第6章废水厌氧生物处理技术

1、第6章，废水厌氧生物处理技术，6.1废水厌氧生物处理的微生物学和生化反应原理，6.2厌氧生物处理工艺的特点和影响因素，6.3厌氧生物反应器和工艺，6.1废水厌氧生物处理的微生物学和生化反应原理，1。厌氧微生物，专门的厌氧微生物：在厌氧条件下生长的微生物。在氧的存在下，基质脱氢并还原NDP生成NDPH2，NDPH2和O2直接反应生成H2O2。O2分子进入细菌产生游离O2-。H2O2和O2-都有很强的毒性。兼性厌氧微生物一种能在厌氧或需氧条件下生长的微生物。有氧气存在时，氧化酶系统是活跃的；氧化酶系统缓慢，脱氢酶系统在厌氧条件下工作。例如，酵母，2。废水厌氧污泥净化机理(重点)，三阶段理论(布莱恩

2、特，20世纪70年代):复合污染物的厌氧降解过程可分为三个阶段：水解发酵、产氢、产乙酸和产甲烷。微生物分为产酸细菌、产氢乙醇细菌和产甲烷细菌。在水解发酵阶段，大分子有机物(纤维素和蛋白质)在细菌胞外酶的作用下水解成小分子有机物。酸化细菌，如梭状芽孢杆菌和类杆菌，吸收并转化为更简单的化合物，并将其分泌出细胞。产品包括挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等。2.在产氢和产乙酸阶段，前一阶段的产物进一步转化为乙酸、氢气、碳酸和新的细胞物质，该阶段的优势菌为乙酸菌。同时，当水中有硫酸盐时，硫酸盐还原菌也会参与醋酸的生产过程。产甲烷菌使用乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇将其转化为甲烷和产甲烷菌细胞物

3、质。经过这些阶段，大分子有机物转化为小分子物质，如甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢和少量厌氧污泥。发酵菌，主要功能：在胞外酶的作用下，水解3354将不溶性有机物水解成可溶性有机物；酸化将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸和醇类；主要发酵产酸细菌：梭菌、拟杆菌、丁酸弧菌、双歧杆菌等；水解过程缓慢，产酸反应速度快。其中大部分是厌氧菌，大量是兼性厌氧菌。产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇氧化分解成乙酸和H2；它为产甲烷菌提供了合适的底物，并经常与厌氧系统中的产甲烷菌共存。主要产氢和产乙酸细菌有：共生菌、共生菌、梭菌、暗芽孢杆菌等，其中大部分是严格意义上的厌氧菌或兼性厌氧菌。产甲烷菌

4、和产甲烷菌的共同特征，严格的厌氧原核生物，生长缓慢，在人工培养中难以分离。可用基质：CO2、H2、甲酸、乙酸和甲胺存在于环境中：海底沉积物、河流淤泥、沼泽、稻田等。因此，长期驯化培养的厌氧活性污泥中的主要微生物成分包括：将大分子水解成小分子的水解细菌，将小分子的单糖和氨基酸发酵成氢气和乙酸的发酵细菌，富氢富乙酸的古细菌，利用H2和CO2合成CH4的古细菌，以及厌氧原生动物。最佳颗粒厌氧活性污泥是以丝状厌氧菌为骨架的具有絮凝能力的圆形或椭圆形颗粒污泥。6.2厌氧生物处理工艺的特点及影响因素，优缺点，影响废水厌氧生物处理的环境因素，1。温度有两个最佳温度范围3.具有氧化还原电位的非产甲烷菌能在氧化

5、还原电位为100 -100毫伏的环境中正常生长和移动；产甲烷菌最适氧化还原电位为-150 -400mv，产甲烷菌培养初期氧化还原电位不应高于-330mv。4.营养物质和微量元素厌氧微生物对氮、磷等营养物质的需求略低于好氧微生物，其需求为化学需氧量：氮：磷=200 300:5:1；大多数厌氧菌不具备合成某些必需维生素或氨基酸的功能，因此有时需要添加：钾、钠、钙等金属盐；镍、钴、钼、铁等微量元素；有机微量物质：酵母提取物、生物素、维生素等。有毒物质、无机有毒物质、有机有毒物质、氨氮、无机硫化物、盐类、重金属、6.3厌氧生物反应器及工艺、厌氧处理工艺、厌氧生物膜工艺、厌氧活性污泥工艺、普通消化池、厌

