反应原理及操作要点(资料2)

不凡帝范梅勒糖果（深圳）有限公司废水处理技术培训COD:ChemicalOxygenDemand化学需氧量通过化学方法氧化废水中有机污染物所需的氧量,

单位：mgO2/lBOD:BiochemicalOxygenDemand生化需氧量细菌生物氧化废水中有机污染物所需的氧量单位:mgO2/lSCOD:可溶COD,滤纸过滤后COD重要术语TSS:总悬浮固体TotalSuspendedSolids指水样经离心或过滤后得到悬浮物经蒸发后，剩余固体的量单位：mg/lVSS：挥发性悬浮固体VolatileSuspendedSolids指水样中悬浮物、胶体和溶解性物质中有机物的量单位：mg/lVFA:挥发性脂肪酸VolatileFattyAcids乙酸: CH3COOH丙酸: C2H5COOH丁酸: C3H7COOH废水处理基本理论1内容厌氧处理基本理论3厌氧关键数据的分析和控制42厌氧运行操作与维护5好氧处理理论与操作生物处理法就是利用微生物的代谢作用来分解废水中复杂的有机化合物以处理废水的方法。生物处理原理好氧生物处理是在有分子氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，达到无害化的要求。废水的好氧生物处理废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。废水的厌氧生物处理比较内容比较结果代谢产物好氧:有机物转化为CO2、H2O、NH3、SO42-等简单无害有机物厌氧:有机物一次转化为多种中间产物和CO2、H2、H2S、NH3等，产物较为复杂，最终产物CH4气体可作为燃料。反应速率好氧:有机物转化速率快，处理单位废水所需的处理设备较小厌氧:生物处理的速率较慢，单位废水所需设备较大环境条件要求好氧:要求充分供氧，对其他环境条件要求不太严格；厌氧:要绝对在厌氧环境下，对温度、pH值等要求也较严格。主要处理对象好氧:中、低浓度的废水(BOD5小于500mg/L的有机废水)；厌氧:高浓度废水(COD>2000mg/L)及有机污泥等。好氧生物处理与厌氧生物处理的比较好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平不同，如下表所示。呼吸方式受氢体化学反应式好氧呼吸分子氧C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2844kJ无氧呼吸无机物C6H12C6+4NO3-

→

CO2+6H2O+2N2↑+1756kJC6H12O6→3CO2+3CH4+404kJ发酵有机物C6H12C6→2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ内容厌氧处理基本理论3厌氧关键数据的分析和控制42厌氧运行操作与维护5好氧处理理论与操作废水处理基本理论1

在废水厌氧生物处理过程中，废水中有机物经各种微生物的共同作用下，最终被转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。厌氧处理工艺原理CH4+CO270~90%10-30%CODbd~2%厌氧颗粒污泥CODbd营养盐:CODbd:N:P350:5:1厌氧C6H12O6

3CO2+3CH4–404kJ3CH4+6O2

3CO2+6H2O–2,440kJ厌氧与好氧代谢比较C6H12O6+6O2

3CO2+6H2O–2,844kJH2O+CO245%10%CODbdCODbd营养盐:CODbd:N:P100:5:1好氧45%好氧污泥厌氧反应：好氧反应：优点：缺点：沼气生产相对低的营养需要剩余污泥产生量小稳定的剩余污泥低的运行成本高容积负荷率灵活的操作达到最佳条件需较高的温度需后续处理后方可达标对有毒物质较为敏感厌氧生物处理的气味较大所涉及到的生化反应过程较为复杂厌氧废水处理的优缺点厌氧过程可划分为四个相对独立但密不可分的步骤水解阶段酸化阶段产氢产乙酸阶段产甲烷阶段有机物厌氧反应过程复杂的非溶解性的聚合物脂肪蛋白质淀粉纤维素细菌胞外酶二肽氨基酸单糖双糖半纤维素单体碳水化合物二聚体影响因素●水解温度●pH●反应时间●有机颗粒大小●水解产物浓度限速反应长链VFA甲醇1.水解阶段目的:高分子有机物转化为小分子有机物有机物厌氧反应过程2.酸化阶段葡萄糖乙酸丙酸丁酸乳酸乙醇氢CO2氨基酸氨产酸菌最佳条件:pH4-9温度15-35℃甲酸挥发性脂肪酸VFA长链挥发性脂肪酸丙酸醇可溶性有机物目的：上一阶段产生的小分子有机物转化为挥发酸有机物厌氧反应过程3.产氢产乙酸阶段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：产酸菌的产物被乙酸菌转化为乙酸、氢和二氧化碳有机物厌氧反应过程4.产甲烷阶段

