沼咱气搅臣拌污址泥宜鞭采用迷单池喷进行小。在余产气亚量不柱足或之在启阔动期求间搅雾拌无冶法充堆分进健行时虹，应补采用多辅助瞧措施安搅拌晚；消夏化池刑污泥旬必须凡在2趁～5越h努之内号充分裤混合枪一次廉；消位化池厕中的崭搅拌动不得筛与排莲泥同北时进训行；办应监遭测产喇气量高、p潮H推值、最脂肪塞酸、吩总碱雾度和缝沼气乡丰成分观等数究据，届并根射据监鄙测数味据调棚整消还化池侮运行街工况质；热创交换种器长丧期停钻止使熔用时薪，必待须关容闭通犁往消冬化池嗓的进西泥闸厨阀，辉并将哈热交买换器披中的颠污泥献放空心；二扰级消腐化池拔的上菊清液劈燕应按愿设计代要求呀定时咸排放敞；消溉化池铅前栅来筛上突的杂爹物，光必须脏及时占清捞塘并外膏运；渔消化戒池溢迅流管需必须抵通畅份，并恋保持童其水狗封高年度。栏环境返温度席低于绸0℃行时，丽应防冲止水瓶封结座冰；女消化锤池启何动初买期，需搅拌伶时间免和次腥数可足适当全减少画。运埋行数吼年的圣消化鼻池的纸搅拌大次数盖和时府间可侍适当短增多沟和延伶长。安全筹操作宪事项在投世配污盒泥、揉搅拌每、加雪热及交排放翁等项抚操作川前，偏应首盟先检挖查各裹种工胳艺管番路闸昆阀的解启闭是是否屿正确啦，严良禁跑市泥、荷漏气霉、漏经水；特每次役蒸汽两加热旨前，趁应排侨放蒸物汽管溪道内般的冷伤凝水牌；沼较气管桑道内聚的冷陵凝水决应定糠期排跪放；储消化舱池排舍泥时相，应怒将沼遮气管晴道与向贮气钩柜联加通；假消化插池内糊压力吓超过街设计番值时仔，应境停止饲搅拌手；消盯化池转放空胆清理语应采劲取防省护措上施，婶池内折有害贺气体畏和可迷燃气陆体含块量应颈符合苦规定为；操舌作人累员检张修和征维护啊加热签、搅秃拌等产设施搏时，讽应采陵取安搂全防塌护措释施；婚应每惑班检飘查一座次消哄化池刑和沼滑气管回道闸另阀是鼻否漏贝气。维护书保养消化熄池的摸各种遗加热室设施絮均应袭定期剪除垢触、检关修、功更换申；消化醋池池礼体、谎沼气评管道否、蒸童气管玻道和眼热水瓶管道捞、热树交换耽器及顷闸阀澡等设大施、丹设备御应每帆年进撑行保裳温检售查和东维修丢；寒冷遣季节醋应做油好设宋备和保管道更的保租温防杜冻工义作；娇热交解换器缺管路青和闸鼓阀处窃的密贝封材工料应猎及时鸟更换疮；正常怀运行呀的消缎化池冶，宜裁5年议彻底让清理臂、检才修一竞次。技术国指标序号项目运行参数1温度(℃)34±12投配率(%)4～83污泥含水率(%)进泥95～98出泥95左右4pH值7～85有机物分解率(%)大于306污泥沼气搅伴供气量m3/（m3·h）0.8m3/（m周长·h）4～57沼气搅拌（次/d）308沼气中主要气体成分(%)CH4>55；CO2<38；H2<2；H2S<0.01；N2<69产气率（m3气/m3泥）>510总碱度（mg/L）＞2000思考尖题1、筒污泥蒜的最续终出夺路是蒸什么搜？如仆何因喊地制分宜地宇考虑躬？2、番污泥筐处置门与污叨水处宴理之时间的赔关系于如何乖？是突如何让相互蒜影响承的？3、编污泥恋处置浪流程奇选择借和确随定要抢考虑考什么躁问题梯？和众污泥绒的最缩慧终出袜路有榆何关挺系？4、乌污泥篮处置富有哪倡些方拔法？肾各有蔬什么壮作用清？5、案污泥觉含水醉率从雕97垒.5淹%降踢至9晌4%献，求皱污泥预体积览的变套化。6、衰总生雁化需躬氧量陵转为网甲烷雁的过诱程中岁，求类每公掩斤总代生化申需氧茎量经是消化促后能堪产生缓的甲艳烷量浅。假流设起弱始化货合物禽为葡选萄糖醋。7、赔城市轰污水办处理关厂的业污泥野为什其么要秩进行乳消化拆处理疏？有卡哪些笼措施帖可以臂加速脑污泥尊消化章过程迫？什瓜么叫驾投配闲率？卷它的睡含义渡是什纠么？8、输什么借是固仓体通细量、伙沉降奖通量张、底躺流通嗽量和袖进泥名通量争？它衰们之无间的度关系晌如何堵？9、旨极限缺固体软通量醉的概女念？搂它的需用途彻是什电么？10摩、简狐述污皇泥浓呆缩的灯三种钉理论窑与其擦试验翠方法叉。11液、污欺泥分设哪几尽类？陡测定瞒污泥愚性能获的指拆标是言什么屋？12洪、什似么叫袭污泥收的可县消化蕉程度纯？污景泥的蠢过滤避性能纠如何陕测定碍？13锈、简握述消具化池蜓的构餐造及州其功屯能。14素、消韵化池某搅拌砍方法座和加龄热方条法各促有几帽种？症各有俊何优菌缺点桥？15福、绘类图说售明沼京气搅近拌系掠统和热消化毁池上蜘部溢袜流系延统的拼构造下与作鸭用。习题1、稠污泥过脱水绞前预江处理尤的方桂法、威优缺耻点及仿污泥晴脱水泽的种岗类、鼠优缺弃点。2、益污泥扛比阻谢的概演念？惰如何汪求定捧污泥堂的比腾阻？瓣为什福么要蓝求污乎泥的蠢比阻史？3、狂污泥垫厌氧像消化梁的机档理？刻为什潮么产订甲烷捐阶段企是污也泥厌垒氧消似化的提控制泼阶段梢？4、佩何谓子二级依消化撤与二孔相消滚化？5、羞论述燃污泥淹厌氧燃消化层的影戚响因崭素，魂并说秘明在妨操作喝上应掘如何羞进行日控制球，以颈维持确较好抢的消支化进纳程。6、垦简述帜卡门秀公式胸的物物理意开义。7、臣简述循污泥柳厌氧循消化贼所需肾总耗欠热量没与套男管式本热交辞换器端的计样算。8、宣简要喊证明锅污泥绪气浮调浓缩名时气泪固比示（溶匙气比诸）的旦计算竞公式满。9、肠普通搅消化龙池能死否处茅理城膏市污但水？矩为什袄么？尼分析普厌氧箭接触栽法处头理城夏市污士水的瓦可行烤性。10首、某紫城市会的城引市污定水设销计流裙量为胁60展00皮0m偶3/晓d。指原污踩水悬音浮物喇浓度裕为2红40偿mg差/L阁，初轰沉池昨沉淀树效率典为4弦0%伟。经州沉淀挽处理刊后B搂OD隔5约浙20披0m