6、氧接触工艺、升流式厌氧污泥床反应器、厌氧1。厌氧消化器的基本原理：在微生物的作用下，有机物经过液化、酸发酵和碱发酵三个阶段产生沼气。工业消化设备，2。厌氧消化的条件和影响因素。厌氧接触过程。混合接触池(消化池)后设置沉淀池，沉淀污泥返回消化池，形成厌氧接触过程。适用于活性污泥或深度处理、厌氧接触工艺产生的污泥，特点和优点：通过污泥回流，消化池内污泥浓度保持在较高水平，一般为10-15g/L，抗冲击能力强；消化池的容积负荷高于普通消化池，水力停留时间大大缩短。例如，在常温下，普通消化池的容积负荷为15-30天，而接触法小于10天；可直接处理悬浮物含量高或颗粒大的料液，无堵塞问题；混合溶液沉淀后，

7、出水水质良好。缺点：需要增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。由于气泡数量多，混合溶液很难在沉淀池中进行固液分离。消化池排出的污泥具有产甲烷活性，可继续产气，使污泥上浮，导致出水水质浓度升高。在消化池和沉淀池之间设置真空脱气器，以完全去除混合溶液中的沼气。2.在沉淀池前设置换热器，使混合液在35和15下快速冷却，以抑制污泥在沉淀过程中不断产生气体。3.向混合溶液中加入混凝剂氢氧化钠三氯化铁。4.用过滤器更换沉淀池。溶液，厌氧接触法的类型(1)填充载体的厌氧接触法：目的：提高消化池的污泥浓度和相对密度，从而提高固液分离的效果。该方法适用于处理易水解的有机废水，也适用于处理含有不可降解悬浮物的废水。(

8、2)添加磁粉的厌氧接触法目的：利用载体提高消化池中微生物的浓度，使混合液中的污泥在消化液进入沉淀池前，在磁场的作用下聚集成较大的颗粒，从而提高沉淀效果。该方法适用于处理易水解的有机废水，也适用于两相处理的产酸阶段，其pH值一般为56。为了防止消化池中的污泥流失，可以在池中设置一层膜，使厌氧微生物在其上生长，从而形成厌氧生物滤池。厌氧生物滤池填充有30-50毫米的过滤材料，或软或半软填料。废水从槽底进入，从槽顶连续排出，通过填料层时与微生物充分接触，使有机物降解。厌氧生物滤池具有较高的微生物生物量，能承受较高的有机容积负荷，化学需氧量容积负荷为2-16千克化学需氧量/(立方米日)，具有较强的冲击

9、负荷r，厌氧生物滤池的优点，上流式厌氧污泥床(UASB)，UASB反应器的组成：进水分配系统的反应器池中的三相分离器(最重要的设备)，UASB装置的优点：(1)反应负荷高，体积小，占地面积小。(2)颗粒污泥活性高，沉降性能好，稳定性好。(3)显著节约成本。与有氧治疗相比，它节省了大约一半。工业UASB装置，钢圆形结构和混凝土方形结构(便于施工和分离器设置)。世界上有数以千计的UASB反应器，占所有厌氧反应器(第二代以上)总数的64%，被广泛使用。厌氧生物反应器在全国范围内得到发展和广泛应用。用于生活污水的预处理、污泥的液固分离处理和厌氧杀灭寄生虫和细菌。第一代厌氧反应器化粪池的缺点是：污泥少，

10、易于实施，静态消化，第二代厌氧反应器，UASB反应器，污泥床，第三代厌氧生物反应器，厌氧膨胀颗粒污泥床内循环反应器上流污泥床过滤器，填料，EGSB集成UBF，厌氧生物处理新进展，内循环(集成电路，内循环)厌氧反应器膨胀颗粒污泥床(EGSB)，厌氧流化床(AFB，厌氧流化床)厌氧旋转生物接触工艺，厌氧折流板反应器， 厌氧序批式反应器(ASBR)，其他厌氧反应器：膨胀颗粒污泥床(EGSB)和厌氧流化床(AFB):厌氧膨胀床和厌氧流化床填充有细固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等。 废水从床的底部流出。为了扩大床层，部分流出物需要用循环泵回流，以提高床层中水流的上升速度。一般认为膨胀率为10% 20%的称为膨胀床，颗粒略有膨胀，但仍保持接触；当膨胀率为20% 70