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

产甲烷菌属可分为两个种群：乙酸分解菌和嗜氢菌。最主要的反应有：有机物厌氧反应过程酸化菌与产甲烷菌的比较酸化过程：甲烷化过程：pH:4~9温度:15~40℃pH:6.5~7.5温度:30~40℃底物在传质过程中所能进入颗粒内部的深度有机负荷的高低如果低负荷忽然增加负荷将使颗粒污泥破碎用较大的上升气流与产气量可选择性的洗出较小的颗粒污泥厌氧颗粒污泥影响污泥颗粒化的因素水力停留时间预酸化度水力悬浮固体盐浓度

影响颗粒污泥直径大小的因素厌氧颗粒污泥微生物：各类产酸细菌和产甲烷细菌，产酸细菌在颗粒外部，产甲烷细菌在颗粒污泥内部。特点：1.颜色呈灰黑色或褐黑色，包裹灰白色生物膜2.相对密度在1.01~1.05左右3.颗粒污泥沉降速率为50~150m/h具有很高的容积负荷率节省基建投资和占地面积靠沼气提升实现内循环的，不必外加动力运行稳定，易于维护抗冲击负荷能力强IC反应器是在UASB反应器基础上开发出的第三代超高效厌氧反应器，是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成的。由下面UASB反应器产生的沼气作为提升内动力，使升流管与回流管的混合液产生密度差，实现下部混合液的内循环，使废水获得强化预处理。上面UASB反应器对废水继续进行后处理，使出水达到预期的处理要求。

与其它厌氧处理技术相比，IC反应器具有以下优点IC厌氧反应器内容厌氧处理基本理论3厌氧关键数据的分析和控制42厌氧运行操作与维护5好氧处理理论与操作废水处理基本理论1温度显著影响微生物的活性！温度是影响微生物活性和生长速率的一个重要因素●在10-30℃之间每升温1摄氏度活性约增加10%。●如果反应器内温度上升10℃，产甲烷菌的活性就增大一倍●如果温度超过40℃，甲烷菌的活性会急速下降温度要求：30~38度厌氧反应控制参数-温度厌氧反应控制参数-温度厌氧颗粒污泥生长适宜的pH为中性6.5~7.5

超出该范围的pH将逐渐会导致污泥活性下降；严重时引起反应器酸化，甚至微生物死亡；{H2S}{HS-}{S2-}厌氧反应控制参数-pH

VFA是产甲烷系列反应的底物预酸化度预酸化度＝VFA(meq/l)*69/SCODVFA过高--毒性增加通常预酸化度30%-35%，最大不能超过50%。VFA过高--进水负荷超过产甲烷菌的转化能力通常VFA应在5meq/l以下，小于2meq/l最佳。厌氧反应控制参数-VFA附着大量化学有毒物的TSS侵蚀微生物、污泥床层增加、使介质传递受阻。控制TSS<800mg/L厌氧反应控制参数-TSS氮和磷是生物反应必需的营养物质。厌氧反应—C:N:P=350:5:1好氧反应—C:N:P=100:5:1厌氧反应控制参数-营养物质通常，厌氧出水氨氮浓度高于10mg/L,磷高于3mg/L，表明营养已足够。内容厌氧处理基本理论3厌氧关键数据的分析和控制42厌氧运行操作与维护5好氧处理理论与操作废水处理基本理